CN100340322C - 过滤并处理有机化合物的组件、制造该组件的方法及配备有这种组件的空气调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为空气调节装置过滤并处理有机化合物的单元(20)，该单元(20)包括至少一个带吸附剂(242)和光催化剂(243)的过滤介质(203，204)，所述吸附剂(242)例如活性炭，所述光催化剂(243)例如TiO2。过滤介质(203，204)分布在两个使空气流(F3)连续通过的过滤模块(201，202)中以进行过滤和处理，而用于照射光催化剂(243)的模块(205)设置在所述过滤模块(201，202)之间，并且也用于使空气流(F3)通过。

Description

过滤并处理有机化合物的组件、制造该组件的方法及配备有这种组件的空气调节装置
技术领域
本发明涉及一种用于过滤空气并处理有机化合物的组件、一种制造这种组件的方法以及一种配备有这种组件的特别用于建筑物的空气调节装置。
背景技术
已知为空调机配备活性炭过滤器，该活性炭过滤器尤其是在污染高峰期间能够吸附大气中的有机分子。目前，活性炭吸附是用于处理气态工业排出物中有机物蒸气的最有效的技术之一。这种过滤器的缺点是：对应于碳的转效点过滤介质饱和较快。
为提高某些介质的过滤能力，如FR-A-2812825中已经考虑在所述过滤介质中联合使用光催化剂和活性炭，所述光催化剂和活性炭是以覆盖一可透支承件的两个层的形式添加的。到目前为止，这种过滤介质还没被应用到空气调节装置上。
从EP-A-0798143中还知道，在机动车辆领域使用主要用于捕集NOX型化合物的光催化过滤器，以处理车辆中的气味特别是烟草味。这些光催化过滤器可与用于去除包含芳香族化合物的中性气体的独立的吸附过滤器相互作用。在使用光催化过滤器时，不规定这种过滤器应当包含活性炭。另外，由此制成的过滤装置必须逐件安装在空气净化通道中，而且在实践中这种过滤装置仅适合低速空气流，例如可在处理机动车辆的内部空间时遇到的空气流。最后，必须将所使用的灯放在容纳过滤器的管道中适当的位置，而这是冗长且乏味的过程。
发明内容
本发明正是要通过提出一种用于为空气调节装置过滤并处理有机化合物的组件来消除上述缺陷，该空气调节装置可用在建筑领域，该组件易于构造并且适合0-3米/秒(m/s)或更高的空气通过速率。
为此，本发明涉及一种用于为空气调节装置过滤并处理有机化合物的组件，该组件包括至少一种过滤介质，其中：
-过滤介质包括吸附剂和光催化剂；
-过滤介质分布在两个过滤模块中，待过滤和处理的空气流连续通过所述过滤模块；以及
-用于光催化剂的照明装置插置在所述过滤模块之间；
其特征在于，所述照明装置位于这样一模块中：空气流通过该模块，而该模块与所述过滤模块一起构成过滤组件。
根据本发明，空气调节装置是这样的装置：其包括至少一个用于处理空气的单元以改变空气的一种物理特性。这种装置可以是发电站、风机对流器、气候控制装置以及计算机房的控制柜等。
根据本发明，过滤和处理组件的结构可通过使其横向尺寸及不同模块的特性适应待与之相互作用的装置并适应待处理和过滤的空气类型而使其制造最优化，该过滤和处理组件的形式为空气流连续通过其中的三个模块。这种由三个模块形成的组件以有利但可选的方式构成了一整体式装置，该装置从集成到空气调节装置的角度来说可易于预先制造并贮存。
根据有利的方面，用于过滤和处理空气的组件可以包括下列一个或多个特征：
-所述吸附剂和光催化剂分别分布在可透支承件的一侧上或者分别分布在该可透支承件的全部两侧上。在这种情况下，可使吸附剂分布在位于上游过滤模块中的过滤介质的上游侧以及位于下游过滤模块中的过滤介质的下游侧；而使光催化剂分布在位于上游过滤模块中的过滤介质的下游侧以及位于下游过滤模块中的过滤介质的上游侧。这样，光催化剂朝向照明模块的灯，从而增强了灯的作用；而吸附剂不干扰照射尤其是紫外线照射的作用，所述照射可产生使光催化剂的一些电子从价带到导带的通路。光催化剂可为TiO2或其它任何合适的催化剂，而吸附剂可为例如活性炭。
-上述模块以可逆的方式组装在一起，这使得所述模块能够尤其是在对灯进行维护时分开以接近照明模块。
-照明模块包括紫外线灯和可选的用于向这些灯供电的装置。由此，整个照明功能都包含在了该模块中。
-照明模块设有至少一个板状件，该板状件将两个相邻的灯隔开，在该板状件的至少一个面上覆盖有光催化剂。
-为使过滤表面和所获得的照明效果最优，使过滤介质在过滤模块中打褶，这可在不增加所述模块横向尺寸的情况下增大其起作用的表面。
本发明还涉及一种制造上述过滤和处理组件的方法，它包括步骤：
-根据待装备的空气调节装置的尺寸选择模块的构架；
-根据待处理的粒子的类型选择过滤介质；
-选择照明模块的灯的类型、数量和功率；然后
-将照明模块插置在过滤模块之间。
在一种有利但可选的方式中，可规定将模块组装成适合于集成在上述装置中的整体式组件。
最后，本发明涉及一种尤其用于工业、第三产业和/或住宅建筑的空气调节装置，该空气调节装置配备有如上所述的过滤和处理组件。
有利地，这种装置从上游到下游至少包括预过滤器、处理单元和风机，而过滤和处理组件位于处理单元的下游和风机的上游或下游。这样可通过处理单元控制光催化作用的效率，所述光催化作用受与过滤介质相接触的空气的温度和湿度影响。然而，所述过滤组件也可安装在不必包括预过滤器或风机的空气调节装置的其它部分。
附图说明
根据下面对配备有根据本发明的过滤和处理组件的根据本发明的空气调节装置实施例的说明，将更容易理解本发明并清楚本发明的其它优点，该说明仅作为示例并结合附图给出，其中：
图1是根据本发明的空气调节装置的示意性纵向剖视图；
图2是图1的装置所配备的过滤及处理组件的分解侧视图；
图3是图2中的细部III的放大的剖视图；
图4是图2中组件的分解透视图。
具体实施方式
图1中所示的装置A设置用于吸收建筑物B的外侧和内侧的空气。为此，装置A配备有预混合室10，可如箭头F1所示从建筑物B的外侧向该预混合室供应空气，也可如箭头F2所示从建筑物B的内侧向该预混合室供应空气。
在预混合室10的下游设有一用于挡留最粗糙的杂质的预过滤器12。
预热器组14、冷却管组16和调湿器18连续设置在预过滤器12的下游，并位于装置A中由箭头F3示出的气流通道上。部件14至18构成能调整通过装置A的空气的某些物理特性的处理单元。
在调湿器18的下游且在一风机22的上游设有一能处理通过装置A的空气的过滤器20，所述风机22的出口连接到一精过滤器24，该精过滤器24的下游设有一聚声器26。
过滤器20的结构由图2至4更详细地示出。该过滤器包括两个过滤模块201和202，所述过滤模块201和202内分别设有一条过滤介质203和204。
上游过滤模块201中的过滤介质203在该过滤模块的构架201a内以“Z形”打褶或折叠，该过滤介质203包括一可透支承件231，该可透支承件231的上游侧覆盖有活性炭层232而其下游侧覆盖有TiO2层233。当然，在本发明的范围内也可使用其它催化剂，例如特别是其它金属氧化物、碱土元素氧化物、锕系元素氧化物和稀土元素氧化物。
同样地，也可使用活性炭之外的其它吸附剂，例如特别是沸石或聚合物树脂。
过滤介质可以但不必须地按照FR-A-2812825的技术教导。
下游过滤模块202的构架202a中的过滤介质204由与介质203相同的材料组成，其具有一可透支承件241、一活性炭层242和一TiO2层243。活性炭层242位于可透支承件241的下游侧，而TiO2层243位于该可透支承件的上游侧。
照明模块205插置在模块201和202之间并且包括构架205a，该构架包含以恒功率运行以便使系统的使用寿命最优的紫外线灯206。这些灯由构架205a中的一个或多个扼流器207供应电流。这些灯通过隔离板208彼此隔开，所述隔离板208的上表面和下表面覆盖有TiO2层283。此处也可使用其它光催化剂。在实践中，它们与用于过滤介质中的光催化剂相同。
应当理解，隔离板208是可选的，它们的功能是使气相中的光催化现象最优。
空气流连续通过模块201、205和202，所述模块一起形成组件20中的用于使空气流F3流过的管道。特别地，形成组件20的相关联的模块201、205和202不是必须安装在一个难以接近的管道中。
活性炭和光催化剂的联合使用使得空气流F3可通过活性炭对有机化合物的物理吸附以及TiO2层的光催化作用而得到净化，所使用的非均相光催化过程分解成五个阶段：即将气态试剂输送到光催化表面，在该表面上吸附所述气态试剂，在所吸附的气态试剂之间进行光化(学)反应从而使有机化合物矿化，将光催化还原的气态产物解吸，然后将气态产物输送出光催化表面。通过灯206的紫外线照射产生的能量使得来自TiO2层的电子能够从该材料的价带传到其导带上，这在价带中形成氧化位(空穴h+)而在导带中形成还原位(电子e-)。空穴h+与由待在TiO2表面上吸附的有机产物构成的电子给予体反应。同时，电子e-与电子接受体反应。
因此，导带的电子可被分子氧O2捕获，而价带中的空穴由碱性表面羟基或允许形成羟自由基的吸附水捕获。这样就得到了氧化还原系统并形成了自由基或离子基。所述自由基或离子基通过相互反应或攻击由TiO2吸附的有机化合物而转化，由此得到降解。
在制造组件20时，将部件201、202和205结合在一起形成组件20，从而能够有效地过滤大量以较快的锋面速度—大于2m/s-移动的空气，并具有较大的通过量。
应当理解，可以例如根据所使用的粉末状或纤维状的活性炭的性质，或根据介质203和204的几何形状，尤其是根据优选的折叠类型来利用不同类型的过滤介质预组装与模块201或模块202类型相同的过滤模块。
也可以预组装包括预定类型的灯206的照明模块205。
因此，可根据组件20在该组件待与之形成一体的装置A中的使用情况或者根据所述装置的类型和/或尺寸来组装组件20。特别地，可根据待处理的粒子的类型并/或根据所追求的技术-经济比来从多种模块中选择模块201和202。
将模块201、202和205按箭头F4和F5所示的方向放在一起，然后利用任何适当的装置例如螺栓将这些模块相互固定就可实现该组件。
组件20非常易于制造而且易于使用，因为不象在一些已有系统中那样考虑到转效点的迫近而必须采用调节系统。
优选以可逆的方式组装模块201、202和205，从而使它们尤其是在维护期间能被分开以接近灯206。
组件20的结构还使得其运行条件能被最优化，通过组件20的空气的温度可以为10℃到60℃，而其相对湿度可以为15％到95％。
具体地，空气流F3中的有机化合物被活性炭层232吸附。在层232和233之间存在持久的解吸作用。然后，未在介质203中转化的有机化合物和在该介质203中部分氧化还原所得的中间化合物在介质204中被处理。
通过矿化作用，组件20可完全摧毁空气流中的有机污染物。
具体地，本发明可以处理包含挥发性有机化合物(VOC)或半挥发性有机化合物、全氯乙烯、2-丁烯、苯甲醚、酚、臭氧、氯胺、林丹和/或其混合物的空气流。本发明还可以处理包含产生(臭)气味的化合物例如硫醇或香烟烟气的空气流。本发明还可以处理包含潜在的致病活微生物的空气流，所述致病活微生物例如细菌或病毒，所述细菌例如退伍军人菌或葡萄球菌，所述病毒例如SARS病毒。
根据未示出的本发明的变型，装置A可以设计成使过滤器20处于风机22的下游。
已经利用整体式组件20说明了本发明。然而，也可用分离的部件形成所述组件。

Claims (11)

1.一种用于为空气调节装置过滤并处理有机化合物的组件，该组件包括至少一种过滤介质，其中：
过滤介质(203，204)包括吸附剂(232，242)和光催化剂(233，243)；
过滤介质分布在两个过滤模块(201，202)中，待过滤和处理的空气流(F3)连续通过所述过滤模块(201，202)；以及
用于光催化剂的照明装置(206)插置在过滤模块(201，202)之间；
其特征在于，所述照明装置(206)位于这样一模块(205)中：待过滤的空气流(F3)通过该模块(205)，而该模块(205)与所述过滤模块(201，202)一起构成过滤组件(20)。
2.一种根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述吸附剂(232，242)和所述光催化剂(233，243)分别分布在可透支承件(231，241)的一侧上或者分别分布在可透支承件(231，241)的全部两侧上。
3.一种根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述吸附剂(232，242)分布在位于上游过滤模块(201)中的过滤介质(203)的上游侧以及位于下游过滤模块(202)中的过滤介质(204)的下游侧；而所述光催化剂(233，243)分布在位于上游过滤模块(201)中的过滤介质(203)的下游侧以及位于下游过滤模块(202)中的过滤介质(204)的上游侧。
4.一种根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述模块(201，202，205)以可逆的方式组装在一起。
5.一种根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述照明模块(205)包括紫外线灯(206)和可选的用于向所述灯供电的装置(207)。
6.一种根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述照明模块(205)设有至少一个板状件(208)，该板状件(208)将两个相邻的灯(206)隔开，在该板状件(208)的至少一个面上覆盖有光催化剂(283)。
7.一种根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述过滤介质(203，204)在所述过滤模块(201，202)中打褶。
8.一种用于制造根据权利要求1至7中任一项所述的组件的方法，其特征在于，它包括步骤：
根据待装备的空气调节装置(A)的尺寸选择模块(201，202，205)的构架(201a，202a，205a)；
根据待处理的粒子的类型选择过滤介质(203，204)；
选择照明模块(205)的灯(206)的类型、数量和功率；然后
将照明模块(205)插置在过滤模块(201，202)之间。
9.一种根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括这样一步骤：该步骤将所述模块(201，202，205)组装(F4，F5)形成待集成到所述装置(A)中的整体式组件(20)。
10.一种特别用于建筑物的空气调节装置(A)，该装置配备有根据权利要求1至7中任一项所述的过滤和处理组件(20)。
11.一种根据权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置从上游到下游至少包括预过滤器(12)、处理单元(14-18)和风机(22)，所述过滤和处理组件(20)位于所述处理单元的下游和所述风机(22)的上游或下游。
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