太陽能負氧離子空氣凈化器設計

摘 要：隨著我國的城鎮現代化快速發展，環境問題越來越突出。伴隨著工業化的加速發展和汽車尾氣排放，在最近幾年霧霾成為每個國民揮之不去的噩夢。如何將空氣中的PM2.5顆粒和其它塵埃及細菌、病毒過濾已成為研究的共同課題。這為太陽能負離子空氣凈化器的發展提供了必要條件。

關鍵詞：環保；太陽能；技術創新

1 市場前景

在進入21世紀的今天，伴隨工業化的進程污染和環境破壞。由PM2.5引發的各種呼吸道疾病頻繁上演，改善空氣質量成為社會的最大問題。現代建筑多采用密閉結構的設計，人們的住宅和公共活動室內的空氣污染愈發嚴重。室內空氣污染問題一般分為兩個方面。一方面是：在空氣中大量漂浮的PM2.5顆粒及微塵在室內集聚引起呼吸道的感染和不舒服危及人們的健康。另一方面：電視、電腦、電冰箱和空調使用過程中會產生大量的正離子積聚在室內無法排除時刻危害著人們的健康。隨著人民對于環保和健康問題的持續關注如何將室內空氣凈化為自然、純凈和新鮮的空氣成為研究的重大課題。隨著太陽能負離子空氣凈化器的出現改變了這一現狀，太陽能負離子空氣凈化器不僅滿足了人們對新鮮空氣的需求而且還促進了太陽能等新能源的發展。同時太陽能負離子空氣凈化器能對空氣中的細菌、異味、PM2.5顆粒物和電器產生的離子進行凈化。它與傳統的空氣進化器的不同在于其以太陽能作為能源，配備的探頭可以隨時監控室內空氣質量，具有很強的自動化控制能力等。同時太陽能負離子空氣凈化器產生的小粒徑負離子，則有良好的生物活性，易于透過人體血腦屏障，進入人體發揮其生物效應促進人的血液循環。在不久的將來以太陽能負離子空氣凈化器為代表的空氣凈化器必將走入千家萬戶，給深受污染空氣的人們帶去清潔的環境。

2 研究內容

太陽能通過單晶硅太陽能板轉化為電能儲存于鉛蓄電池中，白天可以直接用單晶硅太陽能板給電路供電，夜晚可以用鉛蓄電池給電路供電。電路中負離子產生器工作時產生小顆粒負離子，這些負離子可以使細菌的蛋白質兩極性顛倒，從而使細菌的生存能力降低或者致死。同時這些負氧離子可以改善人的神經和血液循環系統。除此之外在凈化器內部的負離子與靜電吸附網配合將空氣中的PM2.5微塵，通過正負離子吸引、碰撞形成分子團下沉落地，靜電網面上充滿高伏特數的強力靜電，將空氣中的懸浮粒子吸附，污染空氣通過濾網時將空氣中98%的灰塵、過敏源及病毒吸附在濾網內，濾網清凈效率可從7%到濾心集塵90%，能很好地保護人的身體的健康。

3 作用及功效

（1）太陽能空氣凈化器中負氧離子發生器產生的負氧離子能改善呼吸道及肺功能，影響人的中樞神經系統和血液循環系統。在有限的房間之內，負氧離子濃度越高，空氣越清新。

（2）室內環境中PM2.5及污染物含量通過PM2.5傳感器自動檢測，將檢測的信號通過AD芯片傳遞給單片機然后單片機將室內PM2.5和污染物含量通過LED顯示屏呈現給用戶，用戶可以設定空氣凈化等級，系統可以根據用戶設定的空氣凈化等級自動控制開啟和中斷太陽能負離子空氣凈化器。

（3）單晶硅太陽能電池板產生的電能除了供給系統消耗外，多余的電能還可通過接口供給家用小型電器一舉兩得。

（4）太陽能負離子空氣凈化器采用太陽能供電，避免了對電能的消耗。既經濟又環保，對于家人沒有任何的傷害。

整個產品分為三部分：

太陽能供電部分、負氧離子產生部分、靜電吸附網部分。

太陽能供電部分：采用單晶硅太陽板來進行太陽能轉換，將成型的單晶硅太陽板固定于房子正南的方向上以獲得最大的光照量，將太陽的光能轉化為電能儲存于鉛蓄電池中，在夜晚和陰雨天陽光弱或無陽光時為電路供電在陽光充足的情況下還可以直接使用太陽能。

負氧離子產生部分：負離子生成技術采用最新的負離子轉換器和納子富勒烯負離子釋放器技術產生，可以生成等同于大自然的生態負離子，即小粒徑負離子。這些產生的負氧離子能夠改善人體呼吸道及肺功能，影響人的中樞神經和血液循環系統降低弭患老年癡呆的作用。降低血壓，改善睡眠，促進新陳代謝，因此稱其為“空氣中的維生素”。

吸附部分：靜電濾網的原理是在無紡布纖維內植入正負向永久性電荷，使布面上充滿高伏特靜電，從而吸附空氣中的懸浮粒子。首先：永久性過濾網將風機帶進的污染空氣和大型顆粒如毛發和纖維屑束縛住。其次：空氣清潔器的空氣凈化濾網內的負離子發生器與靜電吸附網共同作用將空氣中的PM2.5污染物吸附在靜電網上，負離子使污染物中小到如細菌和病毒這樣0.01微米的微粒帶電，并被吸附在收集盤中。最后，活性炭過濾器吸收空氣中的異味。

原理圖：

4 課題意義

負離子空氣凈化器通過采用采用生態負離子生成的芯片技術及納子富勒烯離子釋放技術，可以模擬自然原生態的生態級空氣負離子，根據國際空氣環保領域的眾多專家研究證實，生態級負離子對促進人的神經系統和血液循環系統循環具有重大意義，對于人們的健康具有良好的促進作用。使用的單晶硅太陽能電池板在生產技術上目前比較成熟，太陽能電池板在市面上基本可以買到。納子富勒烯負離子釋放技術、靜電式濾網技術比較成熟基本可以得到。PM2.5傳感器探頭、AD芯片、鉛蓄電池、單片機控制系統均可在市面上買到。本課題的不但操作性非常高而且還解決了當前困擾人們的健康問題一舉多得。未來市場潛力巨大前景光明。

作者簡介：李春林（1993-），男，成都理工大學工程技術學院，本科，研究方向：光電子技術。