CN104676762A - 带有调温功能的入室新风净化装置 - Google Patents

带有调温功能的入室新风净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有调温功能的入室新风净化装置，包括长方体结构的箱体，箱体长边的两侧壁的两端上下交错分别开设有出风口和进风口，位于一侧壁上端的出风口处设置有送风机，位于另一侧壁下端的进风口处设置有引风机；位于进风口和出风口之间的两侧箱体壁为由外表层和内夹层组成的夹套结构，在该夹套结构的外表层上开设有与外部制冷管路相连通的进口和出口，在该夹套结构的内表层上活动贴放有沉积壁板；在箱体的内底面上沿箱体的两侧长边分别设置有近壁热源。本发明的优点在于结构简单、紧凑，性能稳定，净化空气效果显著；同时无需额外耗能，即可利用箱体内冷热源对空气进行加热或冷却，进而调节入室空气的温度，实现了一物多用。

Description

带有调温功能的入室新风净化装置
技术领域
本发明涉及空气净化装置，尤其是涉及一种带有调温功能的入室新风净化装置。
背景技术
大量人为排放的污染物在特定气象条件下会积聚形成雾霾。雾霾天气会直接影响到人类的健康与大气的可见度。近年来，雾霾现象已经愈发频繁的出现在我们的生活中，此种现象也引起了社会各界的广泛关注。雾霾天气频发使室外空气质量严重下降，致使更多人遭受呼吸系统疾病的侵害，由可见度下降引发的交通事故也有增多趋势。可吸入颗粒物（PM10）及细颗粒物（PM2.5）也成为了人们关注的焦点。由于室外颗粒物浓度会直接影响室内的空气品质，在室内没有明显尘源的情况下，室内颗粒物的主要来源便是室外环境。多数人一天中有90%左右的时间都是在室内度过的，因此，减少室外进入室内空气中的颗粒物量以保证室内空气的清洁十分必要。
目前，用于减少室外颗粒进入室内的方法大体分为两类：一类是使室内环境保持正压；另一类是对进入室内的新风所携带的颗粒进行脱除。研究表明，使室内环境维持正压的方法存在一定的缺陷，在一些情况下会失效。而第二种方法主要是利用一些机理使颗粒沉积，进而达到脱除颗粒物的目的，较为常用的方法主要有纤维过滤及静电除尘，纤维过滤的方式能耗大、成本高，且会形成较大的噪音；而静电除尘的方式会产生不良副产品，形成二次污染。可见，上述两种脱除颗粒物的方法都存在明显缺陷。此外，现有的除尘设备往往对粒径较小的颗粒物（如PM10和PM2.5）脱除效率不高，这也成了净化入室新风的一大难题。
20世纪80年代末， 一种被称为“Black Magic Dust”的现象引起了人们的关注。“Black Magic Dust”是指在室内环境中的竖直或水平物体表面上，短时间内就出现污点的现象。调查研究表明，很大一部分污渍都出现在近壁热源上方的后墙上（如散热器上方后墙的黑色污迹），且这些污迹主要都是由颗粒物沉积造成的。由于近壁热源自身散发热量且距墙壁较近，使得上方的温度场、速度场等具有一定的特点，会对颗粒输运及沉积产生相应作用。近年来，虽然也有一些利用热泳原理提出的对空气进行净化的方法和装置，但由于各方面技术并不完善，并未形成成熟的产品。
同时由于现有的空气净化装置大多只具有脱除空气中颗粒物的功能，对进入室内的空气温度均不能进行调节，功能也较为单一。如何能在脱除入室新风颗粒物的同时无需额外耗能便能对空气温度进行调节，满足人们一物多用的需求，成为业界技术人员努力的方向。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足而提供的一种带有调温功能的入室新风净化装置。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的带有调温功能的入室新风净化装置，包括长方体结构的箱体，所述箱体长边的两侧壁的两端上下交错分别开设有出风口和进风口，位于一侧壁上端的出风口处设置有送风机，位于另一侧壁下端的进风口处设置有引风机；位于所述进风口和出风口之间的两侧箱体壁为由外表层和内夹层组成的夹套结构，在该夹套结构的外表层上开设有与外部制冷管路相连通的进口和出口，在该夹套结构的内表层上活动贴放有沉积壁板；在所述箱体的内底面上沿所述箱体的两侧长边分别设置有近壁热源。
所述近壁热源的加热温度为100~800℃。
所述近壁热源为电热板；置于所述箱体内的温控器的感温探头延伸至所述近壁热源表面，所述电热板通过由所述温控器控制的接触器与外部电源电连接。
所述箱体的顶壁上开设有取放所述沉积壁板的长通槽。
所述沉积壁板的内表面为粗糙面，其粗糙度为70~100μm（轮廓算术平均偏差）即可。
所述进风口处设置有调节阀和滤网，所述滤网的目数大于等于1500目。
所述出风口处设置有测温探头。
本发明的优点在于结构简单、紧凑，性能稳定，在近壁热源和沉积壁板的共同作用下，进入箱体内的空气与沉积壁板之间形成较大的温度梯度，近壁热源上方的气流因受热而贴壁上行，增大了近壁热源上方的紊流度，空气中颗粒物所受到的热泳力增强，热泳力驱使颗粒物向沉积壁板表面沉积（热泳力对粒径较小的颗粒物的作用尤为明显），起到了净化空气的作用。经过理论计算及数值模拟分析，证明本发明对于PM2.5的沉积分数可达60%以上，净化空气效果显著；同时无需额外耗能，即可利用箱体内冷热源对空气进行加热或冷却，进而调节入室空气的温度，实现了一物多用。
本发明可以安装在建筑物外墙或外窗上。在过渡季节（春季或秋季），可根据室内温度需求同时开启近壁热源和制冷设备，箱体底部的近壁热源可加热进入箱体内的空气，同时经外部制冷设备降温的冷却介质进入箱体夹套结构的侧壁内，对沉积壁板进行降温，使沉积壁板与近壁热源上方空气的温差加大，大温差下的强热泳力作用会使更多的颗粒物沉积在两侧的沉积壁板上，使进入室内的空气得以净化，与此同时为室内提供了适宜温度的新风。如果在寒冷的冬季使用，可只开启近壁热源，由于室外气温很低，室外的冷空气对沉积壁板具有一定的冷却作用，可增大沉积壁板与箱体内空气的温差，从而增大热泳作用。进入箱体内的空气的加热过程既能脱除其中的颗粒物，又能给室内提供暖风；反之如果在炎热的夏季使用，又可以关闭近壁热源，只需使用外部制冷设备对沉积壁板进行降温即可，当室外较热的空气进入箱体内，在热泳力的作用下颗粒物吸附沉积在沉积壁板上被脱除，同时箱体内空气得以降温，为室内提供了冷风。
附图说明
图1是本发明隐去上盖的俯视结构示意图。
图2是图1的A-A向剖视图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明所述的带有调温功能的入室新风净化装置，包括长方体结构的箱体1，箱体1长边的两侧壁的两端上下交错分别开设有出风口2和进风口3，位于一侧壁上端的出风口2处设置有送风机4，位于另一侧壁下端的进风口3处设置有引风机5，为调节进风量，进风口3处设置有调节阀，在进风口3处还设置有滤网，滤网的目数要大于等于1500目，可以对空气中的较大颗粒进行过滤，提高空气净化效果；位于进风口3和出风口2之间的两侧箱体壁为由外表层和内夹层组成的夹套结构，在该夹套结构的外表层上开设有与外部制冷管路相连通的进口和出口，可将外部制冷设备降温后的冷却介质引入该夹套内，在该夹套结构的内表层上活动贴放有沉积壁板6；在箱体1的内底面上沿箱体的两侧长边分别设置有近壁热源，近壁热源的加热温度一般为100~800℃，近壁热源可采用电热板7，当然也可以采用其他常见的热源；置于箱体内的温控器8的感温探头9延伸至电热板7表面，电热板7通过由温控器8控制的接触器10与外部电源电连接。在箱体1的顶壁上开设有取放沉积壁板6的长通槽，当使用一段时间后的沉积壁板上沉积的灰尘较多时方便清洗；将沉积壁板6的内表面设计为粗糙面，更利于颗粒物的吸附和沉积；如果在出风口2处设置测温探头11，则可以实现对入室空气温度进行实时监控，更进一步的，若将测温探头11与控制近壁热源和外部制冷设备的控制回路相连接，则可以实现室内温度的自动控制。
使用时，根据季节或实际需求确定是否开启电热板7和/或外部制冷设备（电热板7的工作温度可通过温控器8设定；外部制冷设备工作使冷却介质进入箱体夹套内对沉积壁板6降温，可以通过控制冷却介质的流量来控制沉积壁板6的温度）。室外新风从进风口3引入箱体1内腔中，在两沉积壁板6之间的通道中，由于空气与沉积壁板6之间存在一定的温差，增大了空气中颗粒的热泳沉积，同时电热板7上方空气紊流度较大，可增加颗粒沉积的概率。而且电热板7上方的温度梯度增大及空气紊流度的增强对较小颗粒沉积的影响尤为显著。此外，还可利用出风口2处设置的感温探头11对送风温度进行反馈，调节电热板7或外部制冷设备的工作温度，以达到适宜的送风温度。
在本实施例中，申请人将箱体1的尺寸设定为长×宽×高＝1m×0.5 m×0.6 m，沉积壁板6的粗糙度为100μm,工作时降温至10℃，电热板7长度为0.7 m，加热温度设定为600℃；出风口2和进风口3的尺寸均为0.1 m×0.1 m，进风口3处新风温度为20℃，风速设定2m/s。
申请人对该实施例的新风中颗粒物的脱除效果进行了数值模拟实验。采用离散相模型对颗粒相进行计算，共追踪3000个颗粒的运动轨迹，采用沉积分数来评价颗粒脱除的效果，沉积分数的计算式如下：
其中，：沉积分数；
：进风口处进入的颗粒数；
：出风口处逃逸的颗粒数。
3000个等粒径颗粒物跟随空气从进风口3进入本发明的箱体1内腔，在向出风口2的流动过程中，部分颗粒在电热板7与沉积壁板6的共同作用下沉积到沉积壁板7的表面，未沉积的颗粒由空气夹带至出风口2流出。在本实施例中，粒径为0.5-10μm颗粒物的沉积分数计算结果如下：
从上表中的数据可以看出，本发明对0.5-10μm颗粒的脱除效率均较高，对于粒径较小的颗粒物（≤2μm），其脱除的效率也达到了60%以上，与已有技术相比，其空气净化能力达到了较高的水平。

Claims (7)

1.一种带有调温功能的入室新风净化装置，其特征在于：包括长方体结构的箱体（1），所述箱体（1）长边的两侧壁的两端上下交错分别开设有出风口（2）和进风口（3），位于一侧壁上端的出风口（2）处设置有送风机（4），位于另一侧壁下端的进风口（3）处设置有引风机（5）；位于所述进风口（3）和出风口（2）之间的两侧箱体壁为由外表层和内夹层组成的夹套结构，在该夹套结构的外表层上开设有与外部制冷管路相连通的进口和出口，在该夹套结构的内表层上活动贴放有沉积壁板（6）；在所述箱体（1）的内底面上沿所述箱体的两侧长边分别设置有近壁热源。
2.根据权利要求1所述的带有调温功能的入室新风净化装置，其特征在于：所述近壁热源的加热温度为100~800℃。
3.根据权利要求1或2所述的带有调温功能的入室新风净化装置，其特征在于：所述近壁热源为电热板（7）；置于所述箱体内的温控器（8）的感温探头（9）延伸至所述电热板（7）表面，所述电热板（7）通过由所述温控器（8）控制的接触器（10）与外部电源电连接。
4.根据权利要求1所述的带有调温功能的入室新风净化装置，其特征在于：所述箱体（1）的顶壁上开设有取放所述沉积壁板（6）的长通槽。
5.根据权利要求1所述的带有调温功能的入室新风净化装置，其特征在于：所述沉积壁板（6）的内表面为粗糙面。
6.根据权利要求1所述的带有调温功能的入室新风净化装置，其特征在于：所述进风口（3）处设置有调节阀和滤网，所述滤网的目数大于等于1500目。
7.根据权利要求1所述的带有调温功能的入室新风净化装置，其特征在于：所述出风口（2）处设置有测温探头（11）。
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