CN105587232A - 一种用硫酸钡颗粒制作的无功耗水循环空气净化窗体 - Google Patents

Abstract

一种用硫酸钡颗粒制作的无功耗水循环空气净化窗体涉及一种安装在窗户上的空气净化器，主要解决室内空气净化和室外高含氧空气进入室内时的净化问题，净化器结构分为上、下、左、右边框和上、下水槽及无功耗水循环系统，上下边框之间是数根直径小于10mm的玻璃柱，玻璃柱之间存在小于3mm的间隙，玻璃柱间隙具有透气兼驱档蚊虫功能；玻璃柱上涂布光触媒，有分解有机物颗粒的作用；上水槽水浸润玻璃柱，轻微流水到下水槽，有对进入室内空气的洗尘作用；下水槽水通过无功耗具有“水向上流”功能的设备回到上水槽实现水循环利用。净化装置安装在窗户上通过对空气“洗尘”可以取代纱窗，兼有透光、透气、分解PM2.5颗粒、消毒、给室内补充氧气的功能。

Description

一种用硫酸钡颗粒制作的无功耗水循环空气净化窗体

技术领域：涉及一种用硫酸钡颗粒制作的无功耗水循环空气净化窗体。

背景技术：

公元2012年以来，空气污染日益严重，污染的空气日益影响人们的健康，如何消除或减小污染，是摆在人们面前需要解决的重要问题。解决空气污染首要问题，就是要首先了解大气污染的根源，只有根源找到了才能做到有的放矢。现在我们就来探讨一下大气污染的根源：

燃料的不完全燃烧是造成大气污染的原因之一。不完全燃烧的不是只有“燃料”，还有其他可燃材料，比如植物油类、金属、生物质、化工塑料、橡胶、药材、粮食等都具有可燃性，这些材料的不完全燃烧或爆燃，就会形成诸如炭黑、有机物小颗粒、金属氧化物颗粒、硫化物、氮化物等我们肉眼看得见的烟尘，或者是我们肉眼看不到的PM2.5颗粒，这些烟尘和PM2.5小颗粒会悬浮在大气中，人们呼吸时，这些细小颗粒经过呼吸道进入肺部，粘连肺泡、部分进入血液循环，增加人体排泄负担或直接影响人体正常生理代谢功能、进而侵蚀人们健康，因此说空气中大量烟尘或PM2.5颗粒存在会污染大气。这里涉及两个概念，一个是燃烧，一个是爆燃。我们先定义一下燃烧的概念：燃烧过程就是物质之间的化合反应，燃烧是指一种物质受热气化后与另一种物质（一般是氧气）从外到里进行化合反应叫做燃烧，气化不断燃烧则不止。比如蜡烛燃烧就是固体蜡受热融化后形成蜡油，蜡油随着灯芯的浸润作用向上流动再受热蒸发成为气体，这些气体有外到内逐渐接触空气中的氧气化合生成二氧化碳和水。所以说燃烧是指在燃料首先变成气体后，气体的外围首先接触氧气，进而在一定温度条件下产生化合反应，形成火焰。这是由于燃烧产生的高温物质会释放红外线或可见光，我们因此就会看到动荡的气体火焰。与燃烧不同的是，爆燃的概念是这样的：当氧化物质和还原物质充分混合后，比如氧气和有机气体充分混合，遇到高温（大于350°C，或撞击后局部产生高温）会迅速发生化学反应，形成爆燃或爆震，甚至会发生爆炸。爆燃的过程概念是：物体由内到外快速进行化合反应叫做爆燃，这个“内”是指以火源为中心。爆炸的概念是：固体或液体受热分解形成气体，或者固体、液体、气体之间充分混合后受热或者被撞击，达到化合反应条件，瞬时发生剧烈化学反应，形成大量气体（同样质量的液体和固体变成气体时体积会增大600-1200倍），这时压强急剧增大，爆炸源周围空气受到压力并对爆炸源迅速膨胀的气体进行反作用力反弹，这种过程如此反复进行，进而形成冲击波，冲击波向外传递，对周围环境造成震裂或破坏，这种现象叫做爆炸。汽车发动机压缩缸内的化合反应叫做爆燃或爆震。爆燃后从压缩缸里排出来气体的叫汽车尾气。汽车尾气主要是指有机物（汽油、柴油、天然气等）在汽车发动机压缩缸内爆燃形成的二氧化碳和水气，同时还有未完全燃烧的小油滴或炭黑，这些气体夹杂着烟雾、以及PM2.5颗粒等混杂在一起一同被排到大气中，这样就造成了大气的污染。常有报导称汽车尾气对大气环境中PM2.5的贡献率大于30%，可见汽车尾气在目前大气污染的所占比例之重。这主要是近些年机动车辆迅速增加的缘故。

PM2.5指颗粒是指直径小于2.5微米即2500纳米的颗粒，而气体的半径通常小于0.5纳米，PM2.5的颗粒直径大小是气体分子直径的5000倍，因此，PM2.5颗粒一定是指固体或液体小颗粒。而汽车尾气中的PM2.5颗粒一定是没有完全燃耗的碳颗粒或者小油滴颗粒（主要含有碳和氢，也称碳氢化合物）。造成没有完全燃烧的原因是：1）温度不够，氢键断裂与氧气反应的温度是350°至400°，而碳碳键断裂和氧气反应的温度是700°-800°，在某一时刻某一空间燃烧物质既要和氧气有接触又要达到反应所需温度，否则化合反应无法进行。因此“温度”是制约燃料是否完全燃烧的因素之一。2）燃料作为还原物质与氧化剂（氧气）的混合程度不够是导致不完全燃烧的原因之二。比如在汽车发动机内油是液体，喷油时仅仅是受压变成小油滴，小油滴还是液体，液体小油滴和气体总是难以充分混合，也就是气体分子和油类颗粒接触面还是较小，因此受热反应时难以完全发生化合反应。相反气体（比如天然气）分子和氧气混合时比较均匀，再加上合适的配比浓度比例及在一定温度条件下就可以完全反应，这也是有人认为天然气是清洁能源的原因之一。3）氧化剂和还原剂混合时的比例不恰当是制约燃料不能完全燃烧的原因之三。物质之间的配比是制约化学反应是否完全进行的重要因素。比如氢气或甲烷气体中混入一定的氧气或空气，达到一定比例受热（或者点燃）就会爆燃或爆炸，最理想的比例还是化学反应方程式中分子的摩尔比例，比如2H2+O2=2H2O氢气和氧气完全反应的分子数或者摩尔比或体积比比例是2：1，2:1是氢气和氧气完全化合反应的理想体积比比例，与这个比例差得越多，剩余的氧化剂或还原剂就会越多，在空气中燃烧，虽然也是按照这个比例进行的，但是一般情况下不会注重这个比例，这是由于空气是个开放的系统。只有发动机燃料和空气在内燃机内部燃烧或者燃料在火箭内燃烧时才会特别注重这个比例。同时安全指标中有个爆炸极限，这个爆炸极限也是在一定环境温度下测定的，这是因为在现实中气体处于不同的温度状态，其对应的爆燃即快速反应物质配比比例会稍有差别，因此这个爆炸极限伴随反应温度的差别会有一定幅度的变化范围。

人类活动以及地壳表面的大气运动所扰动的粉尘是造成大气污染的原因之二。大气污染的第二个根源就是粉尘或叫扬尘、灰尘、尘埃等。粉尘是伴随运动产生的，比如风尘就是风力吹动产生的，而城市上空的粉尘主要是机械（比如汽车）运动产生的，城市上空的粉尘是运动机械对城市地面沉积的微小颗粒和周围大气中的尘埃不断扰动的结果。对于机械扰动的原理，可以用溶质溶解时搅拌产生的效果来说明。比如在水杯中搅拌小米，小米会在水中均匀分布，但停止运动时，小米就会逐渐在杯子底部沉下来。大气扰动也是这个道理，粉尘（也叫扬尘）如果在大气中较长时间存在，那一定是汽车等运动机械起到了搅拌工具的作用。因此在现代化的城市，马路上拥堵的汽车成了产生大气粉尘的主要污染源头。在以前没有硬化的马路上，汽车或马车行驶过的地方，尘土飞扬，这些尘土用我们的肉眼是看得见的。而现在城市的马路上，路基早已硬化，我们几乎看不到尘土飞扬，那么是否可以说粉尘就不再存在呢？即使在干净的马路上，我们可以想象扬起的粉尘颗粒是小于2500纳米的小颗粒，虽然我们肉眼看不见，但事实总是有太多我们看不见的小颗粒被汽车扰动，或多或少，因城市不同而有所差异。证据就是：在某些城市，早晨起来在光滑的汽车表面或者窗台前会发现沉落的一层尘土，这些尘土都是来自大气中的粉尘，并且这些空气中的尘土在沉落前未曾被我们的肉眼所发现。PM2.5小颗粒沉积后变成了一层尘土，尘土是大颗粒，所以这些尘土或叫粉尘又重新跃入我们的眼帘。因此窗台前飘落的尘土证明PM2.5颗粒曾经存在过。这样，粉尘在大地表面和空气之间反复上升沉落，成为了大气污染的根源。反之，如果没有风或者没有人类和动物的快速运动或者没有机械运动，在静态环境中，这些粉尘是不会被扰动的。总结以上现象，大气污染的根源其实就是“机械扰动”。早在30年前，人们常说早晨空气好。为什么早晨空气好呢？那是因为静谧的夜晚少有人类的活动，尘埃逐渐沉降到地面，空气中尘埃的含量大幅度降低，因而早晨的空气是好的。但是人类或动物一活动，地面尘埃被搅动，上升到空气中，空气就不再“好”，简单说，空气中的尘埃含量与人类的活动息息相关，特别是近些年机动车辆的快速增加，运动量同步增大，严重扰动了地面尘埃，整天整夜不停歇的机械运动导致空气中尘埃无法降落。因此现代交通工具的存在不仅是排放尾气制造PM2.5的元凶，也是搅动地面尘埃的元凶。并且机动车辆燃烧大量化石能源，其耗氧量是人耗氧量的100倍到10000倍，是耗氧量大户以及空气污染的元凶。当然，机械扰动除了汽车外还有其他机械，但其他机械工作在工地或厂房，与汽车的空气扰动在区域上是有区别的。

水汽加雾霾是造成大气污染的原因之三。大气污染的第三个根源就是雾霾。雾霾的意思是雾加霾。雾是接近地球表面的大气中由悬浮的水滴或冰晶组成水凝结物，其中也含有部分尘埃，也就是除了含有水汽或冰晶外还含有固体小颗粒（尘埃），其中以水汽或冰晶为主。传统的定义是水汽或冰晶的含量达到90%以上叫做雾；霾是指接近地球表面的大气中悬浮大量的尘埃或烟屑，其中也含有部分水汽。因此霾是有水汽或冰晶加固体小颗粒组成，传统上把水分的含量低于80%雾霾叫做霾，水分含量在80%到90%之间的叫做雾霾。实际上雾与霾的区别就是水汽或冰晶含量的多少。雾几乎是一种自然天气现象，而雾霾则由于含有大量的尘埃或烟尘（即PM2.5颗粒）对人体有侵害作用，PM2.5颗粒由于能随着呼吸气体进入肺泡表面，影响肺部细胞与外界的气体交换，从而影响人的代谢功能，更有甚者，部分颗粒进入肺泡，进入血液循环，除参与人体化学反应外，还增加人体血液细胞运输负担和肾的排泄负担，严重时影响人体的代谢机能。还有，尘埃中含有有机小颗粒，除了滋生细菌外还可以携载病毒，随着呼吸系统侵入人体，造成感冒、炎症、甚至造成器官功能的能逐渐衰弱或衰竭，影响人们身体健康或威胁人们生命安全。因此目前看来，雾霾，特别是霾是制造人类疾病或导致人们处于亚健康状态的病源。霾。是由粉尘和水汽产生，而雾则是有水汽产生。因此造成雾霾的主要原因是大气中水汽过多。空气中适当的水汽可以滋润空气。人们要求一定的空气湿度，利于呼吸系统的滋润，但是过多的水汽必然粘连空气中的尘埃，形成雾霾，雾霾颗粒受重力作用在低空中逐渐沉降，接近地表的浓度逐渐增大，对人体造成伤害。其中空气中水汽含量多更容易形成雾，水汽含量多增加了雾霾发生的频率，这是水汽含量多的主要危害。

温室效应是造成大气污染的原因之四。所谓温室效应是指大气环境较以前的平均气温有所上升，水汽含量有所增大。温度升高，就是指分子的平均动能升高，或者是物质的势能增加，比如100°C的水变成100°C的水蒸气是势能增加，分子动能未变化。而分子热运动是指分子的动能。势能也可以转化成动能。大气污染的第四个根源就是温度升高造成的“分子热运动”在逐年加剧。大家都知道布朗运动。布朗运动就是热分子运动。温度越高，气体分子的运动速度越大。当气体分子撞击到固体小颗粒（PM2.5颗粒）上时，小颗粒受到冲量冲击就会不停的做无规则运动，虽然无规则运动是随机的没有固定方向，但是大气存在的是广袤的地球表面空间，大气中处于快速运动状态的固体小颗粒不利于向地面沉降。因此，分子热运动也是造成大气污染的根源之一。

能源消耗量的逐年上升所引起的PM2.5颗粒释放过多、大气温度增加、大气中水汽含量增加是造成大气污染的原因之五。大气污染的第五个根源就是“能耗”。能源消耗越大，对空气的污染越大。特别是对化石能源的消耗。虽说能源消耗是人类生活的必须，但是有些能耗是不必存在的。以上几段所述的物体的不完全燃烧、粉尘的大量存在、雾霾的产生、水汽的大量存在、热分子运动、机械扰动等无不与能量消耗有关。能源是人类生产与生活的基础，离开了能源人类是要完蛋，但是过度的能源消耗会加剧人类快速完蛋，同时过度的能源消耗加剧了大气污染，所以说，能源的消耗是产生大气污染根源之中的根源。

以上看出形成大气污染的原因非常复杂，但是再复杂，也得需要有人来克服这些社会疑难杂症，这些问题是社会发展的产物，因此解决还需要回到社会层次来解决，那么究竟如何解决？为此申请人提出以下建议，即解决大气污染的所需要的社会化途径：

1．深入了解造成大气污染的每一个具体原因，找到大气污染的根源，做到有的放矢。

2．政府牵头科技界给出大气污染的理论根源的同时还要提出解决大气污染的方案方法、操作步骤及所有方案方法、操作步骤的理论依据，并给予完备的理论分析和周全的讨论议案。建议有关大气污染的讨论由权威组织牵头，挖掘全社会力量，全民参与，全民讨论，以防个人或组织在独断专行的情况下犯下弥天错误，给人们和后代造成灾难和损失。

3．政府行政机关通过法律途径实施大气污染防治议案，明确责任单位和责任人，人人参与，依法表决，民主集中，集中后再民主，如此反复多次。不同意者要明确提出自己的具体意见。否则视为没有意见。在用人方面，亲君子远小人，立军令状，奖罚分明。对玩忽职守，游戏众生者，无论是谁，理论上应依法追究法律责任或行政责任。

4．全面综合运筹，全民动员，积极学习理解能源理论，学习运用技术，建立健康观念第一环保第一的思想观念，客观对待资源的综合调理利用以及大环境小环境的综合治理。

解决大气污染的技术化途径：

1.首先解决各类垃圾问题。垃圾包括：1）生活垃圾，是指人类在衣食住行各个环节产生的垃圾，主要是指吃饭后产生的排泄物以及生活用品丢弃物，包括有机物、无机物、金属和金属氧化物。2）生活污水。主要指城市下水道冲刷后含有一定浓度有机质的污水。主要含有人的排泄物。3）工农业生产垃圾。包括畜牧业动物排泄物、工业垃圾、化工企业气体排放物、液体排放物。4）工农业生产污水。农业污水主要是指动物饲养过程中动物排泄物与水的混合物，工业污水主要是指生产后废弃物以及废弃物的冲刷物。5）环境垃圾。是指自然资源或者人类绿化环境后，植物的新城代谢产物比如树叶、干柴、腐殖质。6）环境污水。包括雨水冲刷的有机物碎屑，动物排泄物、森林公园地表有机质、河道沟渠中积攒的有机物、微生物群落等。

2.绿化问题（植物与环境的关系）。1）植物和动物的关系。植物给动物提供基本食料和能源，植物通过光合作用合成自身的同时，放出氧气，氧气是动物需要的基本气体。植物虽然自己呼吸也消耗氧气，但植物自身消耗的氧气仅仅是光合作用产生的氧气的一小部分，约10%，因此，离开了植物，动物无以生存。同时，动物呼吸放出大量的二氧化碳，二氧化碳是植物光合作用的基本物质，植物放出一分子的氧气需要一分子的二氧化碳，就是说植物自身呼吸产生的二氧化碳仅仅是植物光合作用需要二氧化碳的10%，大量的二氧化碳需要依赖动物的呼吸产生，或者自身燃烧放出，但植物自身燃烧是对植物植株的整个毁灭，而动物对植物的猎食仅仅是植物的一部分，因此可以说在自然界动物和植物是相互依存的关系。2）植物和人类的关系。人类也是动物的一部分，植物除了提供人类粮食蔬菜等基本口粮外，还提供人类生活生产基本原料，比如木质家具还有衣服、纸张等。同时植物多的地方都是天然氧吧，氧气多的地方人精气神足，就是说，人类的基本生活、基本生产、以及生活层次的提高都离不开植物的大面积存在。3）植物和环境的关系。我们的生存环境是动物和植物相互依存的客观世界，没有了植物，动物无法依存，植物减少，氧气便减少。同时植物具有吸收热量储存能量的作用，夏天吸收热量调节气候，冬天可以给人们提供热量取暖，因此植物的大量存在对于环境温度、水调节、气候调节都有绕不开的举足轻重的影响。

3.能源问题。1）能源与大气污染的关系。能源消耗越大，对空气的污染越大。特别是对化石能源的消耗。物体的不完全燃烧、粉尘的大量存在、雾霾的产生、水汽的大量存在、热分子运动、机械扰动等无不与能量消耗有关。能耗是人类物质生产与日常生活的基础，离开了能源人类是要完蛋，但是过度的能源消耗会加剧人类快速完蛋，同时过度的能源消耗加剧了大气污染，如果没有能源消耗或者能源消耗量较小，就不会产生大气严重污染，因此可以说，能源消耗是大气污染根源中的根源。2）解决能源问题的途径。化石能源是亿万年来由植物转化而成的，根源来自太阳能。即使天然气燃烧形成的PM2.5较少，也会产生大量的热量，热量过度也是对环境产生“污染”的，因此说天然气是清洁能源这个“清洁”是相对的，不是绝对的。同样道理，核能也不能大量运用，因为大量运用核能同样放出大量的热量，巨大的热量会增加空气中的水容量，容易形成雾霾天气。但是适当开发核能是必须的，因为在地质层，你不开发这些核能，这些核能也会自发的产生热量，但目前究竟开发多少核能合适，根据目前能源消耗热量的排放情况，已经不是很适合大规模开发核能了。那么人类未来的能源究竟依赖什么呢？未来的能源主要还是要开发太阳能，太阳常数是1366W每平方米，实际到达地面的能量是600-1000W每平方，这个能量密度与其他能源相比是很大的，如果连这么高的太阳能密度都不能开发，那么其他相对能量密度较低的不稳定的能源也不能成为人类能源的依赖。再就是生物能源，植物的存在可以提供相对稳定的储存能源。因此未来能源可以采取太阳能和生物质能相结合的方式。3）什么是清洁能源。清洁能源不只是燃烧时候不产生PM2.5颗粒，还要考虑地球对于热量的承受能力。热量是循环的，比如太阳能和部分核能就是你不开发都已经现实存在，这些能量就是你不开发也会变成热量影响地球气候，因此开发这些已经存在的即刻消耗的能源并不影响气候的变化。因为这些热量变化在地球上已经稳定亿万年了，相对于人类来说已经很稳定了。因此对于大规模的开发能源仅仅包括太阳能、生物质能，同时包括太阳能的变种风能和波浪能，同时开发地热能、适当小规模开发核能。4）具体技术途径。太阳能的目的是提供给人们热量和电能，并想法设法储存。因此太阳能的技术途径就包括三部分：1）热量收集。2）电能或机械能的开发。3）太阳能储存。植物的开发就是增加植物的栽种面积，珍惜生物质并开发生物质能。

4.治水。1)水的“物理态”变化对环境的影响：水在自然状态下经常被蒸发，形成水蒸气，水的蒸发吸收热量可以降低温度，水的蒸发可以调节空气的湿度，水的快速蒸发还可以造成局部高气压，水的迅速凝结可以造成局部大气低气压，在高气压低气压之间造成空气流动，叫做风；大气温度和大气湿度的变化可以造成自然界的风霜雨雪，因此水的物理态变化是影响大自然气候的主要因素，没有水的固态、液态、气态三态变化就没有大自然的气候的剧烈变化。2）化学反应中水质指标变化对水环境的影响：细菌和真菌在水中分解有机物实际是氧化还原反应，化学反应消耗溶解氧，影响酸碱度，即影响PH值、氨氮指标、化学耗氧量、生物耗氧量等水质指标。3）水中生物群落对水环境的影响：适当的水质指标有利于生物种群的稳定，而营养盐过剩以及温度和光照条件的急剧变化会引起水生生物的过度繁殖、兴盛、衰亡。生物在衰败过程中会伴随大量的腐生微生物的大量繁殖，会引起水质变化，氨氮指标增加、溶解氧减少，PH值降低，代谢产物溶解于水或者代谢产物是气体，气体从水中溢出，甚至产生恶臭，严重影响水质生态环境的稳定。

5.治理沙漠、草原。我国以及世界上沙漠具有广袤的面积，在沙漠上，由于缺水，或者说由于缺少蓄水条件，沙漠成了不毛之地。这样肆虐的风沙逐渐吞噬周围的绿洲，成为影响环境和气候的因素之一。因此治理沙漠就需要固沙和蓄水。沙漠究竟是宝贝还是魔鬼猛兽，在于我们对于自然的认识。利用好了，就是资源，是宝藏，不会利用就会被沙漠逐渐吞噬。草原一般座落在半沙漠地区，植物生产能力较为底下。治理草原同样需要蓄水，没有足够的水分便不能供养植物。水和二氧化碳是植物生长最需要的两个基本条件。至于氮磷钾肥的需要数量，比起植物对水和二氧化碳的需要，那是不能相提并论的。

6.治理海洋。海洋在地球上占有70%的面积。因此海洋对于地球的气候调节能力大于陆地。虽然我们人类生活在陆地，但是我们也可以在海洋建立广袤的海洋漂浮陆地。人类的科学技术可以利用海洋资源，制造千年或者万年的漂浮陆地并非不科学或者不可能。在陆地，大气污染已经很严重，而在海洋或者沿海地区空气相对清新。海洋是人类未来开发的处女地，这里是指在海洋中开发陆地和在海洋中进行绿化、生活。并非没有可能。

治理环境需要全社会的努力，而本申请提出的技术方案仅仅在于解决室内空气净化问题，为此，先来比较一下目前各类室内净化器的优缺点：1)静电吸尘法净化器：通过静电吸附尘埃。吸附能力强，效果明显，缺点是有能耗并需要定期处理静电吸附表面，以防止灰尘的积累和细菌滋生导致空气的二次污染。2)负离子氧化法净化器：通过高压电离形成等离子，等离子具有氧化功能，能够氧化空气中的有机小颗粒或杀灭细菌。缺点是在电离过程和氧化过程中需要消耗大量的氧气，这样室内氧气含量会降低，会影响人们的舒适度感觉。如果打开窗子与室外气体交换就可能重新受到室外大气空气污染。因此室内增氧问题是负离子净化器需要同步解决的问题。3)光触媒氧化法净化器：光触媒是一种以纳米级别二氧化钛为代表的光半导体材料的总称。它涂布于基材表面，在光线的作用下，产生强烈的催化降解功能。能有效地降解空气中的有毒有害气体，能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出来的毒素分解及无害化处理，同时还具有除臭、抗污、分解其他有机小颗粒的作用，换句话说，光触媒有处理分解部分PM2.5有机物颗粒的能力。其原理为在载体二氧化钛上吸收水和氧气，在光线作用下，水和氧气分解为-OH基和超氧阴离子自由基O2-、活性氧HO2-、H2O2等具有极强氧化能力的光生活性集团。这里二氧化钛的作用就是光触媒的作用，没有光触媒，就不能提供水和氧气的接触场所，因此可以理解为：光触媒的存在，吸合了水汽，水汽结合了氧气，在较近的范围内，受光线作用而催生具有超氧化性的活性集团，因此可以说，光触媒法实际就是一些容易吸收水分的易与水形成氢键的氧化物或硫化物或卤族元素化合物，且这些固体不溶解于水。主要包括：TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、SiO2等。这些物质不易分解，且只有在纳米状态才可以与水有较大的接触面积，才能提高氧化分解能力。因此，这些物质不仅具有与水的结合能力，还要均匀涂布在物体表面，以增强与水的接触面积。光触媒法净化器同样会消耗氧气，因此室内如何增氧问题也是光触媒法净化器需要解决的问题。4）电解水法增氧净化器：电解水生成氧气和氢气增加室内氧气含量，氧气含量增多有利于增强有机物分解能力。但此法最好需要配合其他空气净化器使用，才能更有效分解室内空气中的有机物。5)洗尘法净化器：将空气通入大量的水中，从水中溢出的空气如同水洗去尘埃的，空气干净了。缺点是需要鼓风机及大量的干净的水源，需要及时更换被空气污染的水，造成电力和水资源的浪费，并可能产生噪音。小环境虽然净化了，但其能耗和水耗客观上不可避免更会加剧外界大气环境的污染。

发明内容：

针对以上净化器存在的问题，本申请提出以下技术解决方案：在原理上通过玻璃柱窗体进行气体交换，在气体交换过程中实现空气净化，净化途径包括水洗尘和光触媒分解有机颗粒和消毒，所述洗尘是指在窗体上密布玻璃柱，水由玻璃柱外表的上部流到下方时洗去灰尘或有机物颗粒。

一种用硫酸钡颗粒制作的无功耗水循环空气净化窗体，包括：上水槽、下水槽、上边框、下边框、侧边框、玻璃柱、具有“水向上流”功能的设备，其特征是：下水槽位于下边框之上并连接下边框，上水槽位于上边框之下并连接下边框，侧边框位于上下边框之间并连接上边框和下边框，所述上边框或下边框或侧边框是指窗体周边的支撑框架，所述上水槽和下水槽是容纳水的容器，上边框和下边框之间固定玻璃柱，玻璃柱上部通上水槽，玻璃柱下部通下水槽，所述玻璃柱是指直径为0.1mm-10mm的玻璃柱体，柱体为圆柱体或多边形柱体或曲线型柱体，所述曲线型柱体是指柱体的底面或者横切面的周边有且至少有一条曲线，玻璃柱之间存在缝隙，缝隙的宽度为0.02um-3mm,玻璃柱表面涂布光触媒材料或者玻璃柱直接使用具有亲水能力的无机玻璃制作，所述光触媒材料是指不溶于水的固体金属氧化物或不溶于水的固体半导体材料氧化物或不溶于水的固体硫化物或不溶于水的固体卤族化合物，所述卤族化合物是指氟、氯、溴、碘与金属元素组成的化合物；所述具有亲水能力的无机玻璃是指二氧化硅玻璃或二氧化硅与金属氧化物组成的混合物玻璃，室内外空气通过玻璃柱窗体进行气体交换，净化途径包括水洗尘和光触媒分解两种途径，光触媒分解空气中有机颗粒或对空气消毒，所述洗尘是指在窗体上密布玻璃柱，轻微水流由玻璃柱外表的上部的上水槽流到下水槽时洗去空气中粉尘和PM2.5颗粒的过程，所述轻微水流是指人们眼睛能看得见水的流动或者仅仅是浸润作用；所述粉尘是指人类肉眼看得见的直径大于2.5微米的颗粒；所述PM2.5颗粒是指人类肉眼看不见的直径小于2.5微米的颗粒；所述对空气消毒是指杀灭病原微生物；所述无功耗水循环是指窗体具有“水向上流”功能的设备不需要做机械功即可实现水循环，所述具有“水向上流”功能的设备安装在侧框内部，开口于上水槽；所述具有“水向上流”功能的设备的结构包括浸水体（21）、管道外壳支撑体（22）、管道内毛细管道（23）、管道出水体（24）组成，其中所述浸水体（21）是指固定、浸润在下水槽中吸收水分的设备；所述管道外壳支撑体（22）连接浸水体（21）和管道出水体（24），管道外壳支撑体（22）加以封闭以防止水分在空气中蒸发，管道外壳支撑体（22）具有一定机械强度对自身和管道内毛细管道(23)具有支撑作用；所述“管道内毛细管道”（23）是具有支撑结构的亲水材料构成，所述亲水材料是指直径小于200微米的亲水材料颗粒堆积而成，颗粒与颗粒之间相互支撑；或由亲水的纵向结构的成型材料构成，所述亲水的纵向结构的成型材料是指具有亲水特征的、长度或高度远远大于宽度或厚度或直径的具有固定外形的成型材料，包括：管状套管状的纵向同心圆管道结构、片状紧贴片状的纵向长方体结构、柱状紧挨着柱状的柱状集合体结构、线条或纤维纵向排列的束状结构；所述亲水材料是指硫酸钡颗粒或表面涂布纳米硫酸钡颗粒的材料，所述纳米硫酸钡颗粒是指颗粒直径小于20um、大于100nm的颗粒；所述管道出水体（24）具备出水口（25），管道出水体位于管道外壳支撑体(22)的中上部或上部且位于顶部水平线(26)的下方；空气进出窗体时得到轻微水流的洗尘，且有机物颗粒在窗体玻璃柱上得到有效分解起到过滤净化空气以及取代纱窗兼具有阻挡蚊虫的作用。

另外窗体还有杀菌消毒、透气的作用。

侧边框作为管道外壳支撑体（22）。管道出水体（24）开口于设备出水口（14），管道出水体（24）所具备的出水口（25）与设备出水口（14）融为一体。

玻璃柱体内部是“水向上流”结构，下水槽的水通过玻璃柱内部的缝隙自动向上流，流至上水槽，玻璃外表面水向下流，流至下水槽。

玻璃柱体之间是具有“水向上流”功能的结构，下水槽的水通过玻璃柱之间的缝隙自动向上流，流至上水槽，玻璃柱外表面的水向下流，流至下水槽。

上水槽水向下流时，水流形成小瀑布，瀑布具有动态画感，瀑布流至下水槽，下水槽水循环至上水槽。

空气净化窗体安装在室内与风扇或者是空调吹风相结合，安装在室内的净化窗体对风扇风或者空调风进行过滤。

附图说明：

图1为空气净化窗体结构简图，其中1为下水槽，2为侧边框，3为玻璃柱，4为固定叶片，5为玻璃柱间隙，6为上水槽，7为上边框，8、9、10、11皆为玻璃柱上部，12为玻璃柱固定槽。图2为侧边框内上水的空气净化窗体结构简图，其中13为具有水向上流功能设备，14为设备的出水口。图3为“水向上流”设备的结构简图，其中21为浸水体，22为管道外壳体，23为管道内毛细管道，24为管道出水体，25为出水口，26为顶部水平线。图4为“水向上流”设备的管套管式结构的横切面示意图，其中22为管道外壳体，23为管道内毛细管道，27为管与管之间的间隙。图5为“水向上流”设备的纵向多边形柱体或圆柱体集成示意图，其中28为单个柱体。图6为“水向上流”设备的纵向多边形柱体或圆柱体集成系统的横切面，28为单个柱体。图7为曲线型柱体横切面示意图，其中15为曲线，16为直线。

具体实施方式：

下面结合图1和图7进行实施例说明。图1为空气净化窗体结构简图，其中1为下边框，7为上边框，2为侧边框，这些边框将窗体限定在边框之内。在下边框（1）之上是下水槽（11），在上边框（7）之下是上水槽（6），上下水槽是窗体水循环的必要容器，容器内有玻璃柱固定槽（12），玻璃柱固定槽（12）之内固定玻璃柱（3），玻璃柱（3）是透明的，玻璃柱（3）可以是圆柱体，也可以是长方体，也可以是多边形体，也可以是其他形状的柱体，如图7所示的曲线形柱体，其横切面有一条曲线（15），有一条直线（16），曲线形柱体的横切面只要有一条曲线存在就满足“曲线形柱体”的要求，具体根据外形需要设计。玻璃柱之间具有玻璃柱间隙（5），间隙的存在目的是为了透气，间隙不能太大，太大了不能阻挡蚊虫，因此适当的间隙可以起到纱窗网透气、透光、阻挡蚊虫的作用。玻璃柱上部（8）、（9）、（10）在上水槽内，上水槽（6）内的水经由玻璃柱上部流经玻璃柱组成的窗体，将窗体内外对流的空气进行洗尘。成品的窗体具有固定叶片（4），固定叶片（4）可以将窗体固定镶嵌在墙内。

上水槽（6）内的水源来自自来水。或者来自下水槽（11）的循环水。由于玻璃柱有浸润水的作用，水在玻璃柱上流速较慢，其中部分水分蒸发增加室内外的湿度，同时，玻璃表面涂布纳米二氧化硅，在阳光照射下纳米二氧化硅吸收水分和氧气分解成氧化性极强的O2-、HO2-、H2O2等，能对有机颗粒进行分解。并能在一定程度上进行消毒。除了二氧化硅之外，玻璃柱上还可以涂布TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3等光触媒材料，也可以直接使用无机玻璃。因为玻璃表面都具有二氧化硅，只是在玻璃表面较为平整，与水没有较大的接触面积，分解有机物的能力会弱一些。但是经过特殊处理的玻璃，比如磨砂玻璃，又会与水有较大的接触面积。其吸收水和溶解氧的速度就会提高，分解有机物的能力就会增强。

上水槽的水源问题：可以直接接自来水，自来水开启一定的速度，下水槽的水满了可以流到下水道。但是这种办法较为浪费水。如果加一个小水泵抽水不仅会浪费电，还会产生噪音。因此上水槽的水源问题或者说上下水槽之间的水的循环利用问题是需要解决的重要问题之一。图2所示实施例提供了解决这个问题的方案。

图2为侧边框内上水的空气净化窗体结构简图，其中13为具有“水向上流”功能设备，14为设备的出水口。如何使水在不消耗常规能源的情况下具有“水向上流”的功能？最简单的办法就是将侧边框内装满棉线，棉线对下水槽的水具有吸收作用，吸收的水分通过设备出水口（14）在上水槽（6）内滴落。这样下水槽（11）的水会反向流至上水槽（6）。完成水的循环。结合以下具有“水向上流”功能的设备，可以理解为具有“水向上流”功能的设备直接安装在侧框内，这样有些开口或名称就会重叠。比如侧边框作为管道外壳支撑体（22）。管道出水体（24）开口于设备出水口（14），管道出水体（24）所具备的出水口（25）与设备出水口（14）融为一体，等。当然也可以不重叠，具有多套系统。为了叙述方便，本说明书是把具有“水向上流”功能的设备单独论述的。

对于具有“水向上流”功能的设备在以下详细阐述原理和结构组成：

在自然界，由于水的重力作用，水是向“下”流淌的，谚语“水向低处流”就是这种自然现象的真实写照。但是，在自然界还存在一种“水向高处流”的反常现象，比如：1）滴水莲在潮湿的环境中叶片会滴落水滴，这些水滴是由植物的根吸收土壤的水分并向“上”运输经茎部导管至叶片，其中又有部分叶片向下垂落，水分子在垂落的叶片下端聚集成水滴，水滴受重力影响最终向下滴落，这就形成了水分由土壤先向高处叶片“流”而后又向下滴落的现象。2）滴水观音的滴水现象同滴水莲无异。3）树木，自然界所有植物的叶片都存在蒸发现象，直径20mm的植株最大蒸发量每秒钟可以超过0.05毫升，一天的蒸发量可达4.3千克，而蒸发的水分是由根部吸收，茎部疏导，叶片蒸发的，因此植物的蒸腾作用也是“水向上流”的一种现象。针对这种现象，人们会解释说：植物的导管和筛管实现由根部至叶片的运输是由“毛细作用”造成的，在植物体内存在众多的“毛细管”，这种毛细管有疏导水分和养分的作用。4）人或动物的毛细血管。人们认为在人体动脉或静脉血管内，血液运输的动力来自心脏的搏动，心脏的收缩与扩张给血液流淌提供了动力，但是在人或动物的组织内，毛细血管的血液流淌方向是左右上下各个方向的，人或动物体内微循环的动力来自毛细血管壁的结构，即通常所说通过血液的渗透作用到达身体各部分组织器官的，人们还是把这种现象称作毛细血管的“毛细作用”。5）泉水。一般认为泉水是地下水，是有地下的温水向地上山体岩石渗透后而又集中，经过山体的狭缝流淌而出的，与植物的滴水现象区别是：植物的毛细作用仅仅能实现“滴水”，山泉形成的水流通常是汩汩涌出，有的山泉流量甚至非常大，每分钟几个立方水流量常有记载。6）浸水石头。在盆栽艺术中，常见一种浸水的石头，石头上终年湿漉漉的，石头上放置上泥巴，栽培上植物，石头放入水中，只要石头下边有水，浸水石头就不缺水，总结“浸水石”这种现象，也可以归结为“水向上流”的一种现象。

如果说植物体内“水向上流”是由于“毛细作用”造成的，那么是否可以理解浸水石头内部也有某些管状组织结构呢？进而联想到：是否所有的符合毛细作用要求的任何材料都具备“水向上流”的功能呢？如果你认为仅仅通过“毛细作用”可以实现“水向上流”的功能进而去进行试验的话，其结果或许成功也或许失败，因为“毛细作用”仅仅是“水向上流”伴随的一种现象，并不能把这种伴随的“现象”当做本质来解释“水向上流”的原理，或者来揭示“水向上流”的规律。先前人们用“毛细作用”解释这种“水向上流”的现象，这种解释在理论上不能自圆其说，或者说是一种有缺陷的理论。因为我们并不能认为管道足够细就一定具备“毛细作用”。相反，如果假定管道足够粗，其结果就一定没有“水向上流”的现象存在吗？其实真实的答案令人吃惊：答案是“不是的”三个字。原来“水向上流”实质功能并不是由管道的粗细决定的，而是管道与水存在一个接触面，是有接触面的大小和接触面的形状共同决定的。管道与水的接触面积和管道的形状决定水流的大小，管道的走向决定水流的方向。

在常规认识上，我们存在一个认识误区：就是我们有时只看到了水流因重力作用存在“水向下流”的现象，并没有看到“水向上流”，为什么呢？因为沿着管壁向上走的水分子与向下走的水分子相比较，在较粗的管道内是微不足道的，同时因为水分的蒸发作用，在较粗的管道内向上的水分很快蒸发掉了，根本或者难以看到“水向上走”，因此在较粗的管道内“水向上流”的现象几乎是看不到的。但是在植物体内，导管非常细，接近毛发的细度，并且树皮隔开了导管与外部空气的联系，水分不能蒸发，在树皮内这种几乎封闭的系统里，水由根部渗透，通过茎部众多毛细管道，直达叶片，由叶片蒸发，从而最终形成“水向上流”的功能。具体一点讲，形成“水向上流”的原因是：植物体内众多的毛细管道（导管）与水分子有较大的接触面积，再加上植物体内下部水分大，上部水分少，由于水分子的“渗透”作用，实现“水向上流”的功能。而渗透作用可以用渗透压来解释。渗透压可以用力学来解释，这种现象用力学来解释就是：由于植物体内部水分子在毛细管内受重力和毛细管壁分子吸引力的双重作用，为达到分子水平的力学平衡，在分子力的作用下，水分便由植物体的“下部”流向植物的“上部”，实现“水向上流”的功能。

那么，我们是否模仿植物的这种结构制造一种设备实现“水向上流”的功能呢？或者模仿山泉把地下水在没有常规能源动力消耗的情况下把地下水抽到地表面呢？有句话是：一切皆有可能。但是科学需要严禁。我们必须搞清楚“水向上流”的本质原因才能通过某些手段实现“水向上流”的功能。

前面说过，“水向上流”的本质原因不仅仅是因为管道粗和细，还有个原因就是水分与管道的接触面积，准确说是单位质量的水分与管道的接触面积的比值大小。那么是不是任何物质只要与水的接触面积大就可能实现“水向上流”的功能呢？当然不是。在自然界，有些物质是亲水的，有些则是疏水或者是憎水的，对于憎水和疏水物质的存在，人们很容易想到利用某些特定的物质比如亲水的材料做成毛细管道来实现所谓的“毛细作用”，而疏水和憎水的物质则不能实现“毛细作用”，因此可以用类似亲水物质，比如用聚乙烯醇来制造纤维或毛细管道来实现“水向上流”的“功能”。

利用亲水物质作为毛细管道的材料实现“水向上流”的功能虽然新颖无比，但是可以认为“容易想到”，所以，在我国的法律界，如果通过人工方法制造“水向上流”的器件可以认为是种发明，也可以认为容易想到而否定这种小发明的“创造性”，是不是真的具有“创造性”就要看审查员对这种发明创造所产生意义的理解，或者具有“创造性”或者不具备创造性，怎么判断就要看审查员对这种设备的社会作用或者说这种设备产生社会效果以及产生的意义进行“倾向性”的判定。

那么，实现“水向上流”的功能对人类究竟有哪些好处，或者说“水向上流”究竟有什么现实意义呢？

首先来看这种现象1）：在夏天比较炎热的季节，我们走进森林，瞬间有种凉爽的感觉，为什么呢？很多人会说森林有调节气候的作用，降低了大气温度。那么继续追问一句，森林为什么具有调节气候的作用？森林调节气候的机理是什么呢？

再来看另一种现象2）：在春夏秋季节，我们用手摸一下植物的茎，比如秸秆、常青藤、丝瓜藤、吊瓜秧，会有一种冰凉或者嗖嗖嗖凉的刺手的感觉，敏感的老年人甚至经受不住这种凉爽的刺激。这种现象说明什么呢？

以上两种自然现象说明植物的根茎叶都是吸收热量的。正是因为根茎叶吸收热量，大批量的植物（或森林）才具有调节气候的作用。

那么植物的根茎叶为什么会吸收热量呢？要理解这个问题，问题好像复杂了很多，为此，我们先来谈一下热力学第一定律，即能量守恒定律。

能量守恒定律的基本意义是：能量既不能凭空产生也不能凭空消失，只能从一种状态转移动到另一种状态，从一种物体转移到另一种物体。既然能量不能消失只能转移，那么也可以说，能量在自然界是无限循环的。“水向高处流”实现了水的势能增加（水在高处积累或者蒸发都可以造成水的势能增加）也必然是能量循环的结果，那么“水向高处流”增加的势能是从哪里来的呢？或者说“能量”究竟是哪里循环而来的呢？上边已经分析过了，植物从环境吸收热量调节了气候，植物从环境吸收热量在调节气候的同时又实现了水的势能增加，势能增加可以增加能量储存，并且这种能量储存是有益的能量储存，这种导致水分势能增加的能量循环看上去是一种非常有意义的循环。

具体分析开来：植物从环境吸收了热量，这热量是从哪里来呢？在热力学上这部分热量也叫内能的一部分，热量实际也是能量，热量来源实际也是能量来源，热量是能量的一个分类项，因此下边叙述经常把热量称为能量。热量来源或者说能量来源之一是太阳辐射使植物叶片蒸发、植物叶片部分与枝干相比较较为干燥，因此通过水分由枝干向叶片的渗透作用实现“水向上流”，使水分子由土壤流向叶片，大量的水分子由于高度增加导致水的势能增加，同时液态水分子蒸发克服水分子之间的作用力，距离增大，变成气态水分子，液态水分子变成气态水分子使水的势能增加，因此可以说水分子的势能来源之一是太阳辐射；热量来源或者说能量来源之二是植物根和茎内的导管组织结构分子与水分子相互作用，导致分子偏向性运动（向上，或向下，有方向性，与无规则热运动相反）从而吸收空气中气体分子的辐射热量或其他物体的辐射热量以及吸收空气中气体分子的热传导热量，这部分热量导致植物茎部水分子的势能增加。

热量或能量循环本是自然的，是很正常的事情，但是在自然界中，能量的循环又是诡秘的，人们至今都不能完美无缺的定义什么是“能量”，在全世界各国百科全书中，人们对于能量或者对于能量的来源（能源）的定义是有差别的，人们对于能量定义以及能量循环的定义和认识还不是很全面的，因此说目前“能量循环”仍然存在某种诡秘性。正是由于能量循环存在某种诡秘性，人们至今都不能完全揭秘能量所蓄含的所有意义并被完美无缺的正确运用，因而会产生“能源危机”这个名词，也会产生地球气候变化以及伴随的各种自然灾害的频繁发生，这究竟又是为什么呢？

这是因为，在宇宙间能量是守恒的，也是循环的，但是自发的能量循环却是单向的，即所谓热力学所解释的“熵增”方向。要理解能量循环的具体内容就必须理解热力学的基本原理，包括热力学提出的“熵”的概念和“熵增”方向。什么叫做单向或者是“熵增”方向？要理解这个“熵增”方向还得要看热力学第二和第三定律，因为能量守恒定律没有表示热传递的方向或者说能量的变化方向，但是热力学第二定律和第三定律则明确表示了这种传递方向或者叫做能量循环的方向。比如：热力学第二定律明确指出热量只能自发的由温度较高的物体传给温度较低的物体，而不能自发的由温度较低的物体传递给温度较高的物体，除非外力给系统做功而改变这种传递方向。不做功则不可能改变这种传递方向。结合本文上边说的“水”的势能增加，也就是说不做功就不可能导致水的势能增加。而本文说的水向上流就是使水的势能增加，这根本违背了热力学中不做功而使势能增加的状况。这种现象难道真的与人们通常描述的热力学第二定律矛盾吗？要深刻理解这个问题，必须要深刻理解这个历史概念：熵。

什么是熵，怎样理解“熵”，理解熵这个概念可以分为“定性”的理解和定量的“理解”两种方式方法。

定性理解可以这么理解：有本书叫《博弈圣经》，这本书中解释说：“熵”就是混沌，就是无序，就是指物质在微观热运动状态时，一种混乱程度的标志。在微观世界里，“熵”是组成系统的大量微观粒子无序度的量度，如果系统越无序、越混乱，熵值就越大。熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量。热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律，有下述表述方式：①热量总是从高温物体传到低温物体，不可能作相反的传递而不引起其他的变化；②功可以全部转化为热，但任何热机不能全部地、连续不断地把所接受的热量转变为功（即无法制造第二类永动机）；③在孤立系统中，实际发生的过程总使整个系统的熵值增大，此即熵增原理。

热力学过程不可逆性的微观本质和统计意义就是系统从有序趋于无序。我们这个宇宙是熵增的宇宙。热力学第二定律体现的就是这个特征。从历史上看：“熵”是德国物理学家克劳修斯在1850年创造的一个术语，他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。能量分布得越均匀，熵就越大。如果对于我们所考虑的那个系统来说，能量完全均匀地分布，那么，这个系统的熵就达到最大值。在克劳修斯看来，在一个系统中，如果听任它自然发展，那么，能量差总是倾向于消除的。只有当你所使用的那个特定系统中的能量密度参差不齐的时候，能量才能够转化为功，这时，能量倾向于从密度较高的地方流向密度较低的地方，直到一切都达到均匀为止。正是依靠能量的这种流动，你才能从能量得到功。综上所述，物理学中“熵”实际上是指热量与做功之间的关系的一种客观量度，标志热量转化为功的程度。混沌度越大无序程度越大则热转化成功的程度越小。

定量理解熵的方法就是：熵就是用热量除温度所得的商。通常用符号S表示。在经典热力学中，可用增量定义熵为dS＝(dQ/T)，式中T为物质的热力学温度；dQ为熵增过程中加入物质的热量。热量dQ由高温(T1)物体传至低温(T2)物体，高温物体的熵dS1=dQ/T1，低温物体的熵dS2=dQ/T2，把两个物体合起来在一个系统里看，熵的变化是dS＝dS2－dS1＞0，即熵是增加的。举例说：以二氧化碳气体为例：当1克二氧化碳气体的温度为T1=1000°时，向周围温度T2=300°的空气排放热量为700焦耳，则dS1=dQ/T1=700/1000=0.7,dS2=dQ/T2=700/300=2.333,熵的变化是dS＝dS2－dS1=2.333-0.7=1.633＞0，大于零即表示T2物体的熵值是增加的。就是说，在自然界由于温度总是由高温物体传递给低温物体，因而系统的熵在自发状态时永远是增加的，这个只能自发增加不能自发减少的热力学过程就是单方向的，这个方向就是熵增加的方向。

熵增加的方向使我们人类在消耗能源的过程中，产生的热量不断被排到外界自然环境中，比如在热发电中几乎大于60%的热量变不成电能而不得不热电联产或直接排到外界自然环境中，再比如机动车辆，内燃机的做功效率仅仅大于40%，几乎超过50%的热量无端排放排放到大气环境中，并且内燃机做功的能量最终也变成热量，巨大的热量排放到大气环境中增加了大气的温度。可是，有人说，人类消耗的能源产生的热量相对太阳给予地球的辐射热能来说是渺小的，不足以引起地球的热量变化，这种说法看似有一定的道理，但片面的道理最终总是被证明是错误的。为什么这么说呢？太阳辐射的热量是地球热量的主要来源不假，但是人类消耗能源释放热量的时候往往是在地球的局部而不是均匀遍布在地球的每一个角落，比如城市，人口高度密集，机动车高度密集，生产高度密集导致生产设备高度密集，一个人的功率就是60-100瓦，最大几百瓦，一个汽车的功率是人功率的100-1000倍，生产设备、厂房都是高度耗能的，这样在城市密集区域人类消耗能源所释放的热量已经达到太阳向地面辐射热量的30%，有的局部区域会超过太阳辐射的热量，而太阳对地球的辐射总热量几乎年年如此，几乎没有减少多少，而人类消耗能源的速度还在继续增加，人们生活在岩石圈，本来气温是相对稳定的，春夏秋冬，地质岩层都适应了这种自然变化，但是人类消耗能源产生的热量（熵增加的方向）产生了热效应，热效应不仅使得大气层变暖，地壳温度上升，冰盖融化，大气污染加剧，还由于地壳温度上升，地壳某些硅酸盐材料强度降低，即地球的地壳温度上升一度则地壳地面材料的强度降低（任何材料都存在遇热后强度降低的问题，任何固体材料融化时强度几乎等于零，而地壳温度升高一度则证明约30米厚度地壳由固体变为液体），地壳强度的降低在地球岩浆的冲击下更容易引发地震。这也是近些年地震频发的原因之一。因此。在自然界，在人类居住的地球，熵增现象对能量的循环产生了巨大的负面效应，如果“熵增”现象得不到改变，则人类地球气候的恶性循环变化加剧，自然灾害频发，甚至会像史前几次冰川纪一样造成生物种群毁灭也并非没有可能。因此熵增现象从目前的环境状态分析对地球环境的影响巨大，人们实际迫切需要“熵减”而不是“熵增”，“熵减”也就是人们常说的“负熵”。在自然界，负熵也是存在的，比如植物作为生命存在就是一种有序现象，大批植物存在或“水向上流”现象是一种“负熵”，即“熵减”现象，为什么呢？因为植物不断吸水蒸发和吸水合成体内有机物的过程，就是不断使物体的势能增加，包括1）水分的高度增加导致势能增加。2）吸收周围大气中不能被人类利用的热量。3）合成有机物吸收水分。4）合成有机物吸收太阳辐射的能量或热量。5）合成的有机物作为还原剂与作为氧化剂的空气中的氧气对应，形成分子对应势能（比如氢气和氧气之间对立，可以认为二者之间存在分子对立或者说是对应势能）。植物这种功能称之为“负熵”，而“水向上流”仅仅改变了水分的储存位置，是一个物理过程，这个物理过程的结果同样熵减少，如吸水到高处的结果没有使系统传递混乱而是更加有序化，势能得到储存而可以更好的利用。因此可以说“水向上流”功能在能源循环过程中不可或缺，是利于地球生命存在或者说是维持人类生存的“正能量”。简单地说，“水向上流”的现象能把水抽到高处，能使水的势能增加，能量增加的同时，吸收了周围的低品味或者是由于“熵增”产生的热量，降低了周围环境的温度，加强了能量在地球的储存，避免了地球气候温度快速上升导致的地震、火山爆发、暴风雨雪等自然灾害的频繁发生，因此申请人认为“水向上流”的功能与自然界的植物在自然界的能量循环具有同等重要的地位，具有非凡的意义，是人类努力的方向。

既然“水向上流”的功能具有非凡的意义，那么我们再来探究“水向上流”的原理。前面说过“水向上流”是由于亲水物质造成的，那么我们现在就来探究亲水物质的原理。经过科技工作者多年的经验总结证明，亲水物质都存在一些亲水集团，比如—OH、—CHO、—COOH、—NH2。其中1）阴离子表面活性剂的亲水基（团）有羧酸基、磺酸基与磷酸基等。2）阳离子表面活性剂的亲水基（团）有氨基、季铵基等。3）非离子表面活性剂的亲水基（团）有由含氧基团组成的醚基和羟基与羧酸酯、嵌段聚醚等。总结一下，所谓亲水集团的“活性”是有氢元素、氧元素、氮元素、磷元素、硫元素、碳元素组成，它们也是组成有机物的基本元素。而之所以亲水是由于与水形成氢键。所谓氢键就是：氢原子与电负性大、半径小的原子X（氟、氧、氮等）以共价键结合，若与电负性大的另一种原子Y（与X相同的也可以）接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H…Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，称为氢键。（X与Y可以是同一种类原子，如水分子之间的氢键）。在蛋白质的a-螺旋的情况下是N-H…O型的氢键，DNA的双螺旋情况下是N-H…O，N-H…N型的氢键，因为这样的氢键很多，因此这些结构是稳定的。典型的氢键中，X和Y是电负性很强的F、N和O原子。但C、S、Cl、P甚至Br和I原子在某些情况下也能形成氢键，但通常键能较低。常见氢键的平均键能数据为：F—H…:F（155kJ/mol或40kcal/mol）；O—H…:N（29kJ/mol或6.9kcal/mol）；O—H…:O（21kJ/mol或5.0kcal/mol）；N—H…:N（13kJ/mol或3.1kcal/mol）；N—H…:O（8kJ/mol或1.9kcal/mol）；HO—H…:OH3（18kJ/mol或4.3kcal/mol）。我们已知水分子之间是氢键，如果要实现“水向上走”，就要保证材料与水分子之间形成氢键，且氢键的键能接近或大于等于水分子之间的键能。在微观世界，虽然水分子的不规则的运动同样受到牛顿力学的影响，水分子在氢键的作用下产生微运动，从这个道理上讲材料的氢键键能应该大于水分子之间键能，但是考虑到分子结构，分子与分子之间形成的不一定是单一的氢键，而有可能是两键甚至可能有三键或多健，因此不能说构成“水向上走”的材料与水形成氢键时，其键能一定大于水分子之间的键能。比如前边提到的聚乙烯醇，俗称PVA分子式是【C2H4O】n,具有较强的吸水性，摄氏80-90度时溶解于水，其吸水的元素可以认为是氧元素和氢元素，其中的氧原子与H2O中的H相互作用，其中的氢原子和H2O中的氧原子作用，双双形成多个氢键。在运用上，可以利用其水溶性成膜附着在其他载体上，也可以制作颗粒或抽丝成纤维然后把纤维置入管道中抽水运用。纤维素分子式是﹝C6H10O5﹞n,其氧元素和氢元素含量同样较高，易与水分子形成氢键，因此纤维素也是吸收水分的良好材料。其衍生物如醋酸纤维可以防细菌侵蚀，可以长期使用。

以上可以看出：“水向上流”的现象是由于亲水材料物质是与水形成氢键造成的。形成氢键的物质多是有机物。有机物在实际运用中需要处理，以防细菌侵蚀。无机物就不存在被细菌侵蚀这种状况。那么除了有机物之外，无机物是否也具备与水作用，最后形成“水向上流”的效果呢？在自然界，有很多无机物是亲水的，其亲水能力甚至超过以上所述的有机物，比如众多的干燥剂，但是这些物质在常温环境下却不能实现“水向上流”的功能，为什么呢？以下为常用的干燥剂：硫酸钙（CaSO4），氧化钡（BaO），五氧化二磷（P2O5），熔融过额氯化钙(CaCl2)，高氯酸镁Mg(ClO4)2，氢氧化钾(熔融过)KOH，氧化铝Al2O3，浓硫酸H2SO4，硅胶SiO2，氢氧化钠(熔融过)NaOH，氧化钙CaO，活性无水硫酸铜CuSO4，硫酸镁MgSO4，硫酸钠Na2SO4，碳酸钾K2CO3等等。

从以上干燥剂的可以看出，干燥剂的特点是含有氧元素、磷元素、硫元素、氯元素，这些恰好是能够与水形成氢键的元素，因此对水有较强的吸引力，特别是同时含有上述两种亲水元素以上的，比如硫酸根离子同时含有氧元素和硫元素两种元素，两种元素都是亲水的，所以硫酸根离子具有较强的吸水性，因而不含水的浓硫酸具有更强的吸水性甚至脱水性，相对应的硫酸盐也具有较强的结合水的能力。其他如磷酸盐、高铝酸盐、碳酸盐、硅酸盐、硝酸盐等同样具有较强的吸水能力，相似相近，H2O的结构含有氧和氢，其他化合物中氧元素接触水中的氢元素，形成氢键，其他化合物中金属元素、氢元素、以及半导体元素等吸附水中的氧元素，形成的也是氢键或者类似氢键，其作用力较大，键能较强，因而具有强烈的吸水性功能。

那么以上干燥剂是否能当做“水向上流”的组成材料来使用呢？举个例子说，硫酸铜晶体在超过45°C的情况下才能失去两个结晶水，在110°C失去4分子结晶水，就是说干燥的硫酸铜晶体与水的结合能力非常大，在常温下与水亲和了几乎不能分开，除非加热至一定温度或震动到一定程度。因此，在常温下，已经与水结合饱和的硫酸铜晶体不再具有较强吸收水的能力，而仅仅具有非常一般的水合能力，所以，在常温下使用已经结合水的干燥剂已经不具备吸水优势，在“水向上流”的结构下使用“干燥剂”物质作为材料已经不是很适合。

但是，在地热资源中，比如水深2500米以下，水温达到了80-110°C时，作为有机物的PVA或纤维吸水材料由于熔解破坏不能使用时，要把地热资源的水抽到地面上来，怎么办？就得用硫酸铜之类的干燥剂，这些干燥剂的特点是在较高的温度下，其吸收水和失去水的能力接近相等，也只有在较高的温度下，干燥剂才能做到吸水和失水的平衡，才能根据渗透压的大小实现“水向上流”的功能。因此对于有机材料或者无机材料的选择除了要考虑其亲水能力之外还要考虑对于温度的适应性。不同的材料对应不同的使用温度。硫酸铜等干燥剂的使用环境温度要接近他们干燥再生温度。

目前地热资源的利用主要利用温泉和和地下热蒸气，让地下热力资源抽到地面或者更高处需要动力资源，而使用干燥剂作为吸水材料，可以使地下热水源源不断的抽到地面来，可以形成没有功耗的“人造温泉”。

总结上述能源利用过程中存在熵增现象给自然界造成的不利影响，人类迫切需要熵减或者负熵的能量循环过程来实现能量的获得，因此需要制造“水向上流”的一系列设备，从而实现在地球上或宇宙间，实现“能量循环”。

结合附图3、附图4、附图5、附图6来说明：一种“水向上流”的“能量循环器”的制作方法是：通过制造具有“水向上流”功能的设备，抵消自然界能量传递过程中的单一的熵增方向，来实现“熵减”即负熵，实现能量循环，其中具有“水向上流”功能的设备包括浸水体（21）、管道外壳支撑体（22）、管道内毛细管道（23）、管道出水体（24），所述浸水体（21）是指固定、浸润在水中吸收水分的设备；所述管道外壳支撑体（22）连接浸水体（21）和管道出水体（24），管道外壳支撑体（22）加以封闭以防止水分在空气中蒸发，管道外壳支撑体（22）具有一定机械强度对自身和管道内毛细管道(23)具有支撑作用；所述“管道内毛细管道”（23）是具有支撑结构的亲水材料构成，所述亲水材料是指直径小于200微米的亲水材料颗粒堆积而成，颗粒与颗粒之间相互支撑；或由亲水的纵向结构的成型材料构成，所述亲水的纵向结构的成型材料是指具有亲水特征的、长度或高度远远大于宽度或厚度或直径的具有固定外形的成型材料，包括：管状套管状的纵向同心圆管道结构、片状紧贴片状的纵向长方体结构、柱状紧挨着柱状的柱状集合体结构、线条或纤维纵向排列的束状结构；所述亲水材料是指分子中电负性较大的氧元素、或硫元素、或氟元素、或氮元素、或磷元素、或碳元素、或者上述其中的两种或多种元素与电负性较小的氢元素、或金属元素、或半导体元素组成的有机物或无机盐类化合物；所述管道出水体（24）具备出水口（25），管道出水体位于管道外壳支撑体(22)的上部且位于顶部水平线(26)的下方。

亲水材料具体有如下物质：聚乙烯醇、醋酸纤维素、聚丙烯酸系树脂。聚丙烯醇系树脂、聚环氧乙烷系树脂、无机玻璃、石英玻璃、二氧化硅粉末、硫酸钙（CaSO4）、硫酸镁MgSO4、硫酸钠Na2SO4、硫酸铜CuSO4、碳酸钾K2CO3、高氯酸镁Mg(ClO4)2、氯化钙(CaCl2)、氧化钡（BaO）、氧化铝（Al2O3）、五氧化二磷（P2O5）、氧化钙（CaO）、硅胶SiO2。

亲水材料的支撑结构为管状结构，管体与管体纵向环套，形成管套管集成结构。或亲水材料的支撑结构为柱状结构，柱体与柱体纵向排列形成纵向柱状集成结构。或亲水材料的支撑结构为平板状结构，平板体与平板体纵向排列形成纵向平板状集成结构。或亲水材料的支撑结构为瓦型板状结构，瓦型板体与瓦型板体纵向排列形成纵向瓦型板状集成结构。或亲水材料的支撑结构为纤维材料结构，纤维与纤维纵向排列形成纵向纤维集成束状结构。或亲水材料的支撑结构为纤维材料和管状体或柱体组成的混合支撑结构，纤维与管状体或柱体纵向排列形成纵向组合纤维加强结构。或亲水材料的支撑结构为颗粒结构，颗粒与颗粒堆积相互支撑，颗粒间形成任意方向集成结构。或亲水材料的支撑结构为颗粒和管状结构组合，颗粒堆积在纵向管状体内，颗粒和管体共同形成纵向集成结构。

以上设备可以把水由低处抽往高处，实现“水向上流”的功能；利用此种设备可以实现部分能量在地球内部的循环，在理论上其结果是在自然界增加负熵，实现能量的可逆循环，是热力学第二定律熵增方向的反方向，能量正反方向传递才能实现真正的能量循环；在现实生活中实际好处是能够吸收大气的热量，减少或去除温室效应；能够降低大气温度、减小分子热运动，给粉尘减速，从而净化空气、调节气候，并能减少暴雨、暴雪、火山爆发、雾霾、地震等自然灾害的频繁发生。

具体总结还有如下实际功能：1）吸水到高处，增加水的势能，使能量储存。2）产生负熵，促使自然界的能量无限循环,调节气候。3）吸水，吸收一定浓度的无机盐离子，具有咸水淡化或者海水淡化的功能。4）层层稀释重金属离子具有净化水质的功能。5）形成进气窗口，过滤空气有净化空气的作用。6）形成自然景观。7）调节室内温度和湿度以及具有调节气候的作用。8）吸收地下水的功能。9）实现人造无功耗喷泉。10）实现地下热水的运用。

以附图3、附图4、附图5、附图6为例进行具体操作步骤的说明：

图3为“水向上流”设备的结构简图，其中21为浸水体，22为管道外壳体，23为管道内毛细管道，24为管道出水体，25为出水口，26为顶部水平线。图4为“水向上流”设备的管套管式结构的横切面示意图，其中22为管道外壳体，23为管道内毛细管道，27为管与管之间的间隙。图5为“水向上流”设备的纵向多边形柱体或圆柱体集成示意图，其中28为单个柱体。图6为“水向上流”设备的纵向多边形柱体或圆柱体集成系统的横切面，28为单个柱体。浸水体（21）顾名思义，就是浸泡在水里的部分，包括管道外壳体（22）浸泡在水里的部分以及管道内毛细管道（23）浸泡在水里的部分；

管道外壳体（22）更需要自身支撑或者支撑内部毛细管道(23),因此管道外壳体一定是具有一定强度的固体材料，比如金属、塑料、玻璃钢等常用的材料，也可以使用具有与水亲和力的材料，比如石英玻璃或者普通玻璃体，使用玻璃体的好处是透明，透明的玻璃可以用在窗体、阳台等取光处，也就是可以制作水向上流的玻璃，玻璃一个好处是透光，这是最起码的。水向上流可以吸尘净化空气，熔解氧气和有机物颗粒，过滤空气，在阳光照射下可以分解有机物，类似光触媒的作用，形成空气净化窗体。

管道外壳体（22）是水向上流系统的支架系统，是水向上流的骨架，在图3中将管道外壳体(22)分为4部分：下部、中下部、中上部、上部，每部分各占骨架的25%。之所以分成4部分，在于描述管道出水体（24）在管道外壳体（22）上的位置的需要。按照常规分类可以分为上中下三部分，中间一部分可以大一些。当然也可以分为上、中、下、中上、中下五部分，但是在这里分为“上、中上、中下、下”四部分已经满足描述的需要。中间部分占50%且中上部分和中下部分各占25%，上部和下部也分别占有骨架体系的25%，这样，管道出水体（24）位于上部，也就是，为了实现水能够从高处流出来，并不是说水从骨架系统的最高处流出来，而是必须低于系统的最高位置，这个最高位置已经标注为顶部水平线（26），事实上，类似植物或者自然界的喷泉，水流的地方一定不是最高处，比如滴水莲的滴水现象是通过垂下的叶片滴落的，山泉的泉眼也一定是在半山腰或者半山腰接近地面的位置，由于受重力影响，水从最高处是流不出来的，因此管道出水体的位置就不是随便安置，而是必须安置在顶部水平线（26）以下，一般位于上部。

一般来说，水流量与管道内毛细管道（23）与水的接触面积和材料的性能共同决定，水与组成毛细管道的材料接触面积越大，原理上水的运输力越大，材料的吸水力越强，运输能力越大，这个“运输力”也指水的渗透能力，渗透力越大，水的运输能力越强，而本专利申请申请的是具有“水向上流”功能的设备，这就除了考虑水的渗透力以外，还要考虑水流的方向不是左右前后而是向上的，还要考虑管道内毛细管道（23）的吸水速度和在一定温度压力条件下的脱水能力，只有很快的吸水并不断的脱水，才能实现水的快速运输。各种材料的吸水能力和脱水条件是不同的，比如说，无水硫酸铜具有很强的吸水能力，一个硫酸铜分子可以吸收5分子结晶水，但是带有结晶水的硫酸铜在常温下常压下不能脱水，只有在设施45°C以上才能脱水，因此在常温常压下，用硫酸铜作为吸水或脱水的材料是不适合的。但是，硫酸铜在特殊条件下是可以用的，比如在地热资源的开发过程中，比如在大于70°C的温泉中，如果用聚乙烯醇就不合适，因为聚乙烯醇在超过80°C时就变为液体，液体具有流动性，管道内毛细管道如果用聚乙烯醇作为材料的吸水剂，在低于65°C的环境下是安全的，就是说聚乙烯醇只能用在低于65°C的环境条件下。聚乙烯醇在低温或者常温下是可用的，但如果用作地下人造温泉，在地下管道内作为吸水剂的话，就看地下水的温度了，如果地下水温度超过了65°C，比如是80°-110°C,则可以选用硫酸铜作为吸水剂，就是说，所有的固体干燥剂都是吸水剂，但要用在特定的温度下，便于在常压下脱水，在一定重力或其他压力下脱水，才能实现“水向上流”的功能。同时，还要看到，由于水流受到重力作用，水向上流并不是无限的，水流的高度是受材料吸水能力和重力影响的，在植物中，由于植物叶片的蒸腾作用，叶片较为干燥，吸水能力强，才可以不断从枝干吸取水分；滴水莲也是叶片耷拉向下，水受到重力作用才不断滴水的，因此水向上走是有条件的，这个条件就是吸水材料自身要具有支撑自身和所承载水分的能力，就是吸水材料一定具有一定的强度，比如说浓硫酸具有很强的吸水能力，但其本身是液体，液体不具备固体的支撑作用，且液体具有流动性，流动的液体不可能作为支撑自身和支撑水分的作用，因此液体不可能用作吸水材料，尽管其可能有很强的吸水能力。所谓的承载能力就是吸水材料本身在工作区间（比如聚乙烯醇在65°下）是固体，具有一定强度，这个强度能够支撑自身和所承载水分，在这个强度指标下与水有较大的接触面积。吸水材料非常庞大，但不是任何一种吸水材料都可以没有选择的使用。吸水材料可以选择的有：1）非离子系，如羟基类、酰胺基类等；2）多种亲水基团系：羟基-羧酸类、羟基-羧酸基-酰胺基类、磺酸基-羧酸基类等。大多数高吸水性树脂是由分子链上含有强亲水性基团(如羧基、磺酸基、酞胺基、羟基等)的三维网状结构所组成。但是很多吸水材料吸水后膨胀，给管道造成压力，因此也并不是说吸水能力越强就越适合做水向上流的亲水材料使用。“水向上流”设备的亲水材料须有以下技术指标：1）吸水即亲水能力。2）吸水和脱水符合环境的温度和压力条件。3）吸水材料要具备一定的强度。4）吸水材料与水有较大的接触面积。5）材料组成的“水向上流”的管径要向上。6）出水口管径要向下。

管道内毛细管道（23）是“水向上流”体系的重要部分，其结构可以简单灵活，也可以复杂多变，比如说对于管道内毛细管道（23）的粒径要求，所谓毛细管道，就是非常细，毛发的粗细约0.1毫米，植物的毛细管道几乎也都在0.2毫米即200个微米以下，那么是不是我们一定要求毛细管道的粒径小于200微米呢？要搞清这个问题，先来看一下水滴，如果你观察一滴水的滴落，就非常有意思，当水管的水滴落时，水滴逐渐增大，水滴增大到一定程度（直径约大于3毫米）才可以受重力作用或周围的震动作用而滴落，这说明水分子与水分子之间有很强的相互作用力，这个作用力就是水分子之间形成的氢键，也就是，水分子与水分子是相互吸引的，其吸引力在液体中几乎是最大的，这可以从水的气化潜热很大现象看出。水的渗透作用实际上就是分子之间的相互作用造成的。所谓的渗透力也是水分子和溶质分子间的相互作用，在宏观上就体现为所谓的渗透力或者渗透现象，因此，研究水向上流的功能还要考虑水分子本身的这种相互作用力，也就是我们的目的就是为了实现水的流动，水分子之间的这种作用力正好符合我们实现“水向上流”的这个目的。虽然植物毛细管道粒径小于200微米，但是在我们管道要求中，根据材料的吸水能力和支撑能力的不同，在管道粒径大于200微米小于1000微米的状况下，未尝不能实现“水向上流”的功能。粒径究竟要多少才合适，除了考虑环境温度压力条件、水向上流的高度、季节变化，还要做一下实际的试验数据。在本申请中，并不能给出具体的粒径范围限制。但是能够确定管道粒径小于200微米的适合温度的亲水材料必然具有较强的水渗透能力，能够实现水向上流的功能。同时还要看到，在实际生产中，由于误差作用，即使是看似较光滑的平面其表面凸起也在20微米上下，因此可以制作具有误差片状体或柱体结构。

Claims (6)

1.一种用硫酸钡颗粒制作的无功耗水循环空气净化窗体，包括：上水槽、下水槽、上边框、下边框、侧边框、玻璃柱、具有“水向上流”功能的设备，其特征是：下水槽位于下边框之上并连接下边框，上水槽位于上边框之下并连接下边框，侧边框位于上下边框之间并连接上边框和下边框，所述上边框或下边框或侧边框是指窗体周边的支撑框架，所述上水槽和下水槽是容纳水的容器，上边框和下边框之间固定玻璃柱，玻璃柱上部通上水槽，玻璃柱下部通下水槽，所述玻璃柱是指直径为0.1mm-10mm的玻璃柱体，柱体为圆柱体或多边形柱体或曲线型柱体，所述曲线型柱体是指柱体的底面或者横切面的周边有且至少有一条曲线，玻璃柱之间存在缝隙，缝隙的宽度为0.02um-3mm,玻璃柱表面涂布光触媒材料或者玻璃柱直接使用具有亲水能力的无机玻璃制作，所述光触媒材料是指不溶于水的固体金属氧化物或不溶于水的固体半导体材料氧化物或不溶于水的固体硫化物或不溶于水的固体卤族化合物，所述卤族化合物是指氟、氯、溴、碘与金属元素组成的化合物；所述具有亲水能力的无机玻璃是指二氧化硅玻璃或二氧化硅与金属氧化物组成的混合物玻璃，室内外空气通过玻璃柱窗体进行气体交换，净化途径包括水洗尘和光触媒分解两种途径，光触媒分解空气中有机颗粒或对空气消毒，所述洗尘是指在窗体上密布玻璃柱，轻微水流由玻璃柱外表的上部的上水槽流到下水槽时洗去空气中粉尘和PM2.5颗粒的过程，所述轻微水流是指人们眼睛能看得见水的流动或者仅仅是浸润作用；所述粉尘是指人类肉眼看得见的直径大于2.5微米的颗粒；所述PM2.5颗粒是指人类肉眼看不见的直径小于2.5微米的颗粒；所述对空气消毒是指杀灭病原微生物；所述无功耗水循环是指窗体具有“水向上流”功能的设备不需要做机械功即可实现水循环，所述具有“水向上流”功能的设备安装在侧框内部，开口于上水槽；所述具有“水向上流”功能的设备的结构包括浸水体（21）、管道外壳支撑体（22）、管道内毛细管道（23）、管道出水体（24）组成，其中所述浸水体（21）是指固定、浸润在下水槽中吸收水分的设备；所述管道外壳支撑体（22）连接浸水体（21）和管道出水体（24），管道外壳支撑体（22）加以封闭以防止水分在空气中蒸发，管道外壳支撑体（22）具有一定机械强度对自身和管道内毛细管道(23)具有支撑作用；所述“管道内毛细管道”（23）是具有支撑结构的亲水材料构成，所述亲水材料是指直径小于200微米的亲水材料颗粒堆积而成，颗粒与颗粒之间相互支撑；或由亲水的纵向结构的成型材料构成，所述亲水的纵向结构的成型材料是指具有亲水特征的、长度或高度远远大于宽度或厚度或直径的具有固定外形的成型材料，包括：管状套管状的纵向同心圆管道结构、片状紧贴片状的纵向长方体结构、柱状紧挨着柱状的柱状集合体结构、线条或纤维纵向排列的束状结构；所述亲水材料是指硫酸钡颗粒或表面涂布纳米硫酸钡颗粒的材料，所述纳米硫酸钡颗粒是指颗粒直径小于20um、大于100nm的颗粒；所述管道出水体（24）具备出水口（25），管道出水体位于管道外壳支撑体(22)的中上部或上部且位于顶部水平线(26)的下方；空气进出窗体时得到轻微水流的洗尘，且有机物颗粒在窗体玻璃柱上得到有效分解起到过滤净化空气以及取代纱窗兼具有阻挡蚊虫的作用。

2.根据权利要求1所述的一种用硫酸钡颗粒制作的无功耗水循环空气净化窗体，其特征是：侧边框作为管道外壳支撑体（22）。

3.根据权利要求1所述的一种用硫酸钡颗粒制作的无功耗水循环空气净化窗体，其特征是：管道出水体（24）开口于设备出水口（14），管道出水体（24）所具备的出水口（25）与设备出水口（14）融为一体。

4.根据权利要求1所述的一种用硫酸钡颗粒制作的无功耗水循环空气净化窗体，其特征是：玻璃柱体之间是具有“水向上流”功能的结构，下水槽的水通过玻璃柱之间的缝隙自动向上流，流至上水槽，玻璃柱外表面的水向下流，流至下水槽。

5.根据权利要求1所述的一种用硫酸钡颗粒制作的无功耗水循环空气净化窗体，其特征是：上水槽水向下流时，水流形成小瀑布，瀑布具有动态画感，瀑布流至下水槽，下水槽水循环至上水槽。

6.根据权利要求1所述的一种用硫酸钡颗粒制作的无功耗水循环空气净化窗体，其特征是：空气净化窗体安装在室内与风扇或者是空调吹风相结合，安装在室内的净化窗体对风扇风或者空调风进行过滤。