壁掛式新風凈化系統專利技術綜述

蔡立群

摘要：目前隨著室外霧霾日益嚴重，人們對空氣質量的要求也越來越高，為了改善居住空間的空氣質量，新風凈化系統應運而生。新風凈化系統主要可分為中央管道新風系統、單體新風系統（如壁掛式新風凈化系統）。壁掛式新風凈化系統由于安裝方式簡單，后期維護成本低，因此越來越受人們的青睞。本文通過研究目前全球壁掛式新風凈化系統的專利文獻，將有助于人們了解壁掛式新風凈化系統的基本發展態勢、應用前景以及改進方向。

關鍵詞：壁掛式；新風；凈化；專利

中圖分類號：TU834.8 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）18-0058-03

Summary of Patent Technology of Wall-mounted Fresh Air Purification System

CAI Liqun

Abstract： As the outdoor haze becomes more and more serious， people's demands for air quality are getting higher. In order to improve the air quality of living space， the fresh air purification system has emerged. The fresh air purification system can be mainly divided into the central fresh air system and the unitary fresh air system， such as the wall-mounted fresh air purification system. The wall-mounted fresh air purification system is more and more popular because of its simple installation and low maintenance costs. In this paper， by studying the patent documents of the wall-mounted fresh air purification system in the world， it will provide the proposal for the basic development trend， application prospects and improvement direction of the wall-mounted fresh air purification system.

Key words： wall-mounted； fresh air； purification； patent

1 引言

由于現代建筑的門窗的密閉性越來越好，室內的空氣難以與外界流通，時間長了會造成室內空氣質量的嚴重下降，居室內的有害氣體或者粉塵排除量小。這些有害氣體主要包括：甲醛、苯、二手煙以及流感性傳染病毒和細菌等，都會危害人體健康。室內的空氣質量直接影響著人們的生活質量，而通風換氣是提高室內空氣質量的最直接和最有效的方法，也成了改善居住環境和提高生活質量的必要手段。歐洲一些發達國家已經把住宅通風規定為強制執行的條款。但是室外空氣污染指數居高不下，直接開窗通風無疑會將室外的污染空氣引進室內。因此，為了改善居住空間的空氣質量，新風凈化系統應運而生。新風凈化系統按安裝方式主要可分為中央管道新風系統和單體新風系統（如壁掛式新風凈化系統），而中央管道新風系統的安裝造價比較高，安裝較復雜，且主機體積較大，對安裝位置的高度有一定的要求，另外需要在室內頂部或者地板鋪設管路，不適合已完成裝修的居室，也不適合面積較小的戶型安裝。因此，無須復雜管道工程，安裝方式簡單，無論裝修前后都可以安裝，后期的維護成本也十分低廉的壁掛式新風凈化系統越來越受人們的青睞。

2 壁掛式新風凈化系統概況

壁掛式新風凈化系統采用壁掛式靠外墻安裝的方式，一方面把室內污濁的空氣排出室外，另一方面把室外新鮮的空氣經過殺菌、消毒、過濾等措施后，再輸入到室內，讓房間里每時每刻都是新鮮干凈的空氣。壁掛式新風凈化系統主要可分為單向送風和雙向換氣兩種類型。單向送風：通過風機將室外空氣引入室內空氣，讓房間內形成正壓，讓室內空氣在正壓條件下，通過門窗的縫隙排出，以此形成室內外循環。單向送風的結構為單通道，單風機，風機單向運轉。雙向換氣：通過風機將室外空氣引入室內空氣，同時也可以通過風機將室內空氣排出室外。雙向換氣的結構可以為單通道，單風機，風機為雙向運轉；也可以為雙管道，雙風機。壁掛式新風凈化系統一般包括凈化結構、控制模塊、風機，還可以包含熱交換結構、除濕結構等。目前常用的凈化方式有活性炭吸附、靜電除塵、HEPA高效過濾、臭氧凈化、紫外殺菌、光觸媒催化等；常用的熱交換方式有單通道蓄熱、雙通道室內外熱交換等。智能控制的參數主要有溫度、濕度、空氣質量（二氧化碳、PM2.5、甲醛等）[1-2]。

3 壁掛式新風凈化系統技術發展狀況

3.1 壁掛式新風凈化系統技術分解

壁掛式新風凈化系統的技術發展，主要分為結構和控制兩大部分，其中結構上主要是對凈化方式、熱回收方式、濕度處理方式上的改進，控制上主要是對溫度、濕度及空氣質量的控制改進。目前的研究重點則主要集中在采用何種凈化方式才能達到更好的空氣質量、采用何種溫濕度處理方式才能達到更舒適的溫濕度環境以及如何控制新風凈化系統以實現節能。

3.2 全球申請量年度分布

圖1顯示了壁掛式新風凈化系統全球申請量的年度分布，上面曲線顯示了全球范圍內壁掛式新風凈化系統申請量的年度分布，下面曲線則顯示了在中國范圍內壁掛式新風凈化系統申請量的年度分布。

從圖1可以看出，在全球范圍內，壁掛式新風凈化系統專利申請量總體呈上升趨勢。雖然早在1972年就已經出現了壁掛式新風凈化系統，但直到1983年，申請量才開始逐漸上升，1983—1994年的申請量變化不大，這一階段的申請量呈現平緩增長趨勢；1995—2010年這一階段的申請量有了較大的變化，進入了較快增長的時期；2011—2016年這一階段申請量飛速增長，進入了高速發展時期，這說明壁掛式新風凈化系統的產業需求越來越大。而關于中國國內的專利申請，由于國內相關研究起步較晚，直到1994年才出現兩項關于壁掛式新風凈化系統的專利，但2003年后中國國內申請數量開始逐步增長，到2010年后開始飛速增長，且2010年后的全球申請大部分來源于中國，其主要原因在于國內對新技術的研發、對知識產權的重視以及國內空氣質量的日漸惡化，讓中國的企業以及研究院所越來越重視壁掛式新風凈化系統技術領域的技術研發，同時也說明中國市場對壁掛式新風凈化系統需求越來越大。

3.3 申請來源國家/地區分布

專利申請的技術來源國家/地區分布可以反映出各企業、研究團體、個人在壁掛式新風凈化系統技術領域的研發水平以及研發能力。截至2017年3月31日，統計壁掛式新風凈化系統技術領域全球專利申請的來源國家/地區分布如圖2所示。

從圖2可以看出，專利申請主要來源于中國，中國申請量占全球申請總量的53%，其主要原因在于我國工業經濟的飛速發展，導致空氣質量的日益惡化，為了人們的健康，新風凈化系統的需求也越來越大；其次申請量較多的是日本和歐洲，各占全球申請總量的18%和15%，這主要由于全球的空氣質量日漸下降，特別是工業發達的地域，因此越來越多的企業、科研院所以及個人將研發投入到該領域。

3.4 壁掛式新風凈化系統技術發展演進

圖3是通過對壁掛式新風凈化系統各個技術分支每個發展階段進行梳理得到的年代演進圖。從圖3可以看出壁掛式新風凈化系統在發展初期（即1985年以前），專利僅涉及利用HEPA高效過濾器對空氣中的顆粒物進行過濾。1985—1995年，出現了各種新型的過濾方式，如活性炭吸附、靜電除塵、紫外殺菌等。因此，企業、科研院所以及個人研發人員將新型的過濾方式運用到了壁掛式凈化系統中，上述過濾方式的運用不僅可以對空氣進行除塵，還可以對空氣進行殺菌消毒。此外，在引入新風改善室內空氣質量的同時，會對室內的溫濕度造成影響，為了更好地滿足人們對舒適度的要求并實現節能，企業、科研院所以及個人研發人員還研究了如何利用壁掛式新風凈化系統調節空氣的溫濕度以及如何進行熱回收，研究人員意識到了室內排氣溫度與室外送風溫度有一定的溫度差，可以利用室內外溫度差回收空氣中的熱量，以滿足人們對溫度的需求，因此，針對不同類型的壁掛式新風凈化系統研究出了不同的熱回收方式，即單通道蓄熱方式和雙通道熱交換方式。在這一階段，自動控制領域也開始發展，為了使壁掛式新風凈化系統的使用更加智能化，研究人員還研究了如何根據溫濕度以及空氣質量去控制壁掛式新風凈化系統。1995—2005年，進一步出現了新的凈化方式以及除濕方式，還涉及控制方法的進一步完善等，這些都與新型材料的發展密切相關。在2005年之后，研究方向主要是對凈化方式的多級組合（即如何提高過濾效率），各種溫濕度處理的組合，以及如何實現更精細化的控制。

4 結論

本文詳細梳理了壁掛式新風凈化系統的分類，對壁掛式新風凈化系統領域的專利申請量的年度變化、技術來源國、技術發展趨勢進行分析。通過上述分析可以看出，壁掛式新風凈化系統的研究起點并不高，且其中的凈化方式與新型材料領域相關，智能控制與電學、安裝方式與建筑等領域相關，因此，上述幾個領域的發展與壁掛式新風凈化系統的發展密不可分。此次對壁掛式新風凈化系統的技術梳理，將有助于人們了解壁掛式新風凈化系統的基本發展態勢、應用前景以及改進方向。

參考文獻：

[1] 姚仲鵬.空氣凈化原理、設計與應用[M].北京：中國科學技術出版社.2014：401-405.

[2] 黃翔.空調工程[M].北京：機械工業出版社.2014：84-85.