CN104033956A - 可持续超级空气净化系统 - Google Patents

Abstract

可持续超级空气净化系统，使用两个以上相互独立的空气净化单元，分别净化进入空气和室内空气，实施简便，能有效处理室内各种气态和固态污染，具有高度的规模灵活性，适用于从单个房间到复杂建筑物整体的多种情况，能在环境空气颗粒物污染严重的情况下持续保持室内空间整体及室内空间内部不同位置的空气高质量状态，还能进一步实现高度优化和智能化的全年全天候自动化运行。

Description

可持续超级空气净化系统

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，具体是一种可持续保持室内空气高质量状态的净化系统。

背景技术

从广泛和普遍的角度来看，当前的环境空气污染问题中除颗粒物之外的其他污染物的问题并不严重，其中一些已经接近或达到了世界卫生组织提出的空气质量准则值，但颗粒物尤其是PM2.5作为首要污染物的现状将在可预期的一段时间内持续下去。

相对于其它一些污染物，人们对颗粒物的认识和研究的时间较短，PM2.5的概念和对健康的影响在近几年才逐渐被人们了解和认识，PM2.5在2013年年底才被世界卫生组织确认为确定对人致癌的第一类致癌物。世界卫生组织在2005年发布的空气质量准则中提出了PM2.5的准则值年均浓度10μg/m3，同提出已经有很多证据表明比PM2.5更小的PM0.1对人体有潜在的健康危害但当时的认识还不足以推荐PM0.1的浓度准则值，因此人们现在不仅要解决PM2.5的问题，在将来很可能还要面对PM0.1的问题。因为PM2.5的粒径很小，在产生、传播方式和对人体健康的影响等方面与较大粒径颗粒物有显著差异，又因为其长期作为环境空气首要污染物，人们习惯的关门窗、留在室内等回避空气污染的办法不再有效。

传统的人居使用的新风系统和空净化器在PM2.5概念被广泛了解之前就已经存在了多年，在最初并未被有针对性的设计为对付如PM2.5这样的小粒径颗粒物，它们中绝大部分都是使用粗、中、高中效过滤器，单次净化效率远不能满足当前环境空气污染状态下人们对PM2.5的净化需求，在实际应用中极难达到空气质量准则的要求，更不能有效维持；空气净化器相关技术标准如中国标准GB/T 18801-2008、美国标准ANSI/AHAM AC-1-2006等都是评价净化器在一段时间内对一定体积的封闭空间内空气的净化效果，对过滤式净化器来说都是指多次过滤的效果，如标准所反映的，空气净化器在封闭的空间中才能有效发挥作用，其基本工作模式就不是可维持的模式；现有新风系统则因为单次净化效率太低，主要作用还是简单通风。

室内环境中，物品、人及人的活动都会导致空气污染，不断产生多种固态和气态污染物，在室内进行过滤净化能很好解决固态污染物问题，引入室外空气则能有效解决室内气态污染物问题并且是降低二氧化碳浓度所必须。制冷制热季时需要在一定时间内保持室内空气的相对稳定，环境空气处于污染状态，室内空间也在不断产生污染物，只净化进入空气或只净化室内空气都不能很好起到持续保持空气质量的作用，因此需要对进入室内的空气和室内已存在的空气都进行净化处理才能持续保持室内空气的高质量。

在本发明做出以前，已经有一些既净化进入空气，又净化室内空气的方法。

中国专利CN100520196C和CN202010494U各自公布了一种既能净化进入空气又能净化室内空气的办法，通过切换空气路径使室内外空气都可以通过净化部件获得净化效果，能够在一些情况下实现持续保持室内空气质量的目的，主要问题在于它们把室内外空气净化都集中在一处完成，灵活性不够，结构也较复杂，当不使用管道时只能在建筑物靠边的房间使用，而安装管道无论对新建还是旧房改造都是很麻烦的事情，它们更适合在单个的室内空间工作，对成套的室内空间或较复杂的建筑物整体效果不够好。

发明内容

可持续超级空气净化系统，使用2个以上相互独立的空气净化单元，分别净化进入空气和室内空气，实施简便，具有高度的规模灵活性，能处理室内各种气态和固态污染，适用于从单个房间到复杂建筑物整体的多种模式，能在环境空气颗粒物污染严重的情况下持续保持室内空间整体及室内空间内部不同位置的空气高质量状态。

本发明的技术方案是，使用2个包括一个进气口和一个排气口的空气净化单元，一个用于进气净化，一个用于室内净化；进气净化单元的进气口和环境空气连通，排气口和室内空气连通；室内净化单元的进气口和排气口均与室内空气连通；净化单元相互独立。

本发明所述的进气净化单元和室内净化单元是按其功能区分而非位置。

本发明不仅考虑到室内空间整体的空气质量维持，还考虑到空间内不同位置空气质量差异的处理。

优化的，净化单元数量为2个以上。进气净化单元和室内净化单元的数量和位置根据实际需求确定，适用于大型室内空间、较复杂的多个室内空间结构或建筑物整体。

优化的，包括对颗粒物净化效率在亚高效以上的净化单元。净化单元具有高单次过滤效率代表一种与现有人居使用的新风系统或空气净化器完全不同的工作模式，在可预期的各种严重颗粒物污染的情况下，单次净化后的空气质量始终能达到预期要求；在环境空气颗粒物污染情况一般时，高中效净化单元就能满足需求；在环境空气颗粒物污染严重的情况下，比如当环境空气PM2.5含量超过1000μg/m3时，至少需要净化效率在亚高效以上的净化单元才能把进入空气的PM2.5含量控制在准则值10μg/m3以内；采用了HEPA和ULPA过滤器的净化单元甚至能在相当程度上过滤掉细菌和病毒，能减少感染和病毒传播，这样的净化单元可由本申请人提交的公开号为103495313A的发明专利申请中的高性能空气净化装置实现。

优化的，包括单向阀排气单元、主动排气单元中的一种或两种。在一般情况下通过建筑物的门窗管道等位置由进气净化单元提供的正压自然排气，在优化的情况下可以采用单向阀排气、主动排气中的一种或两种，能优化空气路径及适应复杂的室内空间结构，单向阀排气单元可由步进电机控制风门开度的单向阀排气阀实现，主动排气单元可由普通排气扇实现。

优化的，包括与净化单元排气口连通的布风管。布风管是一种空气柔性分布装置，安装和使用都很方便，能优化空气的分布，实现无感布风。本发明使用布风管有四种方式，一是将进气净化单元排气口连通布风管，二是将室内净化单元排气口连通布风管，三是进气和室内净化单元的排气口各自连通不同的布风管，四是进气和室内净化单元的排气口连通相同的布风管，可以根据实际应用需求对这四种方式择优使用或组合使用。

优化的，包括工作状态连续可调的净化单元。通常的空气净化器和新风系统等大多具有固定数量的工作状态档位，比如3档或5档，但固定档位的工作状态不够灵活，比如最低档位很可能不够安静，或需要随使用时间进行调整，在制冷制热季时不能提供更为精确和连续变化的控制等，作为更优化的方式，本发明使用工作状态连续可调的净化单元以解决前述问题，比如使用采用转速连续可调风机的过滤式空气净化单元就可实现。

优化的，包括控制单元。控制单元控制部分或全部的净化单元，还可以控制部分或全部单向阀排气单元、主动排气单元，用以优化系统整体表现，所控制的工作状态包括启停、开闭、功率大小等；控制单元可以是分布式或者集中式，分布式控制单元的实现方式包括：采用定时开关控制部分或全部的净化单元的启停以实现能耗优化、由二氧化碳变送器直接控制进气净化单元的工作状态、由颗粒物变送器直接控制室内净化单元的工作状态等，集中式控制单元的实现方式包括：采用软件方式作中央控制单元来控制其它系统组成单元；控制单元可以连接空气质量、风速等传感器，由传感器获取的信息参与控制；控制单元还可以通过网络获取环境空间的空气质量信息参与控制系统工作状态；控制单元可由定时开关、变送器、MCU、手机或PC操作系统加软件等多种现有技术单独或组合实现，本处不再做进一步描述。

优化的，包括与控制单元连接的二氧化碳传感器，其检测结果参与控制进气净化单元的工作状态。以二氧化碳为目标控制可以实现较优的系统整体表现，尤其是在制冷制热季时有很重要的意义，本发明可以与其他HAVC系统联动运行，但即使在没有考虑联动机制的情况下，也可以实现优化的自动运行而不对其他HAVC系统产生多余影响；VOC、CO等其它的多种空气质量传感器也可以采用相同的方式参与系统控制。

优化的，包括与控制单元连接的颗粒物传感器，其检测结果参与控制室内净化单元的工作状态。采用颗粒物传感器参与对室内净化单元工作状态的控制可以优化室内净化单元的噪音和能耗表现；VOC、CO等其它的多种空气质量传感器也可以采用相同的方式参与系统控制。

优化的，工作方式是连续工作。室外空气处于污染状态且室内空间不是完全密封、室内也常有污染源不断污染空气，连续工作是持续保持室内空间高空气质量的有效方法。可以采用手动调整、定时预设、软件控制等方式优化实现，还可以采用红外传感器等来实现更优化和智能的连续工作模式；在一些情况下连续工作也是维护净化单元的一种方式。

本发明的有益效果是：

1、持续保持室内空间高空气质量，即使在环境空气颗粒物污染严重的时候，在采用高性能空气净化装置作为净化单元时能使室内空间达到传统的空气净化器或新风系统无法达到的洁净程度，不仅能有效解决PM2.5的问题，即使在将来需要解决PM0.1问题的时候也能有效发挥作用；

2、能有效处理室内各种气态和固态污染，进气净化单元可以有效处理室内气态污染物，室内净化单元可以有效处理固态污染物，室内净化单元包括活性炭过滤器等装置时也可以处理气态污染物，同时适用于新装修房间和普通房间；

3、实施简便并具有高度的规模灵活性，适用于从单个房间到复杂建筑物整体的多种情况，因为净化单元相互独立，可以分别布置在合理的地方，在不依靠管道的情况下也可以达到目的，能迅速简便的实施；

4、在采用了控制单元、空气质量传感器、风速传感器等装置时可以实现高度优化和智能化运行，能增加安全性，能优化其他HAVC系统的效果，能实现全年全天候的自动化运行。

因为上述的有益效果，本发明称为可持续超级空气净化系统。

附图说明

图1是一种包括一个进气净化单元和一个室内净化单元的应用示例图。

图2是一种本发明在有多个房间的住房中应用的示例图。

图3是一种包含布风管的应用示例图。

图4是一种包含控制单元和传感器的应用示例图。

图5是一种本发明在相对更封闭的较大空间中的应用示例图。

图6是一种室内净化单元安装于室外的应用示例图。

附图标记说明：1-进气净化单元，2-室内净化单元，3-净化单元进气口，4-净化单元排气口，5-窗户，6-门，7-单向阀排气单元，8-主动排气单元，10-二氧化碳传感器，11-颗粒物传感器，12-一氧化碳传感器，13-热交换器，15-布风管，20-控制单元，图中空心箭头为大致空气路径。

具体实施方式

实施例一，请见图1，系统由1和2组成，目标室内空间包括房间A和房间B，1提供进气净化，空气通过房间A的6流入房间B，室内空气主要通过5和6流出，房间B中有1个2提供室内净化，各房间都能始终保持高空气质量。

实施例二，请见图2，系统在常见的有多个房间的住房中的应用，包括多个净化单元，1采用HEPA过滤器，当环境空气PM2.5含量超过1000μg/m3时进入空气的PM2.5含量也能控制在10μg/m3以内，2包括亚高效过滤器和活性炭过滤器，能相对降低阻力和噪音并处理室内产生的VOC污染，空气排出方式还包括5、7、8，8用于厨房，各房间都能始终保持高空气质量。

实施例三，请见图3，1提供进入空气，1的4连接15，能起到均匀布风的效果，图中2的数量和位置可以根据需要调整，本实施例为房间分布在走廊两边情况的一种优选应用方式，能适用于整个楼层的房间，本实施例中也可以增加2并将其4接入现有15或另外的15。

实施例四，请见图4，类似于实施例二，主要差异在于增加了10、11、12、20，20以软件的方式运行于安卓系统并控制工作状态连续可调的1、2、7、8，20根据预设程序和10、11、12的检测结果调整各系统单元工作状态；当10检测到CO2浓度升高至某程度时，20控制房间A的7增加开启程度并同时减小或关闭其他的7和8的空气流出，增加1的输出，在CO2浓度降低到某程度时，恢复系统运行至维持状态；当11探测到颗粒物浓度增加时，增加相应2的输出直至颗粒物浓度降低至所需的水平；当12探测到厨房中CO含量超标时，增加1和8的输出直至CO恢复正常水平，增加了安全性；以CO2为控制目标的系统运行方式在制冷制热季和其他HAVC系统同时各自运行而不增加额外代价，且无需做出额外的联动考虑，因为无论是否有本系统在运行以降低CO2含量增加的进入空气都是必然和必须的代价，事实上，本系统能实现最优化的进入空气总量，传统的门窗自然通风换气则无法实现量化控制，因此本系统还能有效优化其他HAVC系统的作用；本实施例中系统工作方式为连续工作，系统处于维持运行状态时能耗很低。

实施例五，请见图5，类似于实施例三，主要差异在于1还包括了13，进入和排出空气都通过1，但通过15对空气进行了优化分配并回避了气流路径短路，在制冷制热季时进出空气间空气进行热交换可以进一步优化HAVC系统的能耗；1和2都是高性能空气净化装置，多个按需布置的2能维持室内空间高洁净度；10位于空气流出的位置，可认为是二氧化碳含量最高的位置；20根据预设程序及11、12的检测结果控制系统实现优化运行；本实施例中1可以包含空调功能，其他的HAVC系统的出风口也可以和15连通；本实施例中还可以在1的4或3处增加风速传感器并与20相连，实现以空气流量为目标的控制方式；本实施例适用于如教室、健身房等较大的室内活动空间，也适用于如食品工厂、精密设备机房、通讯机房等对洁净度有一定要求的行业用途。

实施例六，请见图6，类似于实施例五，主要差异在于2位于室外，能减少室内占用面积并降低噪音。

以上各实施例仅用于说明本发明而非限制。相关技术人员应当能理解，结合说明及参考上述实施例的应用或组合方式，本发明可灵活用于从单个房间、成套房间、整个楼层直至复杂建筑物整体等各种情况，是一套完善、完整、可行的解决方案，可以进行修改或等效替换，但只要不脱离本发明的本质含义，均应属于本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.可持续超级空气净化系统，主要由包括一个进气口和一个排气口的过滤式空气净化单元组成，其特征是，包括两个空气净化单元，一个用于进气净化，一个用于室内净化；进气净化单元的进气口和环境空气连通，排气口和室内空气连通；室内净化单元的进气口和排气口均与室内空气连通；净化单元相互独立。

2.根据权利要求1所述的可持续超级空气净化系统，其特征是，净化单元数量为2个以上。

3.根据权利要求1所述的可持续超级空气净化系统，其特征是，包括对颗粒物单次净化效率在亚高效以上的净化单元。

4.根据权利要求1所述的可持续超级空气净化系统，其特征是，包括单向阀排气单元、主动排气单元中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的可持续超级空气净化系统，其特征是，包括与净化单元排气口连通的布风管。

6.根据权利要求1所述的可持续超级空气净化系统，其特征是，包括工作状态连续可调的净化单元。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的可持续超级空气净化系统，其特征是，包括控制单元。

8.根据权利要求7所述的可持续超级空气净化系统，其特征是，包括与控制单元连接的二氧化碳传感器，其检测结果参与控制进气净化单元的工作状态。

9.根据权利要求7所述的可持续超级空气净化系统，其特征是，包括与控制单元连接的颗粒物传感器，其检测结果参与控制室内净化单元的工作状态。

10.根据权利要求7所述的可持续超级空气净化系统，其特征是，工作方式是连续工作。