基于功能主義的實用空氣凈化器的開發策略與實踐

張世剛

（山東省泰安第一中學，山東泰安271000）

基于功能主義的實用空氣凈化器的開發策略與實踐

張世剛

（山東省泰安第一中學，山東泰安271000）

目前，空氣污染嚴重，市售空氣凈化器效果參差不齊。在實用、有效的功能主義理念下，設計了家用空氣凈化器的制作方案，并進行了實踐。測試結果表明，凈化裝置效果明顯，10 h開機條件下，Hepa濾膜清除PM2.5效率達到80.5%，270 min內，活性炭過濾甲醛效率為71.4%.此外，該裝置具備后續的空氣清潔質量改善功能、清除功能、個性化外觀設計功能。通過該裝置的制作，有助于增強人們的空氣質量保護意識，維護個人健康，培養環境科學素養。

活性炭；空氣污染；空氣凈化器；功能主義

隨著社會工業化、生活現代化，空氣污染越來越嚴重。人們越來越傾向于使用空氣凈化器。當前市場上空氣凈化器質量參差不齊，價格普遍較高，清除效果也不明確。據報道，市面上凈化器的清除效果最弱的和最強的產品能相差5倍。空氣質量惡化來源可能是顆粒物、細菌和各種化學物質等，多數消費者不清楚凈化器的原理，操作使用盲目性大，后續維護和效果保障措施欠缺，甚至有質量問題，比如電源插頭尺寸不滿足國家標準要求，消費者在使用過程中可能造成接觸不良或接地不良，進而發生火災、觸電等危險。20世紀早期，現代設計領域出現了一個重要理念——功能主義。功能主義的具體含義就是要在設計、制作過程中注重產品的功能性與實用性，任何產品都必須保障產品功能及其用途，其次才是產品的審美感覺。簡而言之，功能主義就是產品應該由功能引領，在設計、制作中體現功能、技術和經濟效益。

為了消除有效凈化空氣與空氣質量復雜性的矛盾，有必要自制空氣凈化器。為了充分體現清除功能的作用，我們設計了一臺基于功能主義的空氣凈化器，具備清除顆粒物和甲醛異物的作用，實現了凈化裝置與人文素質的有機結合。以下簡單介紹了該空氣凈化器開發策略和制作方法。基于功能主義的空氣凈化器，體現在功能設定、制作過程、效果檢驗、保證和后續維護、靈活更新方面，形成了統一的功能整體。

1 明確功能設定

明確空氣凈化器的功能和達到的目的。當前空氣質量問題的原因較多，針對不同問題，有不同的凈化方式。空氣凈化功能可以體現于清除空氣顆粒（主要是PM2.5），清除家居有毒物質（甲醛等）和密閉空間異味，或為促進健康而提供負氧離子等。針對當前人們比較關心的空氣質量現狀，我們的凈化裝置的清潔目的為清除顆粒物和甲醛等。

2 功能引領的制作策略和方法

2.1 制作原理

空氣凈化器組成部分包括箱體、過濾系統和電路系統。過濾系統中，換氣扇抽動空氣進入箱體，空氣通過濾膜，濾膜可以阻攔顆粒和甲醛，箱體出風為清潔空氣。電路系統為開關和調速器。

2.2 制作材料和規格

所有制作材料易得、有效，可在五金商店和Internet網上購置。具體包括箱體（凈化器主體）1個，現成儲物箱大小約50 cm×50 cm×50 cm；濾膜設置2層，前層為蜂窩狀活性炭濾網，在聚氨脂基材上載負活性炭制成，厚度3 mm，后層為Hepa12濾網，濾膜尺寸約332 mm×252 mm×25 mm；換氣扇1個，220 V，15 W，尺寸為165 mm×110 mm×175 mm；調速器1塊，調節風速用；開關1塊；密封用材料多種，主要為epe珍珠棉板材，尺寸為100 mm×100 mm×7 mm；3M密封條規格為45 mm×3 mm，3M自粘型隔音條需要2 m，顏色不限；其他用品包括熱熔槍、電鉆、螺絲刀、膠帶、雙面膠等。

2.3 制作方法和流程

制作方法和流程分為以下5步：①儲物箱前方開口，略小于Hepa濾網；后方開口，放置換氣扇。②固定電路系統。連接開關、調速器和換氣扇，箱體后方固定換氣扇，側方固定開關和調速器。③固定活性炭濾網。箱體前方放置濾網，用雙面膠、熱熔膠棒將珍珠棉粘貼于箱體左右內側，作為墊層，目的是卡入濾網，墊層厚度以卡入濾網，密封效果好，又能拆卸為準。④固定Hepa濾芯。同上述方法，在活性炭濾網后，再加1層Hepa濾網。⑤在箱蓋適合位置固定珍珠棉，蓋上箱蓋后，壓住、密封Hepa濾網和活性炭濾網。

2.4主要注意事項

裝置制作過程中解決密封性問題，風機與箱體的連接處用熱熔槍密封，膠帶固定密封。濾膜與箱體的連接既要密封，又要便于拆卸。濾網與箱體的連接、濾網與箱蓋的接觸處用珍珠棉墊層，膠帶固定密封，卡入濾網適當。

3 空氣凈化器功能的效果檢驗

空氣凈化器具有實際的功能效果，做到可檢測、可衡量。

3.1 檢驗材料和工具

PM2.5測定采用Dylos 1100pro離子測定儀，在普通居室測定。采用英國PPM公司HTV型甲醛檢測儀，在密閉的植物培養室中進行。

3.2 檢驗原理

Dylos 1100pro離子測定儀，內設采用光阻法原理的高精度激光傳感器，適用于空氣中各種分散的不溶性微粒大小和數量的檢測，能夠同時測定10.0 μm和2.5 μm的顆粒數。英國PPM公司HTV型甲醛檢測儀采用電化學傳感器方法測定空氣中甲醛含量（2種設備均由山東農業大學化學院提供）。

3.3 檢測方法和效果

3.3.1 PM2.5凈化效果

測定進風口和出風口的顆粒數。在室內中度污染水平下，空氣中的顆粒水平為28 812和973（每0.01立方英尺大于2.5 μm和10 μm的顆粒數），空氣凈化器的出風口為2 967和74，計算得到凈化效率近似值為89.75%和92.4%.

如果連續測定空氣中的顆粒物，連續使用10 h后，空氣中的顆粒物儀器指示由68 726下降至13 382，相當于PM2.5由343 μg/m3下降至67 μg/m3，空氣質量由嚴重污染升至良好。具體如表1所示。

3.3.2 甲醛的測定效果

室內甲醛濃度采用棉球蘸取甲醛，在25 m2密閉空間中，持續釋放，達到0.5 ppm時，密閉1 h，打開空氣凈化器，經過1 h的空氣凈化，降低至0.12 ppm。如果持續使用，效果如表2所示。在使用270 min后，100 g活性炭可以將甲醛由0.28 ppm降至0.08 ppm；而200 g活性炭的使用量可以將甲醛由0.32 ppm降至0.08 ppm。

表1 濾膜對空氣質量的影響

表2 活性炭濾膜對甲醛衰減影響

3.4 輔助設備的提供和后加工

自制空氣凈化器的實用效果體現在功能可調方面，可以根據空氣污染源的類型、清除效率進一步調整添加濾膜。清除異味、細菌，可在本凈化器基礎上添加濾膜；提供負氧離子，可以添加負氧離子發生器。本凈化器的功能保障還體現于后續清潔效果方面。空氣凈化器的清除效果下降主要是濾膜污染，清除功能下降，本裝置可以方便地拆卸濾膜，清洗或更換。此外，如果進一步加強清除效果，可以繼續添加有效濾膜、添加中濾或者是粗濾。其他個性化功能如定時、風力調控等也可在此基礎上靈活方便地添加。

我們設計、自制的空氣凈化器材料明確、易得、有效，價格低廉，策略清晰，方法簡便；可解決PM2.5和甲醛污染的實際問題，并具有功能可調特點，適度兼顧美觀。不足之處在于，就像任何制作過程一樣，必然消耗一定時間和精力；了解空氣凈化領域和制作空氣凈化器都是漸進過程，開始階段比較生疏，但鑒于本裝置的簡單、結構清晰，材料易得，在此過程中的所有問題都可以解決。如一些細節問題，箱體開孔，密封，電路系統的制作固定，均可耐心完成。

4 結束語

當前，空氣污染比較嚴重，空氣凈化器質量參差不齊、用途多樣，消費者不易分辨，應在簡單、實用、有效的功能主義理念下設計制作空氣凈化器。我們認為，空氣污染不可能有一成不變的清潔方式，要達到真正的凈化目的，了解空氣質量和凈化知識，增強空氣質量環保意識具有較大意義。

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〔編輯：張思楠〕

TU834.84

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.137

2095－6835（2017）14－0137－02