CN103727619A - 室内空气净化洗涤系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内空气净化洗涤系统，连通室内的室内进气管和连通室外的室外进气管均通过进气选择阀连接风机，风机通过洗涤选择阀分别与调湿调温模块和置于洗涤箱内的气泡产生器相连，洗涤箱通过洗涤输出管连接至调湿调温模块，调湿调温模块与室内通过空气回送管连通，控制模块控制进气选择阀、洗涤选择阀和调湿调温模块；本发明提供的室内空气净化洗涤系统通过气泡产生器产生大量的微小气泡与干净的水充分接触来洗涤净化受污染的空气，污染颗粒去除彻底，净化效率高，洗涤过后的污水还可用来补给抽水马桶的水箱，对污水进行再利用，节约环保，除了可用于日常空气循环净化，还可用于新装修房屋的换气（主动换气），应用范围广。

Description

室内空气净化洗涤系统

技术领域

本发明涉及空气净化领域，具体涉及一种室内空气净化系统。

背景技术

根据国家环保局最近的通报数据，2013年上半年74个城市空气达标率仅为44.4%，而北京只有38.9%。在受污染的空气中，直径小于10微米的悬浮粒子能够聚积在肺部，危害人类健康；而粒径在2.5微米以下的细颗粒物，可直接进入肺泡，引发一系列疾病。气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。

目前的净化手段，从净化原理来看分为物理吸附和化学分解两类，其中又以过滤和吸附在日常生活中应用较多：过滤是将空气透过滤网后将污染物分离出来，适合于大颗粒的净化，若用于细颗粒的净化，则必须采用极细的网眼，因此透气率非常有限，且容易堵塞，需经常清洗和更换；吸附的方法是采用如活性炭的吸附剂，利用活性炭的吸附作用将空气中的污染物吸收后，改善空气质量，其不足之处是吸附过程缓慢、效率低，而且成本高，不适合大面积长期使用。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种净化效果好、效率高的室内空气净化洗涤系统。

技术方案：本发明提供了一种室内空气净化洗涤系统，包括洗涤净化模块，调湿调温模块以及控制模块，所述洗涤净化模块包括室内进气管、室外进气管、进气选择阀、风机、洗涤选择阀、气泡产生器、洗涤箱、洗涤输出管和空气回送管，连通室内的所述室内进气管和连通室外的所述室外进气管均通过进气选择阀连接风机，所述风机通过所述洗涤选择阀分别与调湿调温模块和置于洗涤箱内的气泡产生器相连，所述洗涤箱通过洗涤输出管连接至调湿调温模块，所述调湿调温模块与室内通过所述空气回送管连通，所述控制模块控制进气选择阀、洗涤选择阀和调湿调温模块；当室内空气受污染时，使室内空气经室内进气管进入风机，或当室外空气良好时通过室外进气管进入风机，送至风机的空气被送至气泡产生器中，在洗涤箱的底部产生大量的气泡，污染空气与干净的水充分接触，洗涤进化后的空气通过调湿调温模块处理后返回室内。

为了防止洗涤箱中的水排尽无法正常进行空气净化，所述洗涤箱设有液面控制系统，当洗涤箱中的水用尽时，打开液面控制系统向洗涤箱中送入干净的水直至所需液面高度；同时，为了避免所述液面控制系统故障后洗涤箱内液面过高，从而使水被带至室内或调湿调温模块中，所述液面控制系统内设液位超限警报器，一旦液面过高，发出警报并自动关闭整个系统。

进一步，所述洗涤箱通过污水管道与抽水马桶的水箱相连，洗涤箱中的水净化空气后所产生洗涤后的污水，可流经污水管道补给抽水马桶的水箱，节约用水的同时，实现了水的循环利用，绿色环保。

所述调湿调温模块包括除湿选择阀、空气直返管、压缩机、第一热交换器、膨胀阀、第二热交换器和回暖阀，连接除湿选择阀的第一热交换器与连接所述空气回送管的第二热交换器通过所述膨胀阀相连，所述空气直返管通过另一支路直接连通所述除湿选择阀和所述空气回送管，所述压缩机分别连接第一热交换器和第二热交换器，所述回暖阀的阀口分别连至第一热交换器、第二热交换器和空气直返管；调湿调温模块形成一个制冷循环，冷凝空气除湿，并通过回暖阀进行模式转换实现室内温度调节，当空气湿度和温度满足室内环境要求时，则洗涤后的空气无需调湿调温直接由空气直返管返回室内。

所述控制模块包括微电脑芯片、控制面板、空气质量传感器、温度传感器和湿度传感器，所述空气质量检测仪安装在室外，通过电路连接所述微电脑芯片，所述微电脑芯片控制所述进气选择阀和所述洗涤选择阀，所述湿度传感器和温度传感器安装在室内，通过电路连接微电脑芯片控制调湿调温模块，所述控制面板安装在室内与微电脑芯片相连；空气质量传感器可检测室外的空气质量，微电脑芯片根据室外空气的优劣选择进气选择阀的通路，湿度传感器和温度传感器安装在室内，检测到的湿度和温度数据通过电路传递到微电脑芯片，当湿度过大，或温度过高时，启动调湿调温模块，另外，当室内空气只需要除湿时，微电脑芯片可控制洗涤选择阀的通路，使空气只通过调湿调温模块而不进行洗涤；控制面板安装在室内，用户可根据需要设置进气方式（自动方式、室外进气或室内循环）、调湿调温模块工作方式（开启、关闭或自动方式）以及设置适宜的温湿度。

进一步，所述气泡产生器为表面布有气孔的空心圆盘，空心圆盘的顶面中心接有圆管接头与所述洗涤选择阀相连；该种气泡产生器能够利用有限的空间布置足够多的小孔，通过风机的鼓动，气孔能产生大量微小气泡，与洗涤箱中的水充分接触，带走污染空气中的污染粒子，净化效果好，净化效率高，并且可长时间洗涤，适合于室内空气的长期净化。

优选地，所述气孔的直径为0.4cm，可避免由过小内径引起的灰尘积累后淤塞气孔，同时防止过大气孔内径降低产生气泡效果。

优选地，相邻两个所述气孔之间的距离为2cm，保证气孔的数量能产生足够气泡，同时避免相邻两气孔之间产生的气泡相互融合，影响洗涤效果。

有益效果：1、本发明提供的室内空气净化洗涤系统通过气泡产生器产生大量的微小气泡与干净的水充分接触来洗涤净化受污染的空气，污染颗粒去除彻底，净化效率高，洗涤过后的污水还可用来补给抽水马桶的水箱，对污水进行再利用，节约环保；2、通过室内控制面板选择空气净化的模式与方法，操作简单方便，除了可用于日常空气循环净化，还可用于新装修房屋的换气（主动换气），应用范围广；3、由于经水洗涤净化后，空气湿度变大，系统中增设了除湿设备，保证室内空气湿度达标，且通过闸阀调节，除湿设备还可以单独工作进行除湿调温。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明进气选择阀处的局部放大图；

图3为本发明气泡产生器的侧视图；

图4为本发明气泡产生器的俯视图；

图5为本发明调湿调温模块的结构示意图；

图6（a）为实施例第一次PM2.5净化试验PM2.5及空气湿度的变化记录图；

图6（b）为实施例第二次PM2.5净化试验PM2.5及空气湿度的变化记录图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种室内空气净化洗涤系统，包括洗涤净化模块，调湿调温模块以及控制模块，如图1所示，其中洗涤净化模块包括室内进气管1-1、室外进气管1-2、进气选择阀2、风机3、洗涤选择阀4、制泡输气管5-1，直接除湿输气管5-2、气泡产生器6、洗涤箱7、液面控制装置8、洗涤输出管9、污水管道10，风机3通过室内进气管1-1将室内空气吸到风机3内，或者通过室外进气管1-2将室外空气吸到风机内，具体选择哪种方式取决于吸气选择阀2的通断路径，如图2所示。与风机3相连的洗涤选择阀4是决定风机3所吸入空气的输送方向的控制阀，一方面，风机3可将吸入的空气经制泡输气管5-1送入气泡产生器6，气泡产生器6产生大量微小气泡与洗涤箱7内的水充分混合接触，空气内的污染物被水体吸附、溶解，达到洗涤净化效果，洗涤后的空气经洗涤输出管9输送到调湿调温模块；另一方面，若风机3吸入的空气较为清洁但湿度很大，则直接经除湿输气管5-2将空气送入调湿调温模块进行处理。洗涤箱7通过污水管10与抽水马桶的水箱相连，当抽水马桶冲水后，洗涤箱7内的污水补充到抽水马桶的水箱中；在液面控制装置8作用下，清洁的自来水则补充到洗涤箱7，从而实现洗涤水源的自动更换，提高洗涤效果。

具体的，如图3、4所示，气泡产生器6采用其上布有气孔的空心圆盘，圆盘直径35cm，圆盘空腔厚度3cm；空心圆盘的顶面连接有铅直的圆管接头6-1，以便与制泡输气管5-1相连；气泡产生器6的底部固定在在洗涤箱7的底部，以避免充气后在水中浮起并减小制泡过程引起的振动。气泡产生器6的顶面和侧面布置有直径为0.4cm的气孔，可避免孔径过小引起的灰尘积累后淤塞气孔，同时防止气孔孔径过大降低产生气泡效果；相邻两气孔的间距为2cm，可避免孔距过大时气孔数量减少净化不完全，或间距过小使相邻气孔内气泡融合到一起减少气泡表面积，降低气泡数量和效果，从而保证气泡产生器6的工作效率，提升净化效果。

如图5所示，所述调湿调温模块包括除湿选择阀11、除湿管12、空气直返管13、压缩机14、第一热交换器15、膨胀阀16、第二热交换器17、回暖阀18、冷气管19-1、回暖管19-2和冷凝排水管20；第一热交换器15通过膨胀阀16与第二热交换器17相连，压缩机14分别连接第一热交换器15和第二热交换器17，除湿管12一端通过除湿选择阀11连接洗涤输出管9，另一端穿过第一热交换器15后连接回暖阀18，回暖阀18一阀口通过回暖管19-2连接第二热交换器17后通过空气回送管21返回室内，回暖阀18的另一阀口通过冷气管19-1连至空气直返管13，空气直返管13一端连接除湿选择阀11的另一阀口，另一端直接连接空气回送管21，直接将空气返回到室内。调湿调温模块形成一个制冷循环，冷凝空气除湿，并通过回暖阀18进行模式转换实现室内温度调节，除湿所析出的冷凝水从冷凝排水管20排出。

具体的湿度调节工作原理为：压缩机14压缩出的高温高压制冷剂首先进入第二热交换器17，将热量传给通过第二交换器17的空气，制冷剂则冷凝成常温高压的液体，之后，制冷剂进入膨胀阀16以后体积膨胀，变成低温常压气体进入第一热交换器15并吸收流经该热交换器的干净湿空气的热量，使干净湿空气冷凝除湿，而制冷剂变成常温常压的气体再次被吸入压缩机14进行循环。在上述循环中，若室内温度较低，则利用冷凝后的干净空气与第二热交换器17进行热量交换，从而使干净空气温度回升，即整个除湿循环中干净空气的流向为“除湿管12→第一热交换器15→回暖阀18→第二热交换器17→空气回送管21”，达到升高室内温度的效果；否则，也就是当室内温度较高时，干净湿空气与第一热交换器15进行热量交换冷凝除湿后直接返回室内，此时干净空气的流向为“除湿管12→第一热交换器15→回暖阀18→冷气管19-1→空气直返管13→空气回送管21”，这样，冷凝后的冷空气直接进入室内，达到降低室内温度低效果。

控制模块包括微电脑芯片22、控制面板23、空气质量传感器24、湿度传感器25和温度传感器26，空气质量检测仪安装在室外，将测量到的室外空气质量数据通过电路传递到微电脑芯片22，微电脑芯片22根据空气质量数据操纵进气选择阀2，当室外空气良好时，选择从室外进气，即进气选择阀2接通进气支管1-2并关闭与室内进气管1-1的连接；当室外空气质量差时，选择室内空气循环，即进气选择阀2接通室内进气管1-1并关闭与进气支管1-2的连接。湿度传感器25和温度传感器26安装在室内，检测到的湿度和温度数据通过电路传递到微电脑芯片22，微电脑芯片22根据数据操纵除湿选择阀11，当湿度过大时，启动调湿调温模块。另外，当室内空气质量很好无需净化但湿度过大时，微电脑芯片22操纵洗涤选择阀4，将风机3吸入的空气直接通过直接除湿输气管5-2送入调湿调温模块进行除湿。控制面板23安装在室内，与微电脑芯片22相连，用户可根据需要设置进气方式（自动方式、室外进气或室内循环）、调湿调温模块工作方式（开启、关闭或自动方式）以及设置适宜的温湿度。

上述室内空气净化洗涤系统的净化方法包括以下步骤：

1）室内空气受到污染后，通过室内控制面板23设置进气方式为室内空气循环，即调节进气选择阀2，打开室内进气管1-1，关闭室外进气管1-2，使室内空气全部由室内进气管1-1进入风机3；

2）空气经由风机3进入气泡产生器6，在盛有干净水的洗涤箱7底部产生大量的气泡，空气与水充分接触洗涤；

3）据室内湿度传感器25和温度传感器26检测的数据，若湿度和温度适宜，通过微电脑芯片22关闭调湿调温模块，即调节除湿选择阀11使洗涤净化后的空气直接通过空气直返管13经空气回送管21重新回到室内；否则，通过微电脑芯片22打开调湿调温模块，即调节除湿选择阀11使洗涤净化后的空气通过除湿管12经调湿调温处理后送回室内；当室内温度较低，通过微电脑芯片22选择保温除湿，即调节回暖阀18使除湿后的空气通过回暖管19-2进入第二热交换器17回温后送回室内，达到保温除湿的目的；否则，通过微电脑芯片22选择降温除湿，即调节回暖阀18使除湿后的空气直接由冷气管19-1送回室内，达到降温除湿的目的。

4）抽水马桶冲水后，洗涤箱7中洗涤过的污水经污水管道10补给抽水马桶的水箱，洗涤箱7中水位下降；

5）洗涤箱7中水位低于液面控制值时，打开液面控制装置8，补充干净水直至所需控制液面高度，用于下一次空气洗涤净化，即重复步骤1）～4）；

6）空气质量传感器24检测室外空气质量数据通过电路系统传递到微电脑芯片22，微电脑芯片22根据空气质量数据操纵进气选择阀2，当室外空气良好时，选择室外进气，即打开室外进气管1-2，关闭室内进气管1-1，该功能作为新装修房屋新风（主动换气）功能时，室内污浊的空气将从室内排气口排出。

7）当室内湿度传感器25检测到的空气湿度过大，但空气质量检测仪检测到的室外空气质量较好时，可单独除湿而不进行空气过滤净化，即微电脑芯片22操纵进气选择阀2选择室外进气管1-2室外进气，同时操纵洗涤选择阀4选择将风机吸入的空气不经洗涤净化而直接从直接除湿输气管5-2输送到调湿调温模块；另一方面，用户也可从控制面板23上设定从室内进气而不从室外吸气，即操纵进气选择阀2选择室内进气管1-1室内进气，然后直接从直接除湿输气管5-2输送到调湿调温模块除湿，实现室内空气循环除湿功能。

与利用活性炭吸附净化空气相比，活性炭吸附过程缓慢、效率低，需要经常更换，长期使用成本高；与过滤净化空气相比，过滤方法通过滤网后将污染物分离出来，适合于大污染颗粒的净化，若用于细颗粒的净化，则必须采用极细的网眼，但是透气率有限，且容易堵塞，需要经常清洗或更换，使用繁琐且成本较高。本实施例可洗涤净化各种大小的污染颗粒，净化彻底且无需更换任何构件，净化效果良好且持久，适用于任何场所。

为检验本实施例的实际效果，特别是检验净化系统对室内空气的净化洗涤功能，制作净化系统的模型装置模拟真实净化情况，利用光的散射原理，即光在传播时遇到悬浮微粒而使光向四面八方散开的现象来测试。

（一）空气洗涤净化效果的光散射试验

光散射试验器材、装置及测试方法：

（1）模拟灰霾的产生：檀香燃烧产生烟雾，檀香长度25cm，直径约2mm；

（2）测试手段：光散射，采用强光手电在黑暗中形成的光束进行估算；

（3）记录方法：固定在三脚架上的数码相机；

（4）房屋模型：自制30cm×30cm×40cm有机玻璃盒，采用玻璃胶密封；

（5）气泡产生器：小药瓶，瓶身用微型钻打孔，按房屋模型比例大小孔径设置为1.5mm；

（6）洗涤器：透明塑料罐，内装800毫升自来水；

（7）空气流通动力系统：海利V10微型气泵，设计最大出气量10升每分钟；

（8）气量计：科德LZB-6WB转子流量计，量程1-10升每分钟。

当檀香燃烧完后，每隔5分钟测试一次模型房屋中细颗粒的分布情况。由于未使用精密测试仪器，因此采用光束测量方法，利用黑暗环境中强光手电筒产生的光束来大致进行测试。

首先测试通水洗涤前烟雾浓度的变化，在檀香燃烧完15分钟内每隔5分钟烟雾浓度的变化情况，在15分钟以内，肉眼观测到的光束强度基本没有变化，也就是说在这段时间内烟雾浓度的变化很小，由此证实了细小颗粒物在密封环境中很难在重力作用下落到地面上来，而是长期悬浮在空中。

接下来对比洗涤净化试验，洗涤器内装自来水800毫升，并用打孔的塑料小药瓶来模拟气泡产生器生成微小气泡，提高空气与水的接触面积，增强净化效果，采用气泵作为驱动空气流通的动力系统，试验时实测气泵出气量为每分钟6.2升，即气泵6分钟左右的总排气量与房屋模型的容量相当。试验洗涤时间为30分钟，每隔5分钟拍摄一张反映烟雾浓度的光束照片，可以得到随着洗涤时间的增加，烟雾浓度迅速下降，每相邻的5分钟之内烟雾浓度下降也很明显；洗涤20分钟时，烟雾的浓度已经非常淡薄，到30分钟时已经很难观察到烟雾了。试验证明，自来水对烟雾之类悬浮的细颗粒具有极好的吸附作用，因此本实施例净化洗涤系统用自来水来洗涤净化灰霾空气可以起到良好的效果。

（二）PM2.5洗涤净化试验

为了进一步了解空气洗涤对细颗粒特别是PM2.5（粒径在2.5微米以下的细颗粒物）的净化作用，利用PM2.5实时监测仪来分析空气净化过程中PM2.5含量的变化。考虑到用水洗涤后的空气湿度可能发生变化，因此在PM2.5定量测试过程中同时也进行湿度变化测试。

试验装置总体与光散射试验相同，只是增加了温湿度计和PM2.5监测仪：

（1）PM2.5实时监测仪，型号KHS-PMA，北京清风康华公司生产。

（2）温湿度计，型号TH603，美得时仪表有限公司生产。

（3）记录方法：每隔30秒人工读取仪器读数并记录。

一共开展两次PM2.5净化试验，试验历时60分钟，从第30分钟末开始进行空气循环洗涤，直到试验结束，试验期间每30秒进行一次读数和记录。图6（a）和图6（b）为测试过程中PM2.5及即空气湿度的变化，对应数据见表1和表2。

表1第一次PM2.5净化试验数据

表2第二次PM2.5净化试验数据

从图6（a）、图6（b）以及表1、表2可以发现，洗涤前，PM2.5的浓度在30分钟以内总体也是逐渐减小的，但下降的速度非常慢，一旦通水洗涤后，PM2.5的浓度则迅速下降，即便是初始浓度在500微克/立方米的严重污染，在洗涤15分钟以后PM2.5的含量已经在35微克/立方米以下，达到空气质量达到优良（根据我国标准，24小时内PM2.5平均浓度限值为75微克/立方米）。

另外，从湿度变化来看，洗涤后最大相对湿度达到94%，比用同一湿度计在雨天所测的的湿度值92.8%还要大一些，这说明洗涤会明显增加空气的湿度，在干燥的冬季对提高空气湿度有利，但在湿热的夏季则应进行除湿。

如上，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (8)

1.一种室内空气净化洗涤系统，其特征在于：包括洗涤净化模块，调湿调温模块以及控制模块，所述洗涤净化模块包括室内进气管、室外进气管、进气选择阀、风机、洗涤选择阀、气泡产生器、洗涤箱、洗涤输出管和空气回送管，连通室内的所述室内进气管和连通室外的所述室外进气管均通过进气选择阀连接风机，所述风机通过所述洗涤选择阀分别与调湿调温模块和置于洗涤箱内的气泡产生器相连，所述洗涤箱通过洗涤输出管连接至调湿调温模块，所述调湿调温模块与室内通过所述空气回送管连通，所述控制模块控制进气选择阀、洗涤选择阀和调湿调温模块。

2.根据权利要求1所述的室内空气净化洗涤系统，其特征在于：所述洗涤箱设有液面控制系统，所述液面控制系统内设液位超限警报器。

3.根据权利要求1所述的室内空气净化洗涤系统，其特征在于：所述洗涤箱通过污水管道与抽水马桶的水箱相连。

4.根据权利要求1所述的室内空气净化洗涤系统，其特征在于：所述调湿调温模块包括除湿选择阀、空气直返管、压缩机、第一热交换器、膨胀阀、第二热交换器和回暖阀，连接除湿选择阀的第一热交换器与连接所述空气回送管的第二热交换器通过所述膨胀阀相连，所述空气直返管通过另一支路直接连通所述除湿选择阀和所述空气回送管，所述压缩机分别连接第一热交换器和第二热交换器，所述回暖阀的阀口分别连至第一热交换器、第二热交换器和空气直返管。

5.根据权利要求1所述的室内空气净化洗涤系统，其特征在于：所述控制模块包括微电脑芯片、控制面板、空气质量传感器、温度传感器和湿度传感器，所述空气质量检测仪安装在室外，通过电路连接所述微电脑芯片，所述微电脑芯片控制所述进气选择阀和所述洗涤选择阀，所述湿度传感器和温度传感器安装在室内，通过电路连接微电脑芯片控制调湿调温模块，所述控制面板安装在室内与微电脑芯片相连。

6.根据权利要求1所述的室内空气净化洗涤系统，其特征在于：所述气泡产生器为表面布有气孔的空心圆盘，空心圆盘的顶面中心接有圆管接头与所述洗涤选择阀相连。

7.根据权利要求6所述的室内空气净化洗涤系统，其特征在于： 所述气孔的直径为0.4cm。

8.根据权利要求6所述的室内空气净化洗涤系统，其特征在于：相邻两个所述气孔之间的距离为2cm。

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