陶 陪 鄭德偉

（浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 寧波 315000）

室內(nèi)高效節(jié)能空氣凈化綜合處理技術(shù)探析

陶 陪 鄭德偉

（浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 寧波 315000）

空氣環(huán)境的惡化嚴(yán)重影響人們的正常生活，危害人類的健康，然而空氣污染的治理是一項(xiàng)綜合、復(fù)雜并且漫長的過程，在短時(shí)間內(nèi)我們不可能改變大氣環(huán)境。人們?cè)谑覂?nèi)的停留時(shí)間遠(yuǎn)大于在室外的時(shí)間，與室外大氣環(huán)境的治理相比，建筑物的室內(nèi)環(huán)境治理短期內(nèi)更容易實(shí)現(xiàn)。為尋找一種可行的智能方案，可以嘗試著研發(fā)創(chuàng)新高效低耗的綜合空氣凈化處理技術(shù)，從根本上改善人們的生活環(huán)境，消除室內(nèi)的各種污染物質(zhì)，使得人們對(duì)霧霾不再恐懼，利用現(xiàn)代科技為人們創(chuàng)造一個(gè)健康潔凈的室內(nèi)環(huán)境。

PM2.5； 霧霾； 空氣處理

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污染物的排放大量增加，“霧霾”成為年度關(guān)鍵詞，空氣環(huán)境惡化已引起了社會(huì)各界的高度關(guān)注?？吹靡?、躲不了、無人能幸免的霧霾不僅對(duì)人們的正常生活造成了嚴(yán)重的影響，并且對(duì)人們的身心健康也有嚴(yán)重的危害，空氣環(huán)境的惡化已經(jīng)成為從上到下普遍關(guān)注的民生大問題，亟待解決。目前，各級(jí)政府及相關(guān)部門都在積極研究整治霧霾污染的對(duì)策，科學(xué)分PM2.5的內(nèi)部組成、產(chǎn)生原因等，對(duì)各種空氣處理技術(shù)實(shí)測(cè)論證，以便尋求能實(shí)際應(yīng)用、便于執(zhí)行、簡單經(jīng)濟(jì)的治理方法。然而，空氣污染的治理是一項(xiàng)綜合、復(fù)雜并且漫長的過程，在短時(shí)間內(nèi)我們不可能完成大氣環(huán)境的治理改善，比如歐洲、美國等發(fā)達(dá)國家，在工業(yè)大革命時(shí)代，經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，也曾有過很嚴(yán)重的空氣污染，他們的空氣環(huán)境的改善也經(jīng)歷了數(shù)十年的時(shí)間。因此短期內(nèi)必須面對(duì)大氣污染的現(xiàn)狀，在這種特殊背景條件下，人們的一般做法是霧霾天氣減少戶外活動(dòng)。但現(xiàn)代人們的生活習(xí)慣大多每天平均停留在室內(nèi)的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在室外的時(shí)間。因此，室內(nèi)空氣質(zhì)量的優(yōu)劣，對(duì)人體健康的影響尤為重要，對(duì)于沒有任何凈化措施的室內(nèi)環(huán)境，室內(nèi)污染物濃度基本與室外污染物濃度相同，與室外大氣環(huán)境的治理相比，建筑物的室內(nèi)環(huán)境治理短期內(nèi)更容易實(shí)現(xiàn)。

本文旨在尋找一種可行的智能方案，研發(fā)創(chuàng)新高效低耗的綜合空氣凈化處理技術(shù)，從根本上改善人們的生活環(huán)境，消除室內(nèi)的各種污染物質(zhì)，使得人們對(duì)霧霾不再恐懼，利用現(xiàn)代科技為人們創(chuàng)造一個(gè)健康潔凈的室內(nèi)環(huán)境。

1 目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2007年，歐洲國家針對(duì)室內(nèi)空氣的凈化處理，頒布了非居住類建筑的通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)制定了新風(fēng)處理過濾器的各項(xiàng)指標(biāo)要求。2013年，我國新版規(guī)范GB50333-2013《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》也明確提出新風(fēng)處理過濾器性能的各項(xiàng)措施及指標(biāo)要求。由于霧霾近些年才引起人們的重視，我國開展相關(guān)監(jiān)測(cè)和研究起步比較晚，還沒有形成一定規(guī)模、深層次、系統(tǒng)性的研究，現(xiàn)在大多數(shù)的家庭，為了防止霧霾的污染，大多會(huì)選擇購買各種類型的家用空氣凈化器?？諝鈨艋骺梢越鉀Q室內(nèi)局部空氣的凈化問題，有一定的消除有害氣體、過濾PM2.5等功能，使用比較方便，不用安裝，只要插上電源就可以工作。然而另一方面，空氣凈化器只能短期控制污染，無法抵制長期釋放的有害氣體，由于各種空氣凈化器都采用的是過濾技術(shù)，濾材有容塵量的指標(biāo)限制，需要定期更換，或者需要定期清洗。否則，超出容塵量指標(biāo)的濾網(wǎng)，必然會(huì)積攢大量灰塵病菌，如果不及時(shí)更換，不僅是起不到凈化的作用，并且在溫濕度適宜的室內(nèi)極易滋生繁殖，形成新的污染源。另外空氣凈化器只能對(duì)密閉的室內(nèi)空氣循環(huán)處理凈化，無法滿足室內(nèi)人員的新風(fēng)需要。

2 室內(nèi)高效節(jié)能空氣凈化綜合處理系統(tǒng)目標(biāo)

室內(nèi)環(huán)境空氣污染問題在我國普遍、客觀存在，并且非常嚴(yán)重，由于這種污染對(duì)人身體的傷害非常大，是必須解決的難題。本文針對(duì)目前日益嚴(yán)重的霧霾公害與惡劣空氣環(huán)境，旨在用最簡單、實(shí)用、高效、節(jié)能的方法，研究一套凈化建筑室內(nèi)空氣的綜合處理技術(shù)，解決以下幾個(gè)方面的問題：

從專業(yè)的角度設(shè)計(jì)新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)量的設(shè)計(jì)滿足人們健康及舒適度的需要，滿足暖通專業(yè)的規(guī)范要求。

如果是全新風(fēng)系統(tǒng)，舒適度是好的，但是空氣處理量增加了，處理費(fèi)用增加很多，因此，為了提高采暖或制冷的效率，設(shè)計(jì)一定量的回風(fēng)滿足節(jié)能要求。

在新風(fēng)處理系統(tǒng)中，增加空氣凈化功能，使得經(jīng)過處理后的新風(fēng)空氣中PM2.5級(jí)微細(xì)顆粒小于24小時(shí)每立方米75微克的空氣質(zhì)量指標(biāo)，滿足國家規(guī)范要求。

本高效節(jié)能空氣凈化綜合處理系統(tǒng)采用全自動(dòng)、不用維護(hù)的智能化設(shè)計(jì)方案，不需要人工更換濾網(wǎng)等。

3 室內(nèi)高效節(jié)能空氣凈化綜合處理技術(shù)系統(tǒng)組成

綜合處理技術(shù)系統(tǒng)組成如下：

系統(tǒng)啟動(dòng)后，室外污濁空氣在風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入進(jìn)風(fēng)口，首先經(jīng)過初效過濾網(wǎng)，通過阻隔、慣性沖撞的原理過濾掉較大的顆粒及雜質(zhì)，然后進(jìn)入淋水預(yù)處理系統(tǒng)。在這里一些親水型的PM2.5及其他親水型雜質(zhì)被截留下來，并且空氣的濕度得以增加，達(dá)到人體滿意的舒適度的濕度。然后經(jīng)過處理的氣流通過風(fēng)機(jī)進(jìn)入到風(fēng)機(jī)的正壓出風(fēng)段處的送風(fēng)主干管，進(jìn)入設(shè)在此處的空氣凈化過濾箱，經(jīng)過靜電吸附為主要原理的空氣凈化過濾箱后，氣流中的憎水型PM2.5及其更微小的顆粒被處理掉，空氣達(dá)到了凈化的各種指標(biāo)，最后通過各個(gè)房間的送風(fēng)口送入室內(nèi)。

4 室內(nèi)高效節(jié)能空氣凈化綜合處理技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)新

本綜合處理技術(shù)根據(jù)目前的大氣環(huán)境污染的現(xiàn)狀及空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)況，研發(fā)的建筑室內(nèi)高效節(jié)能空氣凈化綜合處理技術(shù)，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面具有處理效果好、運(yùn)行費(fèi)用省、裝備集成化等特點(diǎn)，主要有以下六大創(chuàng)新。

4.1 風(fēng)口的自動(dòng)化控制開啟及關(guān)閉

普通的一套新風(fēng)系統(tǒng)平均大約使用壽命為10年，在這么漫長的歲月中，風(fēng)道及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的污染非常嚴(yán)重，這個(gè)污染的主要原因之一是整個(gè)風(fēng)道及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng)，在系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，由于室內(nèi)外的風(fēng)壓的不同，室內(nèi)外的污濁空氣會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)中，沉積在管道及風(fēng)機(jī)內(nèi)而引起的。并且這種污染清理及其困難，在新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)給使用者帶來嚴(yán)重的二次污染及交叉感染，并且影響整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命。為了解決這個(gè)問題，本課題研發(fā)風(fēng)口的自動(dòng)化控制開啟及關(guān)閉系統(tǒng)。在系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，全部的各種風(fēng)口（包括室外空氣進(jìn)風(fēng)口、室內(nèi)回風(fēng)口、各房間的送風(fēng)口等）會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。與目前現(xiàn)有的普通新風(fēng)系統(tǒng)相比，系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)整個(gè)風(fēng)道及風(fēng)機(jī)是一個(gè)完整的密閉系統(tǒng)，可以很好地防止系統(tǒng)外的污濁空氣進(jìn)入，保證整個(gè)風(fēng)道系統(tǒng)的內(nèi)部潔凈。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，各個(gè)風(fēng)口會(huì)自動(dòng)開啟，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

4.2 初效過濾網(wǎng)的自動(dòng)反沖洗系統(tǒng)

初效過濾網(wǎng)主要原理是用阻隔、慣性沖撞的方式來過濾，無法捕捉微小顆粒，用于過濾大顆粒粒子及各種異物，具體阻力小，通風(fēng)效果好的特點(diǎn)，但是經(jīng)過系統(tǒng)的運(yùn)行后，灰塵等過濾雜質(zhì)會(huì)沉積在過濾網(wǎng)上，不僅影響過濾效果，并且會(huì)增加系統(tǒng)的阻力，最終加大系統(tǒng)的耗電量。這一詬病一直存在，普遍未采取措施解決，好一點(diǎn)的現(xiàn)有解決辦法一種是手動(dòng)拆卸過濾網(wǎng)，人工清洗后安裝，這樣做費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不僅增加了耗材，而且還增加了維護(hù)成本。本文針對(duì)這個(gè)問題，研究開發(fā)初效過濾網(wǎng)的自動(dòng)反沖洗系統(tǒng)。在過濾網(wǎng)后設(shè)計(jì)一排高壓噴嘴，在系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，定期在過濾網(wǎng)的反面，從噴頭高速向過濾網(wǎng)噴水，清理沉積在過濾網(wǎng)上的灰塵。這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、自動(dòng)化程度高、維護(hù)管理方便、清潔效率高的特點(diǎn)。

4.3 淋水預(yù)處理系統(tǒng)

初效過濾網(wǎng)不能過濾PM2.5，經(jīng)過研究分析，室外污濁的大氣環(huán)境中，有一部分親水型的PM2.5及親水型的其他雜質(zhì)，另外在室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，尤其是在霧霾比較嚴(yán)重的冬季，室內(nèi)空氣非常干燥，濕度較小。對(duì)長期滯留在室內(nèi)的人員健康造成一定的影響，人們感覺皮膚干燥，喉嚨干癢，許多人都購買一些小型的加濕器來緩解這一問題?；谝陨系脑?，本文研究在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)淋水預(yù)處理系統(tǒng)，利用污濁氣流與液滴或液膜的相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互作用，污濁氣流中稍微大一些的塵粒與淋水系統(tǒng)產(chǎn)生的液滴（或霧滴）的發(fā)生慣性碰撞、接觸阻留、攔截效應(yīng)等，稍大的塵粒被分離。另外較小的細(xì)微塵粒則在淋水系統(tǒng)中發(fā)生擴(kuò)散、凝的作用下從氣流中分離出來，達(dá)到綜合凈化空氣的作用，并且淋水預(yù)處理系統(tǒng)可以增加空氣濕度，提高室內(nèi)人員的舒適度。

4.4 空氣凈化過濾箱

經(jīng)過初效過濾網(wǎng)及淋水預(yù)處理系統(tǒng)處理過的空氣中，還是含有一些憎水型的PM2.5及其他的雜質(zhì)，無法滿足潔凈空氣的要求，因此本系統(tǒng)的正壓送風(fēng)段的主送風(fēng)干管上加裝空氣凈化過濾箱，內(nèi)部構(gòu)造如下圖所示，主要由管道加壓風(fēng)機(jī)、靜電吸附過濾箱、管道變徑組件組成，并且配有安裝設(shè)備檢修口，便于檢修及日常的維護(hù)。

靜電吸附過濾箱包括本體和直流高壓電源兩部分，原理是利用靜電力將氣體中的粉塵分離，本體中排列一定數(shù)量的、保持一定間距的金屬極板與電暈極線，用來產(chǎn)生電暈、捕集細(xì)小塵粒。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，供電達(dá)到足夠的電壓，在高電場(chǎng)強(qiáng)度的作用下，電暈極線周圍小范圍內(nèi)的氣體電離，當(dāng)含塵氣流通過時(shí)，粉塵會(huì)吸附在被電離的離子及電子上，達(dá)到凈化空氣的目的?？諝鈨艋^濾箱依靠靜電吸附作用，主要是處理1～2μm的塵粒，效率可達(dá)到98%～99%。在氣流的處理過程中，塵粒從氣流中分離的能量，不是供給氣流，而是直接供給塵粒，因此幾乎沒有風(fēng)阻損失，具有阻力小的特點(diǎn)。

4.5 初效過濾網(wǎng)自動(dòng)反沖洗排水、淋水預(yù)處理系統(tǒng)排水的水處理及循環(huán)再利用系統(tǒng)

初效過濾網(wǎng)的自動(dòng)反沖洗排水及淋水預(yù)處理系統(tǒng)排水的水質(zhì)較好，可以經(jīng)過簡單的水處理收集后作為中水使用，可以用作綠化灌溉用水、洗車沖廁用水，如設(shè)計(jì)有水冷機(jī)組的中央空調(diào)系統(tǒng)，還可以用作冷卻塔的循環(huán)用水等，達(dá)到建筑節(jié)能的目的。

4.6 部分室內(nèi)回風(fēng)利用

在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，由于室內(nèi)空氣經(jīng)過了系統(tǒng)的凈化處理，在室內(nèi)污染源不是很大的情況下，室內(nèi)空氣的質(zhì)量是明顯優(yōu)于室外空氣的，這時(shí)采用一定比例的回風(fēng)，可以減少整個(gè)系統(tǒng)的空氣處理量，并且在有空調(diào)設(shè)備的建筑內(nèi)，室內(nèi)空氣經(jīng)過了一定的制冷、制熱處理，采用利用回風(fēng)系統(tǒng)，可以很大比例的減少空調(diào)系統(tǒng)的制冷或者制熱的能量，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能。

5 結(jié)語

空氣是生命的源泉，空氣環(huán)境的優(yōu)劣直接關(guān)系我們的生活品質(zhì)及健康安全，目前，越來越多的霧霾天氣所帶來的空氣污染，嚴(yán)重影響人們的健康與正常生活，如何有效降低建筑室內(nèi)的PM2.5，還人們潔凈的室內(nèi)環(huán)境，是我們從事環(huán)保與節(jié)能的科研工作者亟待解決的問題，是一項(xiàng)功在當(dāng)代、福澤子孫的民心工程，更是關(guān)乎我們每一個(gè)人切身利益的大事。

[1]黃海燕，王光亮.印尼某自備電廠輸煤系統(tǒng)除塵設(shè)備選型分析[J].城市建設(shè)理論研究，2013，（31）.

[2]牛寶玉，張栓，張繼花等.電除塵器改造后在生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2009，（3）.

[3]趙大波.淺析影響火電廠電除塵器效率的因素及治理方法[J]. 中國電業(yè)（技術(shù)版），2012，（7）.

【責(zé)任編輯：熊榮生】

A Study of Indoor Energy-efficient Air Purification Technology

TAO PieZHENG De-wei
（Zhejiang Business Technology Institute， Ningbo 315012， China）

The deterioration of air environment seriously affects people’s normal life and brings harm to human health.However， air pollution control is a comprehensive， complex and long process.We may not change the at mosphere in a short period of time.People’s indoor time is much longer than outdoor time.Compared with the outdoor air environment， the building’s indoor environment management is easier to achieve in a shorter term.This paper aims to find a feasible and intelligent scheme to fundamentally improve people’s living environment，eliminate indoor pollution material， make people no longer fear of haze， and create a clean and healthy indoor environment.

PM2.5； fog and haze； air treatment

TM925.16

A

1671-9565（2015）03-088-04

2015-08-23

陶陪（1971-），女，吉林省吉林市人，碩士研究生，浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院高級(jí)工程師，主要從事環(huán)境工程方面研究；鄭德偉（1994-），男，浙江溫州人，浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生，主要從事環(huán)境工程方面研究。