CN101374605B - 用于空气净化、特别是用在通风及空调设施的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于空气净化的装置，特别是用于通风及空调设施，具有空气过滤器(11)，其安装在空气管道(10)或过滤壁内用于灰尘分离。带直流电位场的灰尘积聚器(12)直接与空气过滤器(11)串联。在商用标准的过滤器中，其效率可以提高，使得灰尘通过量大约减少一半。此外，在运行时间内初始效率的降低将无关紧要。

Description

用于空气净化、特别是用在通风及空调设施的装置
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的、用于在通风及空调设施中用于空气净化的装置。
空气净化装置已经众所周知，其意义随着空气污染，特别是细微灰尘含量增加而不断提高。根据效率和应用情况不同，空气过滤装置可以设计成封袋型过滤器、紧凑型过滤器或密封过滤单元，其中封袋型过滤器应用最为普及。过滤器根据欧洲标准EN779/EN1822进行测定，并依据效率(微粒数量)或分离效率(通过重量)被划分为不同的空气过滤器等级。除了所述的结构区别之外，所应用的过滤器材料的质量和构成、过滤器表面以及过滤材料(玻璃或合成纤维)也决定了过滤器的性能。
压力损失和随即产生的过滤设备能量消耗，连同过滤器的技术数据对过滤器的运行具有决定性意义。对于相同类型甚至相同等级的过滤器，能量的消耗可能产生巨大差异。即使销售数据中绝大多数过滤器的初始压力损失非常接近，在运行过程中根据过滤器的类型不同将出现很大的区别。
在根据印刷手册US-A-5,622,543的用于空气净化的装置中，空气管道内设置了许多一个挨着一个的过滤器和平板。空气首先通过金属丝网过滤器，接着通过穿孔的平板，穿孔平板设计成阴离子发生器，出于此目的可与高压振荡器进行电气联接，并且产生电磁场。在这个可再充电的平板之后设置了灰尘积聚器，接着又设置了活性炭过滤器。不利之处在于，整个结构带有多个过滤器和平板，其效率很低，由于穿孔平板带有菱形孔，造成通过空气气流速度的降低，灰尘颗粒不是在之后设置的灰尘积聚器内，而是在这个穿孔的平板处就已经被分离，因此这些孔被迅速堵塞。
本发明的目的在于，提供一种一开始所提及类型的装置，用以提高效率，降低效率衰减，对于正常的外部空气条件，在整个运行时间内实现压力损失的广泛保持。
本发明的目的，在这种装置中通过权利要求1所述的特征来实现。
根据本发明，特定过滤器的效率提高，使得灰尘通过量(灰尘穿透能力)大约可以减少一半。此外，在通常的运行时间(例如6000小时)内，初始效率降低是无关紧要的，其提供给操作者足够的安全，并且期间压力损失的升高可以忽略不计。因此能量成本可以保持恒定并且较低。
通过在行业范围内选择更精细的过滤介质来实现空气过滤器效率的提高。但是更精细更稠密的过滤介质具有较大的空气阻力(压力损失)，并且在运行时间内显著增大，从而产生了较高的能量成本。根据本发明的空气过滤器直接与灰尘积聚器相联接，通过积聚使空气中夹带的细微灰尘扩大，这样就可以通过简单的空气过滤器实现更好的分离。灰尘通过积聚器被预先定型。
不同于传统的电子过滤器，本发明的对象只具有单个直流高压电场，灰尘颗粒通过电离和随后的积聚被扩大，此后，灰尘在随即设置的行业常规空气过滤器中可以实现更高效的分离。大多数被单极充电的分离灰尘颗粒在空气过滤器内形成静电活性表面，其在过滤器网内还加强了灰尘之间的连接，减少了不希望出现的灰尘分离(脱落)。
与此相比，在传统的不带灰尘积聚器的空气过滤器中，制造介质产生的静电电荷所起的作用，到电荷衰减至中性为止。其只能持续短短几天至几个星期。
在根据本发明的装置中，由于静电场的存在，积聚器的作用得到持续更新，在运行时间内，灰尘分离效率始终保持在初始的较高水平上。在玻璃纤维和合成过滤介质中，这种作用是类似的。
空气中的灰尘颗粒在灰尘积聚器中转换成颗粒更大、数量更少的灰尘颗粒，可以对其进行更有效的分离。因此，过滤介质不需要设计成带有很多细网眼，这就意味着较少的压力损失和较低的能量消耗。换句话说，可以通过“较差”的过滤器实现相同的净化效果。经济效率的计算还包括高压整流器的能量消耗。
该装置也非常适用于对现有过滤装置进行低成本地翻新改造，使其到达较高的效率，此外，即使由于必需的较高压力损失，也不用对通风设备和驱动电机进行更换。
该装置也消除了传统电子过滤器的固有缺点，即在电力故障时分离作用将失效。根据本发明的装置在电力故障时也能保持获得正常的网状过滤器分离效率。
依据附图，在以下将对本发明作详细的说明。其中：
图1显示了根据本发明的用于空气净化的装置轮廓图；
图2显示了用于根据本发明装置的灰尘积聚器的一个实施例；
图3显示了带有集成高压整流器的灰尘积聚器的一个实施例；
图4显示了根据本发明的装置与传统空气过滤器进行功率比较的图表。
图1示意性地显示了用于空气净化的装置，特别是用于通风及空调设施，其被安装在由管道壳体25形成的空气管道10内，需要净化的空气沿着气流方向S被输送。例如，在此涉及到用于过滤单元的标准管道，通常具有610×610mm的截面。空气数量可以是2700m3/h或3400m3/h，例如，其在管道中对应的空气速度为2m/s和2.5m/s。
在该装置的空气管道10中设置了空气过滤器11，其作用是分离空气中存在的灰尘颗粒。同时，其包括商用标准的封袋型和紧凑型净化器，从市场上不同的空气过滤器等级中可以获得。这种空气过滤器通常由细网眼的合成网状组织组成。
灰尘积聚器12直接与空气过滤器11相连，其在图2中也作了简单地描述。根据本发明的灰尘积聚器12具有一定数量彼此间隔的电极16和薄金属片(Blech-Lamellen)15，其中设计为金属丝的电极16和薄金属片15以更替的方式设置，在空气管道中，电极16可以产生电位场，特别是直流电位场。
电极16和薄金属片15排列在框状灰尘积聚器12内，并横向于空气管道10设置。薄金属片15带有纵截面并朝着空气气流方向S布置，其与电极一起有利地以相同间距平行设置，其中，电极16大约定位在薄金属片的中间区域。其可以设计成由钨或其它特种钢制成的金属丝电极，在长度方向垂直薄片15(相对电极)设置。电极也可以设计成波浪形，因此像弹簧一样，在灰尘积聚器内可伸展。
电极16通过联接导线22，23联接到高压整流器13上，用于产生直流电位场，同时其一侧通过导线14与电源相联。高压整流器13的电压可以在5kV和12kV之间，例如。
根据图3，高压整流器13′也可以直接集成到灰尘积聚器12内，这样一起作为单独组件可被更换，因此只需要具备用于为整流器供电(例如230V直流)的接口插头。高压整流器13′如此设计尺寸，使得其不超出积聚器12的边框，这样就可以在标准大小制造的框架内插入到标准的管道内，不需要管道作特殊的适应调整。
框状的灰尘积聚器12作为插入模块设计，横向地设置在平行于其的空气过滤器11的前方，并可在管道壳体25内固定。其也可以直接托架安装或固定到过滤器框架和过滤器上，并以整体单元组合或开发。通过设计优化，灰尘积聚器12的深度t可以保持足够低，使得可以用灰尘积聚器对现有的空调设备或装置进行翻新改进。该积聚器12的深度优选地位于40mm和60mm之间。同样，电极到薄金属片间距的选择，使得积聚器12的空气阻力、过滤器静电充电和灰尘的静电影响都获得优化的比例。在电极和薄金属片之间优选的间距设置在10mm到50mm。薄金属片基本上可以设置成金属线。
有利地，灰尘积聚器12联接到以虚线描述的预滤器19上，该预滤器同样可以作为商业标准的过滤器获得。该预滤器19优选地设计成粗网眼，这样，其保护了积聚器12不受较大脏物(昆虫或者类似物)的影响。
与高压整流器13(或者在大设备中与整个直流电电源)相联接的灰尘积聚器12具有单个直流电位场，这样在积聚器内不发生灰尘分离。空气被电离，灰尘首先在灰尘积聚器12的下一级空气过滤器11上被捕获。大多数被单极充电的灰尘颗粒在空气过滤器11内形成静电活性表面，其在过滤器网内还加强了灰尘之间的连接。当需要净化的空气中包含了例如油滴的液体微滴时，这种装置将特别有效，根据本发明的装置可以更好地将液体微滴从空气中分离出来。
在传统的不带灰尘积聚器的过滤装置中，静电充电电荷发挥的作用直到过滤网纤维被灰尘占据，同时电荷呈现中性，其具有较高的初始效率，而在根据本发明的装置中，电场持续存在，从图4中可以看出，运行时间内的效率保持在初始的较高水平。该图表显示了(例如)与运行时间有关的、相对于至少为0.4μm的灰尘直径的基本效率。在带有根据本发明灰尘积聚器的装置中，应用带合成介质、F7等级的封袋型净化器时，其效率可以持续保持在将近80％，在此期间应用相同的封袋型净化器，产生的效率降低不超过30％。
空气中的灰尘颗粒在灰尘积聚器12中转化为颗粒较大，数量减少的灰尘颗粒，其可被更有效地分离。空气过滤器只需要较少的网眼，这意味着在一定效率下较少的压力损失。换句话说，相同的净化结果可以通过“较差”的过滤器来实现，或者相同的过滤器适用于较紧凑的方案(带较短的空气过滤器)。
根据本发明的装置相比同样效率的传统空气净化装置具有较好的经济性，尽管需要附加的电能用于灰尘积聚器，装置可以装备较深的过滤器，从而具有较小的压力损失(能量消耗和实际购置成本)。
其不仅对于通风及空调设施，而且出于技术和工业目的，例如在空间净化技术，或者在制药工业的过滤器应用中，或者在原子能工业中，都具有重要意义。
积聚器特别适合在亚微米的微粒范围内使用，该范围内分子的布朗运动将起到作用。布朗运动通过外加电压的场能得到加强(运动学凝结)，这就是为什么根据本发明的装置特别适用在亚微米级的细微灰尘范围和纳米技术中。
需要再次提到，根据本发明的积聚器和具有整个过滤壁的过滤单元可以串联在大型装置中。

Claims (16)

1.一种用于空气净化的装置，所述装置带有设置在通过管道壳体(25)形成的空气管道(10)或过滤壁中用于灰尘分离的空气过滤器(11)，其中，所述空气过滤器(11)与可带电的灰尘积聚器(12)串联，其特征在于，
所述灰尘积聚器(12)具有一定数量相互间隔设置的电极(16)和薄金属片(15)，其中，设计成类似于金属线的所述电极(16)和所述薄金属片(15)以相互更替的方式设置，而利用所述电极(16)可以产生电位场，其中，所述空气过滤器(11)具有网状结构且由细网眼的合成网状组织组成，其中所述空气过滤器(11)不与导体连接，并且其中设计成框状的所述灰尘积聚器(12)设计成插入模块，并且可在所述管道壳体(25)中横向固定在与其平行设置的所述空气过滤器(11)的前方。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电极(16)和所述薄金属片(15)依次设置在设计成框状的所述灰尘积聚器(12)内，并且设置成与所述空气管道(10)成横向。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述薄金属片(15)的纵截面沿空气气流方向(S)伸展。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电极(16)和所述薄金属片(15)各自以相同的间距相互平行设置，其中所述电极(16)大约定位在所述薄金属片(15)的中间区域。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电极(16)由电线组成。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电极(16)由细薄的金属薄片带组成。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电极(16)设计成波浪形，因此可像弹簧一样在所述灰尘积聚器(12)内伸展。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述框状灰尘积聚器(12)具有40mm到60mm之间的深度，以适于随后安装到现有装置上。
9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，可利用高压整流器(13)来产生直流电位场。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述高压整流器(13)的电压位于5到15kV之间。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述高压整流器(13)直接集成在所述灰尘积聚器(12)的框架内。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，预滤器可直接安装在直接设置于所述空气过滤器(11)前方的所述灰尘积聚器(12)的前方。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述灰尘积聚器作为插入模块直接固定在所述过滤器框架或所述过滤器上，并且作为整体单元可安装在所述管道壳体中。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置设置成用于通风及空调设施。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电位场为直流电位场。
16.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电线用钨或特种钢制成。
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