陶 陪 郑德伟

（浙江工商职业技术学院，浙江 宁波 315000）

室内高效节能空气净化综合处理技术探析

陶 陪 郑德伟

（浙江工商职业技术学院，浙江 宁波 315000）

空气环境的恶化严重影响人们的正常生活，危害人类的健康，然而空气污染的治理是一项综合、复杂并且漫长的过程，在短时间内我们不可能改变大气环境。人们在室内的停留时间远大于在室外的时间，与室外大气环境的治理相比，建筑物的室内环境治理短期内更容易实现。为寻找一种可行的智能方案，可以尝试着研发创新高效低耗的综合空气净化处理技术，从根本上改善人们的生活环境，消除室内的各种污染物质，使得人们对雾霾不再恐惧，利用现代科技为人们创造一个健康洁净的室内环境。

PM2.5； 雾霾； 空气处理

近年来随着我国经济的快速发展，污染物的排放大量增加，“雾霾”成为年度关键词，空气环境恶化已引起了社会各界的高度关注。看得见、躲不了、无人能幸免的雾霾不仅对人们的正常生活造成了严重的影响，并且对人们的身心健康也有严重的危害，空气环境的恶化已经成为从上到下普遍关注的民生大问题，亟待解决。目前，各级政府及相关部门都在积极研究整治雾霾污染的对策，科学分PM2.5的内部组成、产生原因等，对各种空气处理技术实测论证，以便寻求能实际应用、便于执行、简单经济的治理方法。然而，空气污染的治理是一项综合、复杂并且漫长的过程，在短时间内我们不可能完成大气环境的治理改善，比如欧洲、美国等发达国家，在工业大革命时代，经济迅速发展，也曾有过很严重的空气污染，他们的空气环境的改善也经历了数十年的时间。因此短期内必须面对大气污染的现状，在这种特殊背景条件下，人们的一般做法是雾霾天气减少户外活动。但现代人们的生活习惯大多每天平均停留在室内的时间要远远大于在室外的时间。因此，室内空气质量的优劣，对人体健康的影响尤为重要，对于没有任何净化措施的室内环境，室内污染物浓度基本与室外污染物浓度相同，与室外大气环境的治理相比，建筑物的室内环境治理短期内更容易实现。

本文旨在寻找一种可行的智能方案，研发创新高效低耗的综合空气净化处理技术，从根本上改善人们的生活环境，消除室内的各种污染物质，使得人们对雾霾不再恐惧，利用现代科技为人们创造一个健康洁净的室内环境。

1 目前国内外研究现状

2007年，欧洲国家针对室内空气的净化处理，颁布了非居住类建筑的通风标准，该标准制定了新风处理过滤器的各项指标要求。2013年，我国新版规范GB50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》也明确提出新风处理过滤器性能的各项措施及指标要求。由于雾霾近些年才引起人们的重视，我国开展相关监测和研究起步比较晚，还没有形成一定规模、深层次、系统性的研究，现在大多数的家庭，为了防止雾霾的污染，大多会选择购买各种类型的家用空气净化器。空气净化器可以解决室内局部空气的净化问题，有一定的消除有害气体、过滤PM2.5等功能，使用比较方便，不用安装，只要插上电源就可以工作。然而另一方面，空气净化器只能短期控制污染，无法抵制长期释放的有害气体，由于各种空气净化器都采用的是过滤技术，滤材有容尘量的指标限制，需要定期更换，或者需要定期清洗。否则，超出容尘量指标的滤网，必然会积攒大量灰尘病菌，如果不及时更换，不仅是起不到净化的作用，并且在温湿度适宜的室内极易滋生繁殖，形成新的污染源。另外空气净化器只能对密闭的室内空气循环处理净化，无法满足室内人员的新风需要。

2 室内高效节能空气净化综合处理系统目标

室内环境空气污染问题在我国普遍、客观存在，并且非常严重，由于这种污染对人身体的伤害非常大，是必须解决的难题。本文针对目前日益严重的雾霾公害与恶劣空气环境，旨在用最简单、实用、高效、节能的方法，研究一套净化建筑室内空气的综合处理技术，解决以下几个方面的问题：

从专业的角度设计新风系统，新风量的设计满足人们健康及舒适度的需要，满足暖通专业的规范要求。

如果是全新风系统，舒适度是好的，但是空气处理量增加了，处理费用增加很多，因此，为了提高采暖或制冷的效率，设计一定量的回风满足节能要求。

在新风处理系统中，增加空气净化功能，使得经过处理后的新风空气中PM2.5级微细颗粒小于24小时每立方米75微克的空气质量指标，满足国家规范要求。

本高效节能空气净化综合处理系统采用全自动、不用维护的智能化设计方案，不需要人工更换滤网等。

3 室内高效节能空气净化综合处理技术系统组成

综合处理技术系统组成如下：

系统启动后，室外污浊空气在风机的作用下进入进风口，首先经过初效过滤网，通过阻隔、惯性冲撞的原理过滤掉较大的颗粒及杂质，然后进入淋水预处理系统。在这里一些亲水型的PM2.5及其他亲水型杂质被截留下来，并且空气的湿度得以增加，达到人体满意的舒适度的湿度。然后经过处理的气流通过风机进入到风机的正压出风段处的送风主干管，进入设在此处的空气净化过滤箱，经过静电吸附为主要原理的空气净化过滤箱后，气流中的憎水型PM2.5及其更微小的颗粒被处理掉，空气达到了净化的各种指标，最后通过各个房间的送风口送入室内。

4 室内高效节能空气净化综合处理技术系统创新

本综合处理技术根据目前的大气环境污染的现状及空调新风系统运行实况，研发的建筑室内高效节能空气净化综合处理技术，在技术、经济等方面具有处理效果好、运行费用省、装备集成化等特点，主要有以下六大创新。

4.1 风口的自动化控制开启及关闭

普通的一套新风系统平均大约使用寿命为10年，在这么漫长的岁月中，风道及风机系统内的污染非常严重，这个污染的主要原因之一是整个风道及风机系统是一个开放的系统，在系统停止运行时，由于室内外的风压的不同，室内外的污浊空气会进入系统中，沉积在管道及风机内而引起的。并且这种污染清理及其困难，在新风系统运行时给使用者带来严重的二次污染及交叉感染，并且影响整个系统的使用寿命。为了解决这个问题，本课题研发风口的自动化控制开启及关闭系统。在系统停止运行时，全部的各种风口（包括室外空气进风口、室内回风口、各房间的送风口等）会自动关闭。与目前现有的普通新风系统相比，系统停止运行时整个风道及风机是一个完整的密闭系统，可以很好地防止系统外的污浊空气进入，保证整个风道系统的内部洁净。当系统启动时，各个风口会自动开启，实现整个系统的安全可靠运行。

4.2 初效过滤网的自动反冲洗系统

初效过滤网主要原理是用阻隔、惯性冲撞的方式来过滤，无法捕捉微小颗粒，用于过滤大颗粒粒子及各种异物，具体阻力小，通风效果好的特点，但是经过系统的运行后，灰尘等过滤杂质会沉积在过滤网上，不仅影响过滤效果，并且会增加系统的阻力，最终加大系统的耗电量。这一诟病一直存在，普遍未采取措施解决，好一点的现有解决办法一种是手动拆卸过滤网，人工清洗后安装，这样做费时费力，不仅增加了耗材，而且还增加了维护成本。本文针对这个问题，研究开发初效过滤网的自动反冲洗系统。在过滤网后设计一排高压喷嘴，在系统停止运行时，定期在过滤网的反面，从喷头高速向过滤网喷水，清理沉积在过滤网上的灰尘。这种系统具有结构简单、自动化程度高、维护管理方便、清洁效率高的特点。

4.3 淋水预处理系统

初效过滤网不能过滤PM2.5，经过研究分析，室外污浊的大气环境中，有一部分亲水型的PM2.5及亲水型的其他杂质，另外在室内空调系统运行时，尤其是在雾霾比较严重的冬季，室内空气非常干燥，湿度较小。对长期滞留在室内的人员健康造成一定的影响，人们感觉皮肤干燥，喉咙干痒，许多人都购买一些小型的加湿器来缓解这一问题。基于以上的原因，本文研究在系统中设计淋水预处理系统，利用污浊气流与液滴或液膜的相对高速运动时的相互作用，污浊气流中稍微大一些的尘粒与淋水系统产生的液滴（或雾滴）的发生惯性碰撞、接触阻留、拦截效应等，稍大的尘粒被分离。另外较小的细微尘粒则在淋水系统中发生扩散、凝的作用下从气流中分离出来，达到综合净化空气的作用，并且淋水预处理系统可以增加空气湿度，提高室内人员的舒适度。

4.4 空气净化过滤箱

经过初效过滤网及淋水预处理系统处理过的空气中，还是含有一些憎水型的PM2.5及其他的杂质，无法满足洁净空气的要求，因此本系统的正压送风段的主送风干管上加装空气净化过滤箱，内部构造如下图所示，主要由管道加压风机、静电吸附过滤箱、管道变径组件组成，并且配有安装设备检修口，便于检修及日常的维护。

静电吸附过滤箱包括本体和直流高压电源两部分，原理是利用静电力将气体中的粉尘分离，本体中排列一定数量的、保持一定间距的金属极板与电晕极线，用来产生电晕、捕集细小尘粒。系统启动时，供电达到足够的电压，在高电场强度的作用下，电晕极线周围小范围内的气体电离，当含尘气流通过时，粉尘会吸附在被电离的离子及电子上，达到净化空气的目的。空气净化过滤箱依靠静电吸附作用，主要是处理1～2μm的尘粒，效率可达到98%～99%。在气流的处理过程中，尘粒从气流中分离的能量，不是供给气流，而是直接供给尘粒，因此几乎没有风阻损失，具有阻力小的特点。

4.5 初效过滤网自动反冲洗排水、淋水预处理系统排水的水处理及循环再利用系统

初效过滤网的自动反冲洗排水及淋水预处理系统排水的水质较好，可以经过简单的水处理收集后作为中水使用，可以用作绿化灌溉用水、洗车冲厕用水，如设计有水冷机组的中央空调系统，还可以用作冷却塔的循环用水等，达到建筑节能的目的。

4.6 部分室内回风利用

在系统运行时，由于室内空气经过了系统的净化处理，在室内污染源不是很大的情况下，室内空气的质量是明显优于室外空气的，这时采用一定比例的回风，可以减少整个系统的空气处理量，并且在有空调设备的建筑内，室内空气经过了一定的制冷、制热处理，采用利用回风系统，可以很大比例的减少空调系统的制冷或者制热的能量，实现高效节能。

5 结语

空气是生命的源泉，空气环境的优劣直接关系我们的生活品质及健康安全，目前，越来越多的雾霾天气所带来的空气污染，严重影响人们的健康与正常生活，如何有效降低建筑室内的PM2.5，还人们洁净的室内环境，是我们从事环保与节能的科研工作者亟待解决的问题，是一项功在当代、福泽子孙的民心工程，更是关乎我们每一个人切身利益的大事。

[1]黄海燕，王光亮.印尼某自备电厂输煤系统除尘设备选型分析[J].城市建设理论研究，2013，（31）.

[2]牛宝玉，张栓，张继花等.电除尘器改造后在生产中的应用[J].化工设计通讯，2009，（3）.

[3]赵大波.浅析影响火电厂电除尘器效率的因素及治理方法[J]. 中国电业（技术版），2012，（7）.

【责任编辑：熊荣生】

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，硕士研究生，浙江工商职业技术学院高级工程师，主要从事环境工程方面研究；郑德伟（1994-），男，浙江温州人，浙江工商职业技术学院学生，主要从事环境工程方面研究。