공기 필터 압력 강하 설명: 정의, 중요한 이유 및 필터 선택 방법

컴팩트한 외부 공기 장치는 시운전 첫날 정격 공기 흐름의 절반 정도만 공급합니다. 가정용 공기 청정기는 실험실에서는 잘 테스트되었지만 고객의 침대 옆 탁자에서는 큰 소리로 윙윙거립니다. 병원 공기 조화 장치는 유지 관리 팀이 최종적으로 필터 게이지를 확인할 때까지 매달 더 많은 팬 속도가 필요합니다. 이러한 고장은 하나의 근본 원인을 공유합니다. 공기 필터 압력 강하는 나중에 고려한 것입니다.

핵심 통찰력은 간단합니다. 압력 강하는 여과 효율성만큼 중요합니다. 입자를 효과적으로 포착하지만 공기 흐름을 너무 많이 제한하는 필터는 청정 공기 공급률을 낮추고 에너지 소비를 늘리며 소음 수준을 높이고 장비 수명을 단축시킵니다. OEM 및 시스템 설계자의 경우 압력 강하를 이해해야 하는 시기는 현장 설치 후가 아니라 필터 선택 중에입니다.

공기 필터 압력 강하란 무엇입니까?

흐름 저항이라고도 하는 압력 강하는 공기가 필터 요소를 통과할 때 발생하는 정압 손실입니다. 파스칼(Pa) 또는 수위계 인치(W.G.) 단위로 측정됩니다. 모든 필터는 미디어가 미세한 섬유를 통해 공기를 엮고 프레임, 주름 및 스페이서가 경로를 따라 난류를 추가하기 때문에 약간의 저항을 생성합니다.

실질적인 의미는 간단합니다. 압력 강하가 높을수록 동일한 양의 공기를 전달하기 위해 팬을 더 세게 밀어야 합니다. 이러한 추가 노력은 공기 흐름 감소, 전력 소비 증가 및 방전 시 소음 증가로 이어집니다.

모든 설계 엔지니어가 내면화해야 할 관계 중 하나는 면 속도에 따라 압력 강하가 증가한다는 것입니다. 동일한 필터를 통해 면속도를 두 배로 늘리면 일반적인 HVAC 기류 조건에서 압력 강하가 3~4배 증가할 수 있습니다. 이것이 바로 동일한 필터 모델이 서로 다른 단위에서 매우 다른 압력 강하 판독값을 가질 수 있는 이유이며, 공기 흐름을 지정하지 않고 필터를 비교하는 것이 의미가 없는 이유입니다.

초기 및 최종 압력 강하: 두 값이 모두 중요한 이유

모든 필터에는 시스템 설계에 중요한 두 가지 압력 강하 값이 있습니다.

• 초기 압력 강하 필터가 깨끗할 때 측정됩니다. 이는 팬이 작동 첫날 극복해야 하는 기본 저항이며, 시작 공기 흐름과 에너지 소비를 결정합니다.
• 최종 압력 강하 필터를 교체해야 하는 저항 수준입니다. 업계 관행에서는 일반적으로 최종 한계를 초기 압력 강하의 두 배로 설정하거나 HEPA 단계의 경우 250Pa, 사전 필터 및 중간 필터의 경우 125~250Pa와 같이 제조업체가 지정한 최대값으로 설정합니다.

필터는 대부분의 서비스 수명을 이 두 값 사이에서 보냅니다. 초기 드롭에 대해서만 팬 크기를 조정하면 공기 흐름이 점차 감소하고 시스템은 필터 수명의 대부분 동안 사양 이하로 작동합니다. 최종 드롭 크기에 맞게 크기를 조정하면 초기 몇 달 동안 팬 크기가 너무 커집니다. 실질적인 절충안은 팬 곡선에 두 값을 모두 표시하고 서비스 간격 전체에 걸쳐 허용 가능한 공기 흐름을 제공하는 팬을 선택하는 것입니다.

효율성과 압력 강하의 균형

여과 효율과 압력 강하는 동전의 양면입니다. 고효율 필터는 더 조밀한 매체와 더 미세한 섬유를 사용하므로 동일한 공기 흐름에서 더 많은 저항을 생성합니다. MERV 13 필터는 거의 항상 동일한 하우징에 사용되는 MERV 8 필터보다 초기 압력 강하가 더 높습니다.

그러나 트레이드 오프는 고정되어 있지 않습니다. 필터 구성은 주어진 효율성에 필요한 압력 강하량에 큰 영향을 미칩니다.

• 더 깊은 주름이나 다중 포켓 디자인을 통해 얼굴 면적 단위당 더 많은 미디어 영역을 확보하고 미디어 통과 속도를 낮추고 저항을 줄입니다.
• 1인치 평면 패널 대신 2인치 또는 4인치 프레임과 같이 더 큰 필터 깊이는 동일한 MERV 등급에 대해 더 많은 미디어 표면과 훨씬 더 낮은 압력 강하를 제공합니다.
• V-뱅크 및 V-유형 구성은 넓은 미디어 영역을 컴팩트한 카세트로 접어 공간이 제한되어 있지만 저항 예산이 부족한 고공기량 HVAC 시스템에 선호되는 선택입니다.

고유량 응용 분야의 경우, 아연 도금 V-뱅크 높은 공기 흐름 필터 정격 용량에서 작은 크기와 낮은 저항을 결합하기 때문에 일반적인 솔루션입니다.

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필터 유형별 일반적인 압력 강하 범위

아래 표는 일반적인 필터 카테고리에 대한 일반적인 초기 압력 강하 범위를 보여줍니다. 실제 값은 면속도, 매체 선택 및 프레임 설계에 따라 다르므로 데이터를 제조업체 테스트 보고서의 대체물이 아닌 계획 참조로 사용하십시오.

몇 가지 패턴이 눈에 띕니다. HEPA 등급 필터는 저항이 가장 높으므로 팬을 신중하게 선택해야 합니다. 중간 효율 필터는 하우징이 적절한 미디어 영역을 허용하는 경우 관리 가능한 대역에 위치합니다. 사전 필터는 더 높은 단계를 보호하고 전체 압력 강하가 너무 빨리 상승하는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

필터 구성: 압력 강하가 발생하는 곳

매체 밀도 및 섬유 직경

미세한 섬유는 더 작은 입자를 포착하지만 미디어 영역 단위당 더 많은 저항을 생성합니다. 입자를 끌어당기기 위해 하전된 섬유를 사용하는 일렉트릿 매체는 동일한 효율 목표에서 순수 기계적 매체보다 낮은 압력 강하로 높은 효율을 달성할 수 있습니다.

주름 기하학

주름이 많을수록 미디어 표면적이 넓어져 미디어를 통과하는 면 속도가 낮아지고 압력 강하가 줄어듭니다. 그러나 과도한 주름은 좁은 주름 채널에서 공기 흐름이 제한되기 때문에 실제로 저항을 증가시킬 수 있습니다. 최적의 주름 수는 매체 투과성과 사용 가능한 프레임 깊이에 따라 달라집니다.

필터 깊이

이는 디자이너가 사용할 수 있는 가장 직접적인 레버입니다. 4인치 깊이의 필터는 동일한 효율로 1인치 필터의 약 2배에 달하는 매체 면적을 수용할 수 있어 압력 강하를 크게 줄일 수 있습니다. 그렇기 때문에 상업용 공기조화기는 공간이 허용될 때마다 평면 패널 대신 깊은 포켓 및 박스 필터를 사용합니다.

프레임 및 스페이서 디자인

알루미늄 분리기, 양각 스페이서 및 접착제 라인은 모두 필터 내부의 공기 흐름 패턴에 영향을 미칩니다. 연속적인 접착 라인이 있는 미니 주름 디자인은 미디어 표면에 난류가 덜 발생하기 때문에 일반적으로 개별 분리기가 있는 디자인보다 저항이 낮습니다.

필터 압력 강하를 측정하는 방법

올바르게 수행되면 압력 강하를 측정하는 것이 간단해집니다. 필터 하우징의 상류 및 하류에 정압 탭을 설치하고 이를 차압 게이지 또는 디지털 압력계에 연결하고 그 차이를 기록합니다.

1. 전이 및 코일로 인한 난류 효과를 방지하기 위해 업스트림 탭을 필터 앞에 최소 1~2개의 덕트 직경만큼 배치하고 다운스트림 탭을 필터 직경 1배 뒤에 위치시킵니다.
2. 두 탭을 모두 차압 게이지에 연결합니다. 판독 오류를 최소화하려면 동일한 길이의 튜브를 사용하십시오.
3. 설계 공기 흐름에서 시스템을 실행합니다. 유량이 없는 압력 강하 값은 의미가 제한되어 있으므로 측정된 공기 흐름과 함께 압력 강하를 기록합니다.

실험실 등급 데이터의 경우 필터 제조업체는 ASHRAE 52.2 또는 EN ISO 16890에 따라 표준화된 덕트 장비에서 압력 강하를 테스트합니다. 이러한 표준은 정의된 공기 흐름 속도에서 압력 강하를 보고하고 팬 곡선 일치 및 제품 비교에 필요한 데이터를 제공합니다.

귀하의 응용 분야에 적합한 압력 강하를 갖춘 필터 선택

허용 가능한 압력 강하는 애플리케이션, 팬의 사용 가능한 정압, 필터 수명 동안 시스템을 통해 공기를 이동하는 데 드는 에너지 비용에 따라 달라집니다.

HVAC 시스템

상업용 HVAC 설계에서 일반적인 지침은 초기 필터 압력 강하를 전체 팬 정압의 20~30% 미만으로 유지하는 것입니다. 그 수준을 넘어서면 필터는 너무 많은 압력 예산을 소비하고, 공기 흐름이 떨어지며, 코일 성능이 저하되고, 거주자가 답답한 방에 대해 불평하기 시작합니다. 환기 및 공조 필터 선택에 대한 자세한 내용은 당사를 참조하십시오. HVAC 시스템 여과 개요 .

가정용 공기청정기

주거용 공기 청정기에서 CADR은 공기 흐름에 따라 달라지고 공기 흐름은 압력 강하에 따라 달라집니다. 저항이 낮은 필터를 사용하면 더 작고 조용한 팬으로 동일한 청정 공기 공급률을 달성할 수 있으며, 이는 소음과 전력 소비가 구매 결정을 좌우하는 소비자 제품에서 결정적인 이점입니다. 소형 정수기에서 많이 사용하는 가정용 공기청정기용 원통형 필터 랩 어라운드 미디어 표면은 동일한 설치 공간의 평면 패널보다 더 많은 영역을 제공하여 제품을 컴팩트하게 유지하면서 압력 강하를 줄이기 때문입니다. OEM 구매자는 당사에서 자세한 내용을 알아볼 수 있습니다. 가정용 공기청정기 필터 가이드 .

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신선한 공기와 환기 시스템

신선한 공기 장치는 팬이 필터 외에도 덕트, 열 교환기 및 댐퍼를 통해 공기를 이동해야 하기 때문에 압력 예산이 부족한 경우가 많습니다. 초기 저항이 높은 필터는 공기 흐름을 방해하여 환기율을 감소시키고 결로 문제를 일으킬 가능성이 있습니다. 공간이 제한된 제품의 경우 다음과 같은 통합 솔루션을 제공합니다. DN250 및 DN150 정화 상자 장치 필터 단계와 팬 제어를 단일 케이스에 결합하여 신선한 공기 시스템 제조업체의 압력 강하 매칭을 단순화합니다.

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엔지니어 및 OEM 구매자를 위한 실용적인 권장 사항

다음 사항은 현장에 압력 강하 문제가 나타나기 전에 이를 방지하는 데 도움이 됩니다.

• 항상 압력 강하 곡선을 요청하십시오. 필터 공급업체 , 효율성 등급뿐만 아니라. 작동 기류의 데이터를 고집하십시오.
• 동일한 공칭 크기뿐만 아니라 동일한 공기 흐름 및 동일한 최종 압력 강하 한계에서 후보 필터를 비교하십시오.
• 팬 크기를 조정할 때 최종 압력 강하 값을 사용하거나 최소한 초기와 최종 사이의 중간점을 사용하여 필터가 로드될 때 시스템이 적절한 공기 흐름을 계속 제공하도록 하십시오.
• 고효율 필터 앞에 프리필터 단계를 추가합니다. 거친 먼지를 포착하고 최종 필터의 압력 강하 상승을 늦추며 서비스 간격을 상당히 연장합니다.
• 미디어 옵션에 대해 문의하세요. 다양한 미디어 등급이나 주름 밀도는 필요한 효율성 등급을 희생하지 않고도 압력 강하를 줄일 수 있습니다.

공기 필터 압력 강하는 실험실 엔지니어에게만 제공되는 숨겨진 매개변수가 아닙니다. 이는 시스템 성능, 에너지 효율성 및 사용자 경험의 기본 부분입니다. 필터를 선택할 때 한 손에는 압력 강하 곡선을, 다른 손에는 효율 등급을 유지하십시오. 둘 다 동등한 가치를 지닌다.