2017年整理空氣潔凈技術(shù)論文

空氣潔凈技術(shù)論文影響空氣凈化器顆粒物潔凈空氣量因素研究摘要按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18801—2015《空氣凈化器》進(jìn)行顆粒物凈化效果實(shí)驗(yàn)，研究進(jìn)風(fēng)口面積、濾網(wǎng)阻力、電機(jī)轉(zhuǎn)速、濾網(wǎng)裝配間隙對(duì)空氣凈化器顆粒物凈化效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，潔凈空氣量會(huì)隨濾網(wǎng)阻力、濾網(wǎng)裝配間隙的變大而減?。浑S進(jìn)風(fēng)口面積和電機(jī)轉(zhuǎn)速的變大而減小，但當(dāng)進(jìn)風(fēng)口面積和電機(jī)轉(zhuǎn)速增大到一定值時(shí)，潔凈空氣量逐漸趨于穩(wěn)定。在空氣凈化器開發(fā)階段，應(yīng)盡可能的降低濾網(wǎng)阻力、消除濾網(wǎng)裝配間隙，匹配最優(yōu)的進(jìn)風(fēng)口尺寸和電機(jī)轉(zhuǎn)速。引言近年來(lái)全國(guó)多城市霧霾天氣愈發(fā)嚴(yán)重，室內(nèi)空氣質(zhì)量也嚴(yán)重下降，室內(nèi)環(huán)境顆粒物污染與人體健康息息相關(guān)［1］，且絕大多數(shù)人超過(guò)80%以上的時(shí)間在室內(nèi)度過(guò)［2］，空氣凈化器作為可有效去除室內(nèi)顆粒物，保證室內(nèi)空氣質(zhì)量的環(huán)境電器，備受人們青睞。目前，空氣凈化器發(fā)展迅速，導(dǎo)致市場(chǎng)上凈化器品種繁多，質(zhì)量參差不齊，給市場(chǎng)監(jiān)管和消費(fèi)者選擇都增加了很大的難度。潔凈空氣量（CADR）是指單位時(shí)間對(duì)污染物凈化能力的參數(shù),表示空氣凈化器提供潔凈空氣的速率。潔凈空氣量是判別空氣凈化器凈化效果的重要指標(biāo)之一，也是消費(fèi)者選擇空氣凈化器的重要參考指標(biāo)［3］。本文通過(guò)測(cè)量空氣凈化器在不同進(jìn)風(fēng)口尺寸、濾網(wǎng)阻力、電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)道密封性因素影響下空氣凈化器去除顆粒物的效果，論證這四種因素對(duì)空氣凈化器潔凈空氣量的影響，為前端開發(fā)高性能空氣凈化器提供一定參考依據(jù)。01、實(shí)驗(yàn)原理1.1實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1實(shí)驗(yàn)用某品牌空氣凈化器1）不同的濾網(wǎng)裝配間隙：同一空氣凈化器匹配不同濾網(wǎng)裝配間隙；2）不同阻力的過(guò)濾網(wǎng)：同一空氣凈化器匹配不同阻力的HEPA材質(zhì)過(guò)濾網(wǎng)；3）調(diào)節(jié)不同轉(zhuǎn)速的電機(jī)：同一空氣凈化器匹配不同的電機(jī)轉(zhuǎn)速；4）不同進(jìn)風(fēng)口面積的組件：同一空氣凈化器匹配不同面積的進(jìn)風(fēng)口組件。1.1.2實(shí)驗(yàn)儀器

塵埃粒子計(jì)數(shù)器采用美國(guó)TSI公司生產(chǎn)的DUSTTRAK5832粉塵測(cè)定儀，可測(cè)量濃度范圍為0.001~150mg/m3，粒徑范圍為0.1~10μm，可調(diào)流量范圍是1.4~3L/min。1.1.3實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T18801-2015[4]規(guī)定采用長(zhǎng)、寬、高分別為：3.5m、3.4m、2.4m，體積為30m3的封閉式實(shí)驗(yàn)室，其墻壁采用0.8mm的浮法平面玻璃，經(jīng)過(guò)抗靜電劑清洗，減少艙內(nèi)顆粒物在壁面的吸附。艙內(nèi)1個(gè)攪拌風(fēng)扇、1個(gè)循環(huán)扇，保證艙內(nèi)空氣混合均勻。環(huán)境溫度為（25±2）

℃環(huán)境濕度為相對(duì)濕度（50±10）%。密閉性：換氣次數(shù)不大于0.05h-1，無(wú)外界氣流、強(qiáng)烈陽(yáng)光和其他輻射作用的室內(nèi)進(jìn)行。1.2潔凈空氣量的測(cè)試方法根據(jù)國(guó)準(zhǔn)GB/T18801-2015《空氣凈化器》規(guī)定執(zhí)行，將空氣凈化器放在實(shí)驗(yàn)室地面中心位置上，采樣點(diǎn)避開進(jìn)出風(fēng)口布置，離地1.2mm，離墻1mm；循環(huán)扇離地1.5mm，離后墻0.4mm；發(fā)煙器置于被測(cè)環(huán)境艙中。在實(shí)驗(yàn)室密閉情況下，打開高效空氣過(guò)濾器，使0.3μm粒徑以上的顆粒物背景濃度小于1000個(gè)/L；待顆粒物濃度穩(wěn)定并降低到適當(dāng)水平，關(guān)閉高效空氣過(guò)濾器，開啟循環(huán)扇和攪拌風(fēng)扇，同時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)香煙放入煙霧發(fā)生裝置后啟動(dòng)裝置，當(dāng)0.3μm以上顆粒物濃度達(dá)到2×106

～2×107

個(gè)/L時(shí)，關(guān)閉煙霧發(fā)生裝置，在攪拌10min后關(guān)閉攪拌風(fēng)扇，循環(huán)風(fēng)扇一直保持開啟狀態(tài)；此時(shí)記為初始濃度，對(duì)應(yīng)時(shí)間為t=0min，開啟空氣凈化器后，每2min測(cè)定一次顆粒物濃度，連續(xù)測(cè)定20min。1.3潔凈空氣量的計(jì)算方法潔凈空氣量CDAR為：CDAR=60(Ke-Kn)×V

（1）式中：CDAR—潔凈空氣量，單位為立方米每小時(shí)（m3/h）；Ke—開空氣凈化器后的總衰減常數(shù)，單位為每分（min-1）；Kn—開空氣凈化器前的自然衰減常數(shù)，單位為每分（min-1）；V—實(shí)驗(yàn)室容積，單位為立方米（m3）。污染物的總衰減常數(shù)Kn和自然衰減常數(shù)Ke

可由式（3）計(jì)算得到，開空氣凈化器前自然衰減工況濃度變化計(jì)算的污染物衰減常數(shù)K即為自然衰減常數(shù)Ke;開空氣凈化器后總衰減工況下污染物濃度變化計(jì)算的污染物衰減常數(shù)K即為總衰減常數(shù)Kn。

（2）

（3）式中：Ct—開空氣凈化器后時(shí)間t的顆粒物濃度，單位為個(gè)每升（個(gè)/L）；C0—開空氣凈化器前的初始顆粒物濃度，單位為個(gè)每升（個(gè)/L）；ti—第i各取樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間，單位為每分（min-1）；t—時(shí)間，單位為分（min）；n—采樣次數(shù)。02、試驗(yàn)方案驗(yàn)證及結(jié)果2.1濾網(wǎng)裝配密封性對(duì)潔凈空氣量的影響情況同一空氣凈化器分別匹配5組不同濾網(wǎng)裝配間隙，其裝配關(guān)系見(jiàn)圖1，并同步更換同型號(hào)新過(guò)濾網(wǎng)，均使用高檔運(yùn)行20min；測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，不同濾網(wǎng)裝配間隙所對(duì)應(yīng)測(cè)得的潔凈空氣量數(shù)值變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。圖1

濾網(wǎng)與風(fēng)道縱向裝配示意圖表1

不同濾網(wǎng)風(fēng)道縱向裝配間隙測(cè)試結(jié)果圖2

不同過(guò)濾網(wǎng)裝配間隙所測(cè)的潔凈空氣量變化趨勢(shì)表1測(cè)試數(shù)據(jù)表明，裝配間隙由0mm增加到8mm時(shí)，CDAR由282m3/h減小到251m3/h，CDAR會(huì)隨濾網(wǎng)裝配間隙變大而減小，其變化趨勢(shì)如圖2所示。分析原因?yàn)闉V網(wǎng)與風(fēng)道裝配存在間隙時(shí)，一部分空氣從裝配間隙直接到達(dá)出風(fēng)口吹出，未經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾，減小了有效過(guò)濾的空氣量，從而使CDAR降低。若濾網(wǎng)與風(fēng)道裝配無(wú)間隙，則CDAR不會(huì)受到影響。2.2濾網(wǎng)阻力對(duì)潔凈空氣量的影響情況同一空氣凈化器分別匹配5組不同阻力的濾網(wǎng)，濾網(wǎng)阻力值根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T14295-2019空氣過(guò)濾器［5］測(cè)試得出，均使用高檔運(yùn)行20min；測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，不同濾網(wǎng)阻力所對(duì)應(yīng)測(cè)得的潔凈空氣量數(shù)值變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3。表2

匹配不同阻力的濾網(wǎng)搭配測(cè)試結(jié)果圖3

不同阻力濾網(wǎng)所測(cè)的潔凈空氣量變化趨勢(shì)表2測(cè)試數(shù)據(jù)表明，當(dāng)匹配濾網(wǎng)阻力在41.5Pa時(shí)，測(cè)試CADR為295m3/h，當(dāng)匹配濾網(wǎng)阻力57.8Pa時(shí)，測(cè)試CADR為241m3/h，CADR會(huì)隨濾網(wǎng)阻力變大而逐漸變小，其變化趨勢(shì)如圖3所示。分析為濾網(wǎng)阻力變大，單位時(shí)間內(nèi)過(guò)濾的空氣量減小，從而導(dǎo)致潔凈空氣量減少。2.3電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)潔凈空氣量的影響情況同一空氣凈化器分別匹配10組不同電機(jī)轉(zhuǎn)速，并同步更換同型號(hào)新過(guò)濾網(wǎng)，均運(yùn)行20min；測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3，不同電機(jī)轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)測(cè)得的潔凈空氣量數(shù)值變化趨勢(shì)見(jiàn)圖4。表3

匹配不同電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)試結(jié)果圖4

不同電機(jī)轉(zhuǎn)速為所測(cè)的潔凈空氣量變化趨勢(shì)由表3數(shù)據(jù)表明：電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?000r/min提升到1400r/min時(shí)，CADR從181m3/h增大到267m3/h，此階段CDAR隨著轉(zhuǎn)速的增大而快速的增大；轉(zhuǎn)速由1400r/min提升到1600r/min過(guò)程中，CADR從267m3/h增大到293m3/h，此階段CDAR隨著轉(zhuǎn)速的增大而緩慢的增大；當(dāng)轉(zhuǎn)速?gòu)?700r/min提升到1900r/min時(shí)，CADR基本在307m3/h左右，不再增大。綜上：當(dāng)轉(zhuǎn)速較小的時(shí)候CADR隨著轉(zhuǎn)速的提高而快速增大，當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增大時(shí)，CADR增大的速率減緩直至穩(wěn)定不變，其變化趨勢(shì)如圖4所示。分析為電機(jī)轉(zhuǎn)速低，進(jìn)風(fēng)風(fēng)量小，凈化效率低，潔凈空氣量小；轉(zhuǎn)速上升達(dá)到一定值時(shí)，受濾網(wǎng)過(guò)濾能力的限制，凈化效率逐漸穩(wěn)定，潔凈空氣同步趨于穩(wěn)定。2.4進(jìn)風(fēng)口面積對(duì)潔凈空氣量的影響情況同一空氣凈化器分別匹配10組不同面積的進(jìn)風(fēng)口（見(jiàn)圖5），并同步更換同型號(hào)新過(guò)濾網(wǎng)，均使用高檔運(yùn)行20min；測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4，不同面積進(jìn)風(fēng)口所對(duì)應(yīng)測(cè)得的潔凈空氣量數(shù)值變化趨勢(shì)見(jiàn)圖6。圖5

百葉窗進(jìn)風(fēng)口結(jié)構(gòu)示意圖表4

匹配不同面積進(jìn)風(fēng)口測(cè)試結(jié)果圖6

不同面積進(jìn)風(fēng)口所測(cè)的潔凈空氣量變化趨勢(shì)由表4數(shù)據(jù)表明，當(dāng)進(jìn)風(fēng)口面積從2280mm2增加到3591mm2時(shí)，潔凈空氣量從249m3/h增大到268m3/h，此階段CADR隨著進(jìn)風(fēng)口面板增大而增大；當(dāng)進(jìn)風(fēng)口面積從3780mm2增加到5163mm2過(guò)程中，潔凈空氣量逐漸穩(wěn)定到270m3/h左右，此階段CADR逐漸穩(wěn)定不增大。綜上：當(dāng)進(jìn)風(fēng)口面積較小的時(shí)候，CADR會(huì)隨著進(jìn)風(fēng)口面積增大而增大，當(dāng)進(jìn)風(fēng)口面積進(jìn)一步增大時(shí)，CADR逐漸趨于穩(wěn)定不再增大，其變化趨勢(shì)如圖6所示。分析為進(jìn)風(fēng)口面積過(guò)小時(shí)進(jìn)風(fēng)風(fēng)量小，空氣凈化器凈化效率低，進(jìn)風(fēng)口面積變大，進(jìn)風(fēng)風(fēng)量隨之增加，凈化效率因此也逐漸提高，潔凈空氣量隨之上升；當(dāng)進(jìn)風(fēng)面積達(dá)到一定量時(shí)，受空氣凈化器電機(jī)轉(zhuǎn)速及過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾能力的限制，凈化效率不再提高，因此潔凈空氣量逐漸趨于穩(wěn)定。03、結(jié)論在研究進(jìn)風(fēng)口面積、濾網(wǎng)阻力、電機(jī)轉(zhuǎn)速、濾