Tiêu chuẩn MERV - xác định hiệu quả lọc của máy hút bui công nghiệp

Các tiêu chuẩn để đo lường một cách thích hợp và chính xác hiệu quả của hệ thống hút bụi công nghiệp chưa bao giờ tồn tại. Kể từ khi nhiều nhà sản xuất bộ lọc và thu gom bụi tuyên bố về hiệu suất sản phẩm của họ, nhiều người dùng cuối cảm thấy mình bị lạc trong một thế giới của những lời khoe khoang và hứa hẹn. Trong nỗ lực thực hiện cơ sở để so sánh, nhiều công ty, ngành công nghiệp và khu vực pháp lý đã sử dụng xếp hạng MERV, được thiết lập bởi ASHRAE 52.2 cho ngành làm sạch thông gió công nghiệp nói chung. Nhưng liệu đây có phải là một phép đo hiệu quả thích hợp cho các thiết bị hút bụi công nghiệp?

Việc áp dụng hệ thống đánh giá MERV để đo lường hiệu quả của các thiết bị thu gom bụi công nghiệp có vấn đề vì những lý do sau:

• Kiểm tra MERV ở tốc độ dòng chảy phương tiện quy định khác nhiều so với tốc độ dòng chảy vận hành điển hình của máy hút bụi công nghiệp.
• Xếp hạng MERV cho biết hiệu quả tối thiểu bộ lọc (thường khi khởi động) chứ không phải là lượng khí thải bộ lọc điển hình trong suốt tuổi thọ bộ lọc.
• MERV đo lường hiệu quả của phương tiện lọc, thay vì toàn bộ hệ thống hút bụi và hệ thống tự làm sạch của nó.
• MERV xác định giảm áp suất nhưng không giải quyết mức tiêu thụ năng lượng tổng thể.

MERV là gì?

MERV - Minimum Eficiency Reporting Value là viết viết tắt của Báo cáo giá trị hiệu quả tối thiểu. Nó là một hệ thống xếp hạng được kết hợp với đặc điểm kỹ thuật thử nghiệm của ASHRAE 52.2. Nó xác định một hệ số duy nhất cho một bộ lọc trong nỗ lực xác định hiệu suất tối thiểu của nó trong việc loại bỏ hạt bụi khỏi luồng không khí. Hệ số cao hơn nhằm cho thấy hiệu quả lọc cao hơn, nhưng nhiều chuyên gia trong ngành thu gom bụi công nghiệp sẽ lập luận rằng chúng không đúng.

ASHRAE 52.2 ban đầu được viết để thiết lập một phương pháp đo lường hiệu suất của các thiết bị làm sạch không khí thông gió chung. Trong khi các hệ thống làm sạch không khí thông gió chung và các hệ thống hút bụi công nghiệp đều loại bỏ các hạt bụi khỏi luồng không khí, chúng có rất ít điểm chung. Sự khác biệt được giải quyết dưới đây.

Tốc độ dòng chảy vận hành cho thông gió chung so với bụi công nghiệp

Tiêu chuẩn 52.2 được thành lập để kiểm tra hiệu quả của bộ lọc không khí tĩnh được sử dụng trong các hệ thống thông gió chung, chẳng hạn như hệ thống lọc không khí trong phòng và tòa nhà. Ngược lại, bộ lọc không khí thu gom bụi công nghiệp hoạt động trong một môi trường rất năng động, với bụi liên tục tích tụ và được làm sạch khỏi phương tiện khi cần thiết. Hầu hết các máy hút bụi công nghiệp đều có hệ thống tự làm sạch cho phép các bộ lọc tiếp tục hoạt động lâu hơn nhiều so với việc chúng không được làm sạch nhiều lần. Đôi khi các bộ lọc được làm sạch khi không có luồng khí, nhưng thường thì việc vệ sinh xảy ra trong quá trình hoạt động bình thường. Bánh bụi luôn thay đổi (và sự giảm áp suất liên quan của nó) có nghĩa là hiệu quả của bộ lọc cũng luôn thay đổi. Mỗi lần làm sạch bộ lọc, hiệu quả của bộ lọc sẽ thay đổi. Các điều kiện tĩnh được sử dụng trong ASHRAE 52.

Các quy trình sản xuất công nghiệp tạo ra bụi - với lượng vướt quá khả năng trong các hệ thống làm sạch thông gió nói chung. Dòng khí trong các quy trình tại nhà máy cưa, cơ sở xử lý ngũ cốc, cửa hàng chế tạo kim loại và buồng phun nhiệt thường tạo ra 0,5 đến 20 hạt trên một foot khối hạt. Các nhà sản xuất không thể ngừng sản xuất để thay đổi bộ lọc thường xuyên, vì vậy họ dựa vào máy hút bụi có hệ thống tự làm sạch. Hệ thống tự làm sạch cho phép bộ lọc duy trì sử dụng trong thời gian dài hơn.

Ngược lại, thử nghiệm ASHRAE 52.2 đưa tương đối ít bụi vào luồng không khí. Nó sử dụng khoảng 0,005 hạt trên mỗi foot khối không khí. Đây là nồng độ bụi ít hơn từ 100 đến 4000 lần so với trong luồng khí hút bụi công nghiệp điển hình.

Một yếu tố quan trọng khác cần xem xét là vận tốc bề mặt môi trường khác nhau rất nhiều giữa hệ thống thông gió chung và hút bụi công nghiệp. Một bộ hút bụi điển hình sẽ có tốc độ mặt môi trường nằm trong khoảng 0,5 đến 12 feet mỗi phút. Ngược lại, ASHRAE 52.2 kiểm tra tốc độ luồng không khí trong phạm vi 118 đến 748 feet / phút. Điều đó có nghĩa là cường độ trong thử nghiệm MERV cao hơn từ 10 đến 1500 lần so với trong thiết bị hút bụi. Vì vận tốc hạt bụi có thể ảnh hưởng đến hiệu quả, nên đặt câu hỏi về khả năng áp dụng của thử nghiệm MERV cho ứng dụng thu gom bụi công nghiệp.

Hiệu quả ban đầu với hiệu quả lâu dài

Mục tiêu của ASHRAE 52.2 là đo lường hiệu quả của hệ thống làm sạch thông gió chung. Mục tiêu của máy hút bụi là kiểm soát lượng khí thải theo thời gian. Thoạt nhìn, có vẻ như hiệu quả của bộ lọc sẽ liên quan trực tiếp đến lượng khí thải mà bộ lọc cho phép thoát ra khỏi hệ thống. Tuy nhiên, hiệu quả của bộ lọc không thể tương quan trực tiếp với lượng khí thải trong bộ lọc bụi công nghiệp. Nếu người ta cố gắng tính toán lượng khí thải theo thời gian dựa trên mức hiệu quả của MERV, thì lượng khí thải sẽ bị phóng đại rất nhiều. Tính toán sai xảy ra do một lõi lọc trong bộ hút bụi trở nên dày dặn bụi và tạo ra các bánh bụi nhiều lần.

Nguyên tắc hoạt động của máy hút bụi công nghiệp sử dụng sự tích tụ của bánh bụi để cung cấp thêm khả năng lọc. Vì bánh bụi cung cấp khả năng chống lại luồng không khí, sức cản trên phương tiện lọc của bộ hút bụi thường nằm trong khoảng từ 2 đến 5inch nước. Trong thời gian đó, bánh bụi liên tục được thay thế khi các bộ lọc được làm sạch và sau đó bụi lại hình thành. Thử nghiệm ASHRAE 52.2 hoạt động trong một phạm vi kháng cự hoàn toàn khác. Thử nghiệm sẽ dừng lại ở độ giảm áp tối đa là 1,4 inch (hoặc sớm hơn tùy thuộc vào mức độ hiệu quả đạt được). Thử nghiệm đối với MERV chỉ đơn giản gắn liền với khả năng giữ bụi của phương tiện lọc, trong khi chu trình hoạt động của bộ lọc bụi sử dụng sự tích tụ và giải phóng bánh bụi như một yếu tố góp phần đáng kể vào hiệu quả hoạt động.

Những khác biệt này trong chức năng của bộ hút bụi so với việc áp dụng thử nghiệm ASHRAE 52.2 sẽ làm cho cách tiếp cận với phương tiện kỹ thuật khác nhau đáng kể. Đối với hệ thống lọc tĩnh, sẽ có lợi nếu có phương tiện tải theo chiều sâu cho phép hạt tải xuyên suốt chiều sâu của phương tiện mà không thực sự thâm nhập qua phần tử lọc. Phương tiện cho phép bụi tải vào bộ lọc mà không tạo thành bánh bụi sẽ xử lý nhiều hạt hơn và sẽ tồn tại lâu hơn trong môi trường tĩnh. Tuy nhiên, điều này không lý tưởng khi cố gắng làm sạch phương tiện trong môi trường động. Càng nhiều bụi được giữ lại trên bề mặt của vật liệu lọc (tải bề mặt) thì càng dễ dàng làm sạch nó. Rất thuận lợi khi có phương tiện tải bề mặt trong bộ hút bụi để đảm bảo tuổi thọ bộ lọc lâu hơn. Nhà sản xuất bộ lọc có thể dễ dàng thiết kế phương tiện tải sâu để đảm bảo xếp hạng MERV cao hơn cho các bộ lọc của mình và người tiêu dùng có thể cho rằng xếp hạng MERV cao hơn có nghĩa là bộ lọc tốt hơn. Tuy nhiên, các phương tiện tải sâu này thường hy sinh khả năng giải phóng các hạt trong quá trình làm sạch. Một người tiêu dùng máy hút bụi công nghiệp mua một bộ lọc dựa trên xếp hạng MERV hoàn toàn có thể không biết rằng anh ta đang hy sinh một lĩnh vực hiệu suất đáng kể - khả năng tự làm sạch. Bộ lọc tốt nhất cho máy hút bụi công nghiệp sẽ mang lại hiệu quả tốt hơn VÀ hiệu suất làm sạch tốt hơn. Với số lượng và mức độ phức tạp của các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị thu gom bụi công nghiệp, người ta có thể lập luận rằng việc đưa ra quyết định mua bộ thu gom bụi dựa trên xếp hạng MERV chỉ dựa trên hiệu quả ban đầu là không hiệu quả. Các điều kiện phân tách xếp hạng hiệu suất MERV 13 với xếp hạng hiệu suất MERV 14 chỉ thể hiện một phần ngắn tuổi thọ của bộ lọc thu bụi. Xếp hạng MERV được thiết lập trong vài phút đầu tiên của vòng đời bộ lọc không thể dự đoán hiệu quả của 6 đến 24 tháng còn lại trong vòng đời của bộ lọc. Một lần nữa, đặc tính hiệu quả của 52,2 không đáng tin cậy. Hiệu suất thực tế của bộ hút bụi công nghiệp chính xác hơn dựa trên kỹ thuật trong hệ thống làm sạch, công nghệ phương tiện tải bề mặt và quản lý luồng không khí. 

Hiệu suất phương tiện so với hệ thống

Hệ thống đánh giá MERV cũng không đủ khả năng trong việc xác định hiệu quả của hệ thống thu gom bụi công nghiệp vì nó đo phương tiện lọc chứ không phải toàn bộ hệ thống lọc. Lý tưởng nhất là một tiêu chuẩn sẽ cho phép người dùng cuối so sánh lượng khí thải sẽ ra sao trong quá trình vận hành thường xuyên. Nó sẽ đánh giá hiệu quả của toàn bộ hệ thống lọc. Quản lý luồng không khí trong bộ thu bụi là rất quan trọng đối với hiệu suất tổng thể của nó. Thiết kế của nó phải quản lý luồng không khí để hầu hết bụi không bao giờ lọt vào các bộ lọc để cho phép vật liệu lọc sử dụng được lâu hơn. Luồng không khí cũng phải được quản lý để bụi được thu thập lắng xuống mà không bị cuốn lại trong luồng không khí hoặc bị treo vĩnh viễn. Donaldson® Torit® 4 có nhiều cách tiếp cận cơ chế làm sạch, nhưng việc thiết kế hệ thống làm sạch và phương tiện phải đi đôi với nhau. Người sử dụng bộ hút bụi chỉ quan tâm đến tổng hiệu suất, do đó, phép đo của cái này hay cái kia là không đầy đủ.

Độ chênh áp suất so với tổng mức tiêu thụ năng lượng

Một vấn đề khác là ký hiệu sụt áp của ASHRAE 52.2 không thừa nhận đặc tính hiệu suất tổng thể khiến nhiều người dùng ngày càng quan tâm đến tiêu thụ năng lượng và chi phí của nó. Cản trở bụi cao hơn trong bộ lọc sẽ tốn nhiều năng lượng hơn để duy trì luồng không khí thích hợp. Năng lượng làm sạch cũng rất quan trọng. Máy hút bụi có thể có hệ thống làm sạch tuyệt vời và giảm áp suất thấp nhưng có thể cần một lượng lớn năng lượng làm sạch. Rất ít người cho rằng viễn cảnh đó là chấp nhận được Tuy nhiên, xếp hạng MERV không cung cấp hướng dẫn cho người dùng cuối về đặc tính hiệu suất quan trọng này.

Vậy tiếp theo là gì?

Với tất cả các lý do tại sao hệ thống đánh giá MERV không phù hợp cho các thiết bị thu gom bụi công nghiệp, điều đó khiến chúng ta phải đi đâu? Nếu có một tiêu chuẩn mới, nó nên xem xét nhiều đặc điểm hiệu suất chính mà người dùng cuối quan tâm - chủ yếu là những đặc điểm được thảo luận trong bài báo này. Người dùng cuối cũng có thể cần xem xét các cân nhắc khác khi lựa chọn thiết bị hút bụi công nghiệp. Kích thước, tính toàn vẹn của tủ, tiếng ồn và khả năng phục hồi của hệ thống lọc sau tình trạng chịu tải bụi là những đặc điểm khác mà người sử dụng thường muốn biết.

Các nhà lãnh đạo trong ngành thu gom bụi công nghiệp, ASHRAE và ISO hiện đang làm việc cùng nhau để giải quyết vấn đề này. Ủy ban kỹ thuật 5.4 của ASHRAE gần đây đã hoàn thành một dự án nghiên cứu (RP1284) để xác định cách tốt nhất để phát triển một thông số kỹ thuật thử nghiệm cho bộ thu bụi và có một ủy ban dự án đặc biệt đang làm việc để viết một thông số kỹ thuật kiểm tra dựa trên nghiên cứu này. Ủy ban kỹ thuật 142 của ISO cũng đang bận rộn với việc viết một thông số kỹ thuật thử nghiệm tương tự để sử dụng ở cấp độ quốc tế. Cả hai có thể còn vài năm nữa mới được viết và phát triển đầy đủ, nhưng ít nhất chúng đang giải quyết nhu cầu của thị trường thu gom bụi công nghiệp mà MERV không bao giờ có ý định giải quyết. Những người quan tâm nên tham gia.

Trong thời gian chờ đợi, khi đứng trước sự lựa chọn hệ thống lọc thu gom bụi, hãy đặt câu hỏi cho nhà sản xuất về khả năng áp dụng của MERV đối với tình huống hiện tại. Quan trọng hơn, hãy dành thời gian hỏi về các đặc điểm sẽ dự đoán tốt hơn hiệu quả của hệ thống hút bụi như: lưu lượng vận hành, tuổi thọ bộ lọc dự kiến, thiết kế phương tiện, quản lý luồng không khí, thiết kế hệ thống làm sạch và sử dụng năng lượng. Điểm mấu chốt của bạn sẽ phản ánh sự lựa chọn sáng suốt hơn của bạn.

Andrew Untz là Kỹ sư Dự án Sơ cấp tại Donaldson Company, Inc. Ông có bằng Cử nhân kỹ thuật của Đại học Wisconsin River Falls và bằng Thạc sĩ Quản trị Kinh doanh của Đại học Phoenix. Andrew có 16 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực lọc không khí công nghiệp. Anh phục vụ trong Ủy ban kỹ thuật ASHRAE 5.4 và tham gia viết ASHRAE 199. Andrew cũng phục vụ trong Ủy ban kỹ thuật ISO 142, WG5, dẫn đầu việc phát triển tiêu chuẩn thử nghiệm quốc tế cho các thiết bị thu gom bụi công nghiệp.