一种高效过滤器实时监测系统、方法及过滤器与流程

本发明涉及空气净化技术领域，具体来说，披露了一种高效过滤器实时监测系统、方法及过滤器。

背景技术：

空气净化技术最初是指以控制室内空气中悬浮颗粒物浓度为目标的相关技术，是一门跨专业、跨部门、跨学科的综合性的新兴分支学科。它既与很多行业、很多学科有着千丝万缕的练习，又有着自己独特的特点。悬浮颗粒物的浓度用单位体积空气中大于等于某一粒径的颗粒物的允许数量来表示，通常也成为空气的洁净度，并以此来划分洁净度的等级。

最初运用空气净化技术是为了提高精密产品的成品率或降低其故障率。随着科学技术的发展，各种工业产品特别是微电子产品的精密度越来越高，对生产环境的空气洁净度要求也越来越高，控制的对象也从单一的悬浮物颗粒扩展到有害气体。空气净化技术在控制空气的悬浮颗粒物的同时，也有效地控制了空气中的细菌和病毒等有害微生物，所以又逐步推广到医疗、制药、生物等领域，形成了当前比较完善的空气洁净技术，带来了巨大的经济效益和社会效益。近年来，人们的生活水平不断提高，空气净化技术逐渐应用到人们的日常生活中来，将室内的空气进行净化，提高室内空气的洁净度，已经得到广泛的关注，把空气洁净技术引入民用应用范围，具有巨大的潜在应用价值。

空气净化设备高效过滤器实时监测装置是室内空气净化技术的重要组成部分。所以，随着空气净化技术的民用化，社会对于室内空气净化设备的需求也越来越迫切。目前室内空气净化设备的主要部件有智能电路控制部分、风机、过滤滤芯、机壳和风道；从设备的功能上将有室内循环净化机、新风机、混合净化机(含室外室内空气交换和热交换设备)和新风净化机(含室外室内空气交换和热交换设备)。内循环净化机摆放在室内，将室内的空气循环过滤，以达到稀释空气中颗粒物的目的；新风机是将室外的空气强行送入室内，将室内的空气挤出室外；混合净化机是将室外的空气经过滤后强行送入室内，将室内的空气排出室外的同时，通过热交换器将室内的空气排出，把空气中的能量保留，通过室外空气带入的设备；新风净化机具有室内循环功能，和新风供给功能，内循环功能是将室内的空气循环过滤的同时，把室内空气的能量(热量或冷量)通过热交换设备，传递给从室外排入的新风并带回室内，既能保证室内的空气洁净又能实现能量回收，还能保证室内的空气处于正压状态，避免室外的没有经过处理的空气直接进入室内。

作为近年来逐渐发展起来的室内空气净化技术，新风净化机具有一系列全新的设备性能。室内的空气质量能不能达到净化控制的要求，高效过滤器是过滤单元的中心原件，外部空气质量、工作时间、工作环境突变等都会影响到过滤器的过滤效率，因此了解其在线工作状态至关重要，不能了解过滤单元的工作状态就不会知道空气过滤的受控状态，在了解了过滤器的工作状态后，还要根据过滤器的积尘量来建立计算出过滤器的使用寿命，而构建积尘量与空气流动压差的线性算法，就可以定量指示过滤器使用寿命。

高效过滤器的使用寿命是以其表面积尘量来决定的，过滤器的积尘量达到一定的数值时，通风效率就会下降，甚至完全完全不能透风，失去净化器本身的功能。目前市场上现有的室内净化器内的高效过滤器的寿命是没有相关检测装置的，判断高效过滤器使用寿命的方法采用连续工作时间累加法或固定周期(一年时间)，这两种方法不能确定具体过滤器的实际使用状况。因此发明新风净化机设备中的高效过滤器实时监测系统及方法，对于净化器的过滤器在使用过程中能够判断不同空气含尘量的工作环境下的使用寿命，具有科学的数据支持，具有合理的应用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提出了一种高效过滤器实时监测系统、方法及过滤器。

一种高效过滤器实时监测系统，其特征在于，包括气压传感器，用于检测滤芯两端的实时压差；运算模块，用于运算得出滤芯的实时积尘量。

可选的，所述运算模块计算所述实时积尘量的公式如下：

其中，P为滤芯两端的实时压差，P₀为过滤器初始压差，M为实时积尘量，k为透压率。

可选的，所述高效过滤器实时监测系统还包括存储装置，用于存储滤芯技术参数，实时压差和实时积尘量数据。

可选的，所述高效过滤器实时监测系统还包括智能电子显示模块，用于显示滤芯两端的实时压差和实时积尘量，并且根据实时积尘量的预警值，在滤芯寿命耗尽时给出警报。

一种高效过滤器实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，通过气压传感器监测检测滤芯两端的实时压差；

步骤二，调取滤芯的透压率数据；

步骤三，计算实时积尘量，公式如下：

其中，P为滤芯两端的实时压差，P₀为过滤器初始压差，M为实时积尘量，k为透压率。

可选的，所述高效过滤器实时监测方法还包括步骤四，通过实时积尘量与设置的预警值进行比较，在超过预警值时，提示更换滤芯。

一种高效过滤器，其特征在于，使用上述高效过滤器实时监测系统。

所述高效过滤器实时监测系统及方法可实现空气净化设备对过滤器的工作状态与寿命的实时监测与评估，其在高精密加工、生物、医疗等高洁净工作环境方面具有巨大的潜在应用价值。

附图说明

图1是反应本发明实施例中过滤器通过滤芯内外压差实时监测积尘量的示意性结构图及风路示意图，其中过滤器-1、交换机-2、风机-3、气压传感器-4、室内循环风口-5、室外新风口-6、出风口-7、智能电子显示模块-8。

图2本发明实施例中的高效过滤器实时监测系统示例性运行得到的滤芯内外压与积尘量的线性图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明所述的高效过滤器实时监测系统、方法及过滤器做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

通过利用过滤器两端气体流动压力差，实时监测过滤器的积尘量和风量透过效率，定量监测过滤器的积尘量，以相应的计算结果精确表达过滤器使用寿命。

图1是反应本发明实施例中通过滤芯内外压差实时监测积尘量的示意性结构图及风路示意图。

所述高效过滤器实时监测系统包括气压传感器，用于检测滤芯两端的实时压差；运算模块，用于运算得出滤芯的实时积尘量；智能电子显示模块，用于显示滤芯两端的实时压差和实时积尘量，并且在滤芯寿命耗尽时给出警报。

所述高效过滤器实时监测系统的监测原理与风路设计如图1中所示。通过测量过滤器两端，进风腔末端与风机入口的压差，实时精确的反馈过滤器前后的气压差。

本发明所述的高效过滤器实时监测方法及原理如下：

所述的高效过滤器实时监测系统计算监测压差的公式(1)如下：

P＝P₀+P_m＝P₀+k·M (1)

其中，P为监测压差，P₀为过滤器初始压差，P_m为积尘压差，M为积尘量，k为透压率。

上述公式(1)为监测压差与过滤器积尘量的线性方程，反映压差与过滤器使用中积尘量的直接对应关系。

图2本发明实施例中的高效过滤器实时监测系统示例性运行得到的滤芯内外压与积尘量的线性图。监测压差P为过滤器初始压差P₀与积尘压差P_m之和。初始压差P₀为过滤器全新滤芯初始运行时，滤膜两端的压力差，是过滤器系统的本征初始参数，与过滤器风机功率、风路设计、滤膜孔径/材料/厚度有关，可以在过滤器出厂设计时进行系统标定。积尘压差P_m为过滤器的透压率k与积尘量M的乘积。透压率k为过滤器对积尘的敏感性，受过滤器内滤膜的孔径微结构、滤膜表面积、滤膜组装结构等因素影响，是过滤器寿命的决定因素，可以由厂家或质量检测部门在过滤器出厂时进行测定。

所述高效过滤器实时监测系统的积尘量可以通过实时压差与以下公式(2)实时的准确换算表达：

所述高效过滤器实时监测系统及方法能够实时反馈过滤器的实际工作状态，针对过滤器在使用过程中积尘量不断变化进行监测，计算并且反应积尘量与空气流动压差的线性关系，定量指示过滤器使用寿命，可适用于不同空气含尘量的工作环境。

应用本发明披露的高效过滤器实时监测系统的过滤器实际工作运行示例：

(1)将应用本发明所披露的高效过滤器实时监测系统的高效空气净化器置于高扬尘环境，例如，面粉、水泥生产厂区。两小时后，过滤器压力差升高79.7％，积尘量达到2.46kg/m²。

(2)将应用本发明所披露的高效过滤器实时监测系统的高效空气净化器置于普通生活环境，例如，北京市区办公楼。在PM2.5大于300的雾霾天气中，连续运行72小时后，过滤器压力差升高4.1％，积尘量达到0.13kg/m²。

(3)将应用本发明所披露的高效过滤器实时监测系统的高效空气净化器置于普通生活环境，北京市区办公楼。在清好无雾霾天气中，连续运行120小时后，过滤器压力差无明显升高，积尘量小于0.01kg/m²。

不同于目前市场上，通过统一额定时间计数指示过滤器更换技术。本发明利用高效过滤器实时监测系统及方法，真实表达过滤器的使用状态，对不同的使用环境，科学的反映过滤器的使用寿命。填补和完善净化器中高效过滤器使用寿命的监测，并以科学的算法指导和预计过滤器的使用寿命，便于使用者做出合理的判断。高效过滤器的工作状态与寿命的实时监测与评估，其在高精密加工、生物、医疗等高洁净工作环境方面也具有巨大的潜在应用价值。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。