| 标题 | 关于壁挂型空净一体式空调净化模块实现方式的探索 |
| 范文 | 刘翔宇 摘 要：空净一体机是集空气净化与传统空调制冷制热等功能于一体的空调器，一般家用净化器净化方案的实现方式主要有：HEPA网、IFD、负离子发生装置等。对于壁挂型空净一体式空调净化模块的实现上，需综合考虑净化性能、空调本身制冷制热性能、噪音、异味以及安全等因素。 关键词：空净一体式；净化；探索 1 概述 空净一体机是集空气净化与传统空调制冷制热等功能于一体的空调器，一般家用净化器净化方案的实现方式主要有：HEPA网、IFD[1]、负离子发生装置等。 采用单一HEPA网净化的方式，净化性能稳定，可靠性及安全性较高，但HEPA网风阻较大，对空调制冷制热性能影响较大。又因容尘量限制等因素导致净化性能衰减较快，需定期更换。 IFD净化方式：IFD材料原理與静电集尘技术相似，即利用高压电压形成的强电场吸附PM2.5颗粒。IFD净化方式风阻小，循环风量大，净化效果较好，兼顾了空气净化性能及空调本身的制冷制热性能。但其运行时会产生臭氧，臭氧因浓度难控制、过量的臭氧会对人体造成伤害。 负离子发生装置单独使用时，净化效果不明显，一般搭配HEPA网一起使用。 对于壁挂型空净一体式空调净化模块的实现方式上，需综合考虑净化性能、空调本身制冷制热性能、噪音、异味以及安全等因素。 2 空净一体机洁净空气量影响因素 2.1 有效循环风量 有效循环风量即指固定时间内通过HEPA网的风量，就家用空净一体机而言，有效循环风量受两个重要因素影响：一是内机风机转速，即空调室内机总循环风量大小；二是进风口HEPA网覆盖率。 （1）内风机转速。在其他条件一定的情况下，内风机转速与有效循环风量成正相关，内风机转速越大，通过HEPA网的空气量越大，净化效果越好。 下面是某款家用壁挂空净一体机，在其他条件及工况相同的情况下，不同内风机转速对应的CADR值数据。 可见在一定范围内，当内风机转速提高，总循环风量随之增大，有效循环风量也会增大，CADR值也随之增大。 （2）进风口HEPA网覆盖率。就家用空净一体机而言，难以实现进风口HEPA网完全覆盖，这是因为HEPA网风阻较大，全覆盖进风口容易引起噪音较大或音质较差等问题，这就造成一部分风从空调顶部HEPA网覆盖的进风口进入，而另一部分风则从未被HEPA网覆盖的区域进入，被HEPA网覆盖的进风口面积与进风口总面积的比值即进风口HEPA网覆盖率。 以下是内风机转速1760rpm，相同HEPA网情况下，不同进风口HEPA网覆盖率对应的CADR值数据。 从上面的数据可以发现，当空调进风口HEPA网覆盖率100%时，空气全部从HEPA网经过，即总循环风量等于有效循环风量，此时CADR最高。当随着进风口HEPA网覆盖率的减少，CADR也随之下降，这是因为，HEPA网风阻较大，气流会更多地从风阻较小的未被HEPA网覆盖的进风口流过，故实际流经HEPA网的有效循环风量较小，CADR也就变小了。 2.2 HEPA滤网网材 HEPA滤网是大部分家用空净一体机包括现有空气净化器实现有效净化功能的核心部件，HEPA滤网的厂家不同，其工艺也不尽相同，HEPA网实际净化效果也不一样。同时根据客户不同需求，HEPA网材质也会不同，列如单一功能HEPA网、夹碳滤网等等，不同材质HEPA网功能不一样，对于PM2.5的净化效果也不尽相同。 对于滤网材质对颗粒物CADR的影响，本文对比了不同内风机转速下夹碳滤网与普通滤网的颗粒物净化性能，具体结果如下。 可发现在其他条件不变的情况下，各内风机转速下，普通HEPA网的CADR都比夹碳HEPA网要高出十几个立方米，这是因为夹碳HEPA滤网在普通HEPA滤网基础上增加了一层改进活性炭层，受到原PET骨架层的限制，在活性炭层之下的静电熔喷层受到压缩，从而过滤颗粒物的性能会有所下降。 2.3 负离子浓度 在一定范围内，当其他变量一定的情况下，空调器向室内发散的离子浓度越高，颗粒物CADR值也越高。为方便对比，这里统一取正对空调出风口正中距离风口70cm处的离子浓度作为对比。以下是内风机转速1380rpm，其他条件不变的情况下，各离子浓度值对应的CADR数据。 由上图可发现，当其他条件一定的情况下，离子浓度越高，颗粒物CADR越高，这是由于空气中的负离子吸附颗粒物，一方面使一部分空气中的颗粒物沉降至地面，另一方面负离子使颗粒物带电后，更容易被HEPA网中的静电纤维吸附，从而使得CADR有显著地提升。 3 壁挂型空净一体机净化能力优化方案探索 综合考虑性能、噪音以及安全等因素，HEPA网搭配负离子发生装置的净化方式相对而言较为适合家用壁挂空调器。 对于负离子发生器，前文已经论述过，在一定范围内负离子浓度越大，CADR也相应越大。而就负离子发生器本身而言，负离子发生器主要由两大部分构成，放电针和荷电模块，[2]而这两部分都会对负离子发生器发出的负离子浓度产生影响。 下面就进风口覆盖HEPA网搭配出风口设置负离子发生装置的净化方式进行了相关的试验论证。 3.1 关于确定放电针位置的实验 分别测试了相同工况下放电针位于风道内，位于出风口右侧假风口处、粘在面板下沿风口中间位置的CADR。 测试工况：空调内风机转速1380rpm，夹碳HEPA滤网，负离子发生器荷电模块高压5.9kV，一个放电针，空调导风板默认位置，被测机置于实验舱中心距地面1.5m处。 发现放电针粘在面板下沿风口中间位置的净化效果较好，这是由于放电针粘在面板上时，由放电针发射出的负离子直接被气流带至实验舱室内环境中，而不经过导风板等结构件，故负离子也不易被导风板等结构件吸附，实验舱环境中的负离子浓度较大，故CADR也最高，但该方案现阶段对壁挂型空调而言结构上难以实现，故现阶段只能采取放电针嵌入风道内的方式，且放电针应尽量靠近出风口。 3.2 关于确定荷电模块高压的实验 分别测试了相同工况下5.9kV高压荷电模块以及8.3kV高压荷电模块的CADR。 测试工况：空调内风机转速1380rpm，夹碳HEPA滤网，一个放电针粘在面板下沿风口中间位置，空调导风板默认位置，被测机置于实验舱中心距地面1.5m处。 从以上数据可发现当荷电模块高压由5.9kV提升至83kV时，CADR提升并不明显，只提升了9m3/h，可见当单纯提升荷电模块高压对CADR的提升意义不大，这是因为5.9kV高压形成的电场已能提供足够高的负离子浓度，而负离子浓度继续增大，其衰减的程度就越大，且从安全角度考虑，荷电模块高压也不宜过高，故5.9kV高压的荷电模块已经足够。 3.3 关于确定放电针类型的实验 分别测试了相同工况下金属放电针以及碳纤维放电针的CADR。 测试工况：空调内风机转速1380rpm，夹碳HEPA滤网，放电针置于风道内，空调导风板默认位置，被测机置于实验舱中心距地面1.5m处。 从以上数据可发现，相同工况下，采用碳纤维放电针比采用金属放电针时的CADR高50m3/h左右，这是因为碳纤维放电针较金属放电针发射的负离子更为发散，发射负离子束的指向性较金属放电针弱，导致当碳纤维放电针发射出的负离子束更容易随出风口吹出的气流散发到舱内环境中，而不是更容易吸附在导风板表面上。 4 结论与展望 对于家用壁挂型空净一体机，在净化模块实现方式的选择上应从净化性能、制冷制热性能、噪音、异味、电气安全以及整机可靠性方面综合考虑衡量。 根据净化模块实现方式的不同，影响整机空气净化性能的因素主要有：内风机转速、进风口HEPA网覆盖率、HEPA网网材以及负离子浓度等。 在空调出风口增加负离子发生装置对空调的空气净化性能有较大提升，但应注意出风口布置放电针的个数、位置以及放电针的选型等关键问题。 测试数据显示在空调出风口布置1～2个放电装置即可满足要求，对于家用壁挂机碳纤维放电针较金属放电针有优势，荷电模块高压不宜过高，根据实验数据显示，最好控制在6kV以内。 以上是我们在做壁挂型空净一体机开发时的一些经验，希望对之后的研究人员有所启发。因时间及笔者水平有限，不足之处请读者指正和谅解，谢谢！ 参考文献： [1]良良.“健康空调”和“负离子发生器”[J].中外轻工科技，2000（04）. [2]曾建民，刘建卫.略谈空气离子与負离子发生器[J].电子技术，1983（12）. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。