通风用空气过滤器微生物过滤性能评价实验台

技术领域

本发明属于空气过滤器性能测试技术领域，特别是涉及一种通风用空气过滤器微生物过滤性能评价实验台。

背景技术

微生物是人类健康的巨大威胁。微生物气溶胶来源广泛，种类多样，由不同的微生物组成。微生物气溶胶中的污染物主要由活性颗粒与非活性生物污染物组成。非典型肺炎的主要传播途径之一就是通过飞沫传播。大气中的病毒、细菌等微生物容易通过呼吸道进入人体,严重威胁人体健康。目前使用最广泛的仍然是空气过滤技术去除微生物气溶胶。利用过滤器对颗粒物的捕集作用，微生物气溶胶被从空气中去除。现阶段,许多微生物过滤方面的研究侧重是微生物过滤材料检测装置方面，对微生物过滤性能测试方面尚不完善。而且被过滤器拦截下来的气溶胶颗粒仍然具有活性，微生物不仅能够产生刺激性气体，当过滤器两端压力改变，或遇到故障需要维修时，过滤器上的微生物气溶胶颗粒也会随气流重新悬浮在空气中。

本专利提出在一般通风用空气过滤器微生物测试台下游采样段加入微生物采样循环系统，保证不同过滤器性能测试中下游微生物采样的检出精度。并且在末端高效过滤器后增加消毒系统，确保测试结束后风道中的残留微生物气溶胶不会对实验室环境造成污染，满足空气过滤器微生物过滤性能测试的要求。

发明内容

为了对所有的通风用空气过滤器的微生物过滤性能(阻力、效率、容尘量)进行评价，研究过滤器的性能参数，根据国内外有关的过滤器性能检测的标准，本发明设计搭建完善了空气过滤器微生物过滤检测实验装置。

本发明的目的是根据相关的标准搭建了过滤器微生物过滤检测实验台，并对该检测台的原理进行介绍，对于各组成部分进行了介绍，包括风量控制系统、微生物气溶胶发生系统、微生物采样系统、环境参数测量系统、消毒灭菌系统和数据记录采集系统等。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种通风用空气过滤器微生物过滤性能评价实验台，包括风量控制系统、微生物气溶胶发生系统、微生物采样系统、环境参数测量系统、消毒灭菌系统和数据记录采集系统；风量控制系统由风机、风机箱和喷嘴箱组成；微生物气溶胶发生系统是由微生物气溶胶发生器、主机及三角架组成，微生物气溶胶发生器由盛有液体的雾化室、喷雾嘴和喷雾帽组成；微生物采样系统包括上、下游采样管、上、下游采样静压环和安德森采样器；环境参数测量系统包括压力变送器、温湿度变送器和风速计，压力变送器安装在下游采样段箱体下方，温湿度变送器安装在喷嘴箱体上；温湿度变送器以温湿度一体式探头作为测温元件；风速计安装在通风管道及出风口检测风速；消毒灭菌系统由消毒仪和旁路消毒管道组成；数据记录采集系统由电脑构成；

风机箱1内放置风机，风机出风口通过风道连接喷嘴箱2，微生物气溶胶发生器3设置在发尘段4箱体外面，通过连接管将雾化的微生物气溶胶发到发尘段4箱体中；微生物气溶胶发生器的喷雾嘴上端设置有喷孔，气流经此速度变快,利用喷射气流将液体喷射出,形成微生物气溶胶由上部的弯管向外散出，喷嘴箱的顶部连接设置有阀门20的风管19的进风口，风管19的出风口连接下游采样段8；喷嘴箱的右侧依次设置发尘段4、上游混合段5、上游采样段6、待测过滤器7、下游采样段8、末端段9和高效过滤器10，喷嘴箱的箱体上安装温湿度传感器11，上游采样管12设置在上游采样段6内，下游采样管15设置在下游采样段8内，受试过滤器7的前后安装了前静压环13和后静压环，待测过滤器7内放置压力变送器14，前静压环13和后静压环分别连接压力变送器14，压力变送器14再将测出来的阻力和压强通过电信号传输到电脑上，上游采样管12连接前安德森采样器，下游采样管15连接后安德森采样器18，每个安德森采样器包括定时器16、流量计17和撞击器18；设置有消毒仪22旁路消毒管道21的两端分别连接风机箱和高效过滤器；环境参数测量系统包括压力变送器、温湿度变送器和风速计；温湿度变送器以温湿度一体式探头作为测温元件，将温度和湿度信号采集出来，经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换、恒流及反向保护等电路处理后，转换成与温度和湿度成线性关系的电流信号或电压信号输出；风速计是检测通风管道、出风口风速的仪器，探杆中部的多用连接器可弯曲180度，探头带有保护套,确保传感器不被损伤，长度300mm，也适用于大口径管道。

本发明能够对空气过滤器的阻力、效率、容尘量等性能进行测试和实验研究。本发明根据国内外有关的过滤器性能检测的标准设计搭建完善空气过滤器微生物过滤检测实验装置，该装置能够对空气过滤器的阻力、效率、容尘量等性能进行测试和实验研究。

空气净化设备检测用颗粒污染物发生设备根据各国标准的不同主要分为KCL多分散固态气溶胶发生器、多分散液态气溶胶发生器和标准人工尘发尘器，颗粒物发生装置设计依据标准、发生颗粒物类型和发生颗粒物，本发明专利选用的是微生物气溶胶发生器。

本发明通过控制风量或者频率来进行阻力测试，在实验中我们是通过控制风量来进行阻力测试，风量的范围对应相应的嘴喷组合，为了避免误差的影响，一般不会选择50mm组合和80*110*150*2mm组合。

根据EN779中对于风道的风量均匀性的测试：通过测量受试过滤器上游端紧靠受试过滤器位置的9个点的风速来确定试验风道中的风速均匀性，测量误差在±10％内即可接受，分别在风量为1500、2500、3400、4500的风量下进行测试，在测试的时候保证只有风机的风量，并不能存在外界的其他扰动，应保持相对稳定的状态。每次测量的采样时间不少于30秒。分别对每个点测试5次，取平其均值，根据9个点的实测值分别计算出平均值和标准差。

附图说明

图1是本发明试验台结构示意图；

图2是本发明系统测试流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，风机箱1内放置风机，风机出风口通过风道连接喷嘴箱2，微生物气溶胶发生器3在发尘段4箱体外面，通过连接管将雾化的微生物气溶胶发到发尘段4箱体中；微生物气溶胶发生器的喷雾嘴上端设置有喷孔，气流经此速度变快,利用喷射气流将液体喷射出,形成微生物气溶胶由上部的弯管向外散出；喷嘴箱的顶部连接设置有阀门20的风管19的进风口，风管19的出风口连接下游采样段8；喷嘴箱的右侧依次设置发尘段4、上游混合段5、上游采样段6、待测过滤器7、下游采样段8、末端段9和高效过滤器10，喷嘴箱的箱体上安装温湿度传感器11，上游采样管12设置在上游采样段6内，下游采样管15设置在下游采样段8内，受试过滤器7的前后安装了前静压环13和后静压环，待测过滤器7内放置压力变送器14，前静压环13和后静压环分别连接压力变送器14，上游采样管12连接前安德森采样器，下游采样管15连接后安德森采样器18，每个安德森采样器包括定时器16、流量计17和撞击器18；设置有消毒仪22旁路消毒管道21的两端分别连接风机箱和高效过滤器。

如图2所示，使用通风用空气过滤器微生物过滤性能评价实验台的检测方法，具体的检测步骤如下：

(1)风机箱1中的风机将室内的空气吸入到风道内；

(2)通过微生物气溶胶发生器3将发的微生物气溶胶通过接入管随着风量吹入到受试过滤器7的前后；

(3)通过上游采样管12、下游采样管15连接的安德森采样器采集上下游微生物，通过培养后记录活菌菌落数，计算出过滤器的微生物气溶胶过滤效率；

(4)在受试过滤器7的前后安装了两根静压环，静压环连接着压力变送器14，可以得到不通风量下的过滤器阻力；

(5)微生物气溶胶发生过程中，开启微生物循环风管19的阀门20，把下游未处理完的微生物气溶胶继续处理；

(6)微生物过滤性能测试结束后，需开启旁路消毒系统21，防止微生物气溶胶泄露到环境空气中；

(7)将微生物气溶胶发生器3换成负荷尘发尘器，发A

通过上游采样管12、下游采样管15连接的安德森采样器采集上下游微生物，通过培养后记录活菌菌落数，计算出过滤器的微生物气溶胶过滤效率。

过滤效率计算如下：

为保证实验数据的准确性，本发明采用的是两台安德森采样器同时在上下游采样，分别得到上下游的活菌菌落数。

在受试过滤器7的前后安装了两根静压环13，静压环13连接着压力变送器14，压力变送器14再将测出来的阻力和压强通过电信号传输到电脑上，在电脑端显示出来。本实验中的压力变送器14安装在支架上，与受试过滤器7前后的两个静压环13连接，用来测试过滤器前后的压差和阻力，用的是罗斯蒙特的压力变送器，型号为3051，可以得到不通风量下的过滤器阻力。

实验装置与发生系统的搭建与性能研究：

人体呼出产生的活性飞沫气溶胶的模拟发生是项目实验研究的基础保障。由于生物体具有活性，发生过程中要保证发生效率的同时，最大限度的减少死亡，因此搭建了具有风量控制系统、微生物气溶胶发生系统、微生物采样系统、环境参数测量系统、消毒灭菌系统和数据记录采集系统的试验台。其中，微生物气溶胶发生系统是由发生器、主机及三角架组成。发生器是一盛有液体的雾化室、喷雾嘴、喷雾帽组成；微生物采样系统包括安德森采样器(可实现多级粒径采样)，模拟人体呼吸道的解剖结构及其空气动力学特征，采用惯用撞击原理，将悬浮在空气中的微生物粒子，按大小等级地分别收集在采样介质表面上，然后供培养及做进一步微生物分析，求出空气微生物粒子数量及其大小分布的特征；改进了现有的甲醛发生仪，保证旁路消毒系统可实现自动控制开启、发生和中和时间，保证实验后残留微生物100％灭菌。

本发明实验测试系统组成及特性：

(1)风机箱：提供样机检测所需风量，由入口粗效过滤器、离心风机和风机箱组成，风机箱采用聚氨酯板进行加工制作，风机箱应确保密封不漏气。

(2)空气处理段：对进风进行净化、调温和调湿处理，确保系统空气的洁净度、温度和相对湿度满足标准的要求；进风空气处理段有高效过滤器等设备。

(3)污染物发生装置：微生物过滤效率测试是用配置的原始菌液，容尘测试是用标准人工尘。

(4)测量系统：包括上、下游采样管，上、下游采样静压环、切换采样装置以及各种测量设备，能够实现效率、阻力等性能参数的测量。

(5)喷嘴箱：由数个喷嘴组合而成，能够调节和测量检测台所需风量的大小，喷嘴箱采用3mm厚304不锈钢加工制成。

(6)风道系统：样品安装测试载体，并确保检测风速均匀性和气溶胶浓度分布的均匀性；风道系统采用2.5mm厚304不锈钢加工制作；风道系统支架采用铝型材进行制作。

(7)控制柜和操作台：由变频器(控制柜中的一个元件)、CPU模块分别连接数字量输出模块、模拟输入模块、以太网模块和触摸屏，能实现测试过程中各参数的自动监测和控制。