新型空氣凈化裝置的開發與應用

王麗芳　葉荃　李鶴明

摘要：針對近年來國內很多地方越來越常態化、越來越嚴重的空氣污染給普通百姓出行甚至家居生活健康造成了威脅，本文通過應用空氣凈化技術，對小環境空氣治理提出了解決方案。

關鍵詞：PM2.5；新風空氣凈化器

引言

隨著人們生活水平的提高，環保意識逐漸加強，國家也把環境治理提到很高的高度。PM2.5是指顆粒直徑在2.5微米以下的細小顆粒物。被吸入人體后可進入支氣管，干擾人體肺部的氣體交換，會引發哮喘，支氣管炎和心血管病等等的疾病。而且這些顆粒還能通過支氣管和肺泡進入血液，其中有重金屬等成分溶解在血液中，會對人體產生很大的危害。

PM2.5這樣的細小顆粒物對光的散射作用較強，在不利的氣象條件下很容易引起灰霾現象。

國外最典型的霧霾危害案例有2個，其一是著名的“倫敦大霧”，1952年12月5日到8日倫敦大霧彌漫，能見度極低，人們呼吸困難眼睛刺痛，咳嗽連連，僅僅4天時間死亡人數多達4000多人，隨后2個月內又有8000多人喪生。其二是“洛杉磯煙霧事件”，該事件持續事件極長，從上世紀40年代一直延續到80年代，當時的洛杉磯遇晴朗天氣時城市上空會彌漫淺藍色煙霧，使得整個城市空氣渾濁不清，致使人們呼吸憋悶，咽喉疼痛，眼睛發紅，頭昏頭痛；甚至導致遠離城市100公里外的2000米海拔的山上有大片松樹林因此枯死。

后來研究，倫敦大霧之成因主要是冬季取暖燒煤和工業排放的煙霧在逆溫層天氣下不斷積累發酵所致，而洛杉磯煙霧主要是由于當時該市多達250萬輛以上機動車尾氣排放和工業廢氣排放，從而發生光化學反應而引起的。

之后歐美國家均花大力氣對空氣質量進行控制治理，英國花了30年的時間，才使得倫敦城市恢復了藍天白云，美國花了整整40年的時間，讓煙霧散盡！

2014年，我國政府出臺了很多空氣治理政策，并保持高壓勢頭，相信我們國家在我們強有力的政府監管下面，治理空氣污染任務不會需要有英美國家那樣的幾十年時間。但是改善是一個逐步的過程，不可能一步到位。在治理和逐步改善的過程中，生活在霧霾之中的人們該有什么樣的措施來保證自己的健康安全呢？

空氣凈化器的使用無疑對小環境的治理是一個可行的方案。

1.空氣凈化產品種類和相應合理應用

1.1獨立自凈式空氣凈化器

圖一所示為我們在市場上通常能看見的一般意義上的“空氣凈化器”。這一類機器一般包含機箱、風機、過濾器、和相應的控制單元。其中過濾器部分往往包含粒子過濾，吸附，有害氣體分解等功能。有些機器根據使用用戶的需求還有加濕的功能，抗菌殺菌的功能，甚至負氧離子發生釋放的功能。

這類機器的主要特點是方便易用，產品買到家插上電源開機就能使用并享受潔凈的居室空氣。當然，這類機器有其局限性，首先是其空氣凈化的空間局限性，這種空氣凈化器根據其送風量的大小，對其所在位置的或大或小局部空間產生良好的空氣凈化效果，對遠離它的空間凈化效果有限，甚至不起作用；其次是鑒于這類空氣凈化器的自循環式進出風，因此對居室里面新鮮氧氣的供給無能為力，使用這類機器的用戶在適當的時候需要開窗通風以便室內有充足的氧份補充。

1.2微型多用途空氣凈化器

圖二所示就是微型多用途空氣凈化器，通常我們稱其為“車載空氣凈化器”或者叫“便攜式多用途空氣凈化器”，它可以利用汽車點煙器取電運行，讓我們開車出行免受車外環境空氣污染的危害；也可以加配普通電源適配器插上電源插座放置在辦公桌上運行使用。這類機器同樣地包含機箱、風機、過濾器、和相應的控制單元等，其中過濾器部分往往包含粒子過濾，吸附，有害氣體分解等功能。有些機器根據使用用戶的需求往往還有抗菌殺菌的功能，甚至負氧離子發生釋放的功能。值得說明的是，考慮到國內很多汽車廠商新車出廠往往車內座位等內飾件散發有害氣體成分很重，“味道”很濃，對人們呼吸造成嚴重影響，甚至購買使用1至2年氣味依舊，因此這類空氣凈化器往往側重對有害氣體的吸附，分解功能，加強負氧離子的發生功能。

鑒于這類機器的“微型化”，在外形限制的小尺寸下，選用合適的風機，配套設計足夠通風量，容塵量的過濾器，以期機器能有較大的風量是設計的要點。同樣地幾款車載凈化器，看其出風量，看其內部過濾器大小，往往是判斷這個機器功能是否強大的簡單方法。

這類機器尤其更易攜帶，方便使用，同樣地局限性也很明顯性，更小的送風量，收益空間更小；自循環凈化，無法補充氧氣供應。

1.3獨立新風空氣凈化器

對于渴求新鮮空氣，充足氧氣的人們，“新風空氣凈化器”無疑是一款適用的產品。該產品用風機吸入室外空氣，室外經過過濾器凈化處理后送人居室，使得居室有潔凈的新鮮空氣；同時該機器把適量室內產生的污濁空氣排出到室外。

這個類型的空氣凈化器，相比上述稍有麻煩，就是需要安裝。圖三所示，需要將其安裝到靠戶外的墻面后才能運行。其安裝類似通常的家用空調，安裝時需要在墻上開2個（或者1個孔）安排凈化器的進風以及排風，安裝后使用的整體感受會比前述2款類型的凈化器更好一些。

對于冬夏季節室內外溫差較大，新風的引入和室內空氣的排出，會導致冷熱負荷急劇增大，非常的不低碳，因此這個類型的凈化器，一般會配裝全熱交換器，戶外新風與室內排風通過熱交換芯體時，熱能相互交換，以達到溫差接近的效果，同時又通過板上的微孔交換濕度，從而達到既通風換氣又保持室內溫、濕度穩定的效果。也就是讓戶外空氣接近室內空氣的溫濕度被送到室內，以達到降低室內空調額外能耗的目的。

1.4新風及循環凈化器系統

如果有條件，筆者建議配合家裝系統地設計安裝包括新風凈化機，室內循環空氣凈化器以及通風管道在內的“新風及循環凈化器系統”。

圖四所示，新風機負責引進室外空氣，通過全熱交換和凈化過濾處理后通過管道送入到室內相應點位，再由室內相應位置的循環式凈化器做進一步深度的空氣凈化處理，以便于居室每一個房間每一個角落都能享受清新的凈化空氣。

后端的循環式空氣凈化器，可以是前面講到的形式放置于合適的位置，也可以是后面會討論的配合家居電器一體的符合傳統家庭裝飾的常用家電式樣的漂亮的空氣凈化器。

這種形式，安裝比較復雜，需要配合家裝的設計和安裝，好處是無論是感觀還是使用舒適性都能做到最好。

1.5整合空氣凈化功能的家居電器

現代社會很大比例人們已經不再停留在溫飽的階段，尤其是采取任何形式的家庭空氣凈化處理的人絕大部分都對整潔，美觀的家居環境有著不低的要求。獨立擺放（安裝）的空氣凈化器多少讓人感覺家中多了一個礙事的玩意，或影響空間，或影響視覺。

因此，綁定業已得到人們接受的各種家用電器，嵌入空氣凈化器的功能，將是不錯的選擇。筆者覺得家用空調器和吸頂燈具都是好的結合標的物。

圖五所示為蘇州艾爾新凈化科技有限公司的專利產品“一體式燈具凈化器”，該產品外觀設計粗看就是一組家居常用的吸頂燈，但其兼具空氣凈化器的功能，用戶可以通過燈具控制開關或者遙控器對機器進行控制，控制包括照明燈的開和關，凈化器的開、關，以及凈化器運行檔位的調節等等。在這臺燈具凈化器內部，對灰塵顆粒的粗、中效過濾，對氣味顆粒的吸附過濾，對有機有毒成分的納米光催化分解去除，以及負氧離子的發生等一應俱全。

吸頂燈具正常都安裝在每一個房間的居中頂部，因此這個凈化器具有最好的安裝位置，通暢的空氣流通許可，使得房間內部的氣流組織極好，能極大地發揮空氣凈化器的作用，使得整個房間都能得到良好的空氣凈化。

2.現代電子通訊工具的遠程家庭凈化監控

傳統的空氣凈化器控制方式無外乎設備端按鈕控制，觸摸屏按鈕控制，室內遙控控制，或者室內電腦界面控制，所有這些控制或設備運行情況，運行效果的查詢都需要使用者在凈化器所工作的場所進行。人們在遠離住宅的工作單位或者出差途中能對家里的空氣質量狀況或者設備運行狀況有了解甚至異地控已經是一個實現了的夢想。

圖七示凈化器網路控制拓撲圖實現了艾爾新民用空氣凈化器的異地遠程查詢和控制。人們在遠離凈化器運行工作的遠程端可以方便地打開手機APP控制軟件，通過手機信號經由移動基站與互聯網數據溝通，借助網絡服務器與安裝有空氣凈化器的家庭網絡數據交換即能查詢到空氣凈化器的運行狀態、相應的實時空氣質量狀況，并能做相應的運行控制。

3.結語

（1）飽受霧霾天氣對健康危害的今天，在室內安裝使用空氣凈化器是我們減少受霧霾傷害的有效方法；

（2）針對不同的住宅裝修條件和經濟條件，我們可以有不同的選擇：已經裝修好，不想大動干戈的用戶，可以購買獨立的循環式空氣凈化器，即插即用；對新鮮空氣有要求的人可以選用獨立的新風凈化器，引進室外新風熱交換并凈化處理后，不開窗也能讓家里有潔凈的新鮮空氣，還節能；正想裝修的經濟條件較好的人，可以裝修設計時一并考慮安裝新風凈化器和各個房間內的獨立循環空氣凈化器，整潔、美觀的同時盡情享受舒適的新鮮潔凈空氣；開車出行的人們則可以選用車載空氣凈化器，多用途的微型凈化器同時也能方便的讓你在辦公桌面享受潔凈空氣。

（3）現代通訊技術的發展，物聯網的應用讓你可以在遠端實時了解并控制家中的空氣質量狀況。

參考文獻：

[1]許鐘麟.《空氣潔凈技術原理》，同濟大學出版社，2001。

[2]國家標準.《GBT 18801-2008空氣凈化器》，2014 .