CN108444738B - 一种快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，其特征在于：所述方法分别测量滤材在初始状态和标准状态下的过滤效率和过滤阻力的差值，然后计算该滤材的每平方米累计净化量，再根据净化器滤网所用该滤材的展开面积，计算得出该净化器滤材的颗粒物累计净化量；所述初始状态为自然空气的状态；所述标准状态为：3m³试验仓中颗粒物浓度降低到0.035mg/m³以下时的状态。本发明提供的空气净化器CCM值快速评估方法，节约了测量时间，使原本需要测量一周时间才能得出的结果，缩短至1‑2小时即能内快速评估滤材的累积净化能力，大大人力、物力、时间成本，而且操作简便快捷。

Description

一种快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法

技术领域

本发明涉及空气净化器技术领域，具体而言，涉及一种快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法。

背景技术

近年来，随着城市环境污染日益严重，以及许多室内装修材料的污染，空气源已成为影响人体健康的隐形杀手，人们开始真正意识到良好的空气品质的重要性。空气净化器作为一种专业改善和解决室内空气污染的家用电器，备受消费者的关注。面对国内外各种品牌的净化器产品良莠不齐，鱼龙混杂的状况，规范空气净化器行业，保证使用者的权益，国家于2016年推出了新的国家标准《GB/T18801-2008空气净化器》，在该标准中，明确规定了对空气净化器类产品去除颗粒物性能的测试中，使用某种品牌的香烟烟雾作为尘源。

《GB/T 18801-2015空气净化器》中对于颗粒物空气过滤器的使用寿命有明确的要求，新的标准中增加了CCM(Cumulate clean mass)值，即颗粒物累计净化量，也规定了评价空气净化器针对特定污染物的累积净化量(CCM)采用加速试验法，加速试验在3m³试验舱中进行。CCM值是评价空气净化器的一个重要的参数指标，CCM值可以理解为空气净化器的洁净空气量衰减至初始值50％时，累积净化处理的目标污染物总质量，以毫克为单位进行统计。市面上大部分空气净化器，都是采取滤网吸附过滤空气中的污染物，当吸附接近饱和就要进行替换。而这个滤网的使用的寿命是根据CCM值来判断的。

作为过滤器生产厂家，为保证每一片产品都能达到《GBT 18801-2015空气净化器》的要求，需要对每一批次的颗粒物过滤滤材进行质量检验。但颗粒物过滤滤材的累计净化能力不能快速地检测出来，根据国标要求，需要制作成品颗粒物过滤滤网，然后配合整机进行颗粒物洁净空气量及累计净化量的测试。

按照标准中的试验步骤，评论评估空气净化器性能时，在3m³试验舱每次只每次只能点燃1支香烟，并用风扇将产生的烟雾搅拌10min，再静止10min后才能进行测量记录，连续点燃50支香烟后来测试实验舱内的颗粒浓度。当测量数据不满足标准要求值时，需要重复前述步骤，再继续点燃50支香烟，直至测量的洁净空气量小于或等于初始值的50％时，试验结束。这样，点燃的香烟的支数可能为50、100、150、200、250……时，才能获得所需要的数据，这种而长时间连续使用香烟烟雾发生器的试验方法，整个测试时间最少也需要一周时间。

为了解决上述技术问题，也有一些现有技术进行积极探索：如中国专利CN205981732U公开了一种空气净化器性能评估装置，平台由内舱与外舱结合而成，内舱设置有四个不同位置的烟雾入口，利用智能控制电脑设置命令传送给控制器，实现自动检测；该现有技术解放了人力，但并未缩短实验时间。中国专利CN204789011U提出了一种用于空气净化器检测的香烟烟雾发生器，能够同时点燃一根或多根香烟，从而不同测试场合下的测试要求，降低了人力消耗，在一定程度上节省了测量的时间，但并未减少需要点燃的香烟的数量。

基于上述情况，有必要提出一种既能满足国标《GBT 18801-2015空气净化器》要求，又能快速测试出滤材颗粒物累计净化量CCM的测试方法。

发明内容

为克服现有技术中存在的空气净化器的CCM值测量周期长、耗费人工成本大的技术问题，本发明提供了一种快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，利用本发明提供的方法，不需要点燃那么多可以快速准确测量出空气净化器的CCM值，测试效率高。

本发明的技术方案是：一种快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，其特征在于：所述方法分别测量滤材在初始状态和标准状态下的过滤效率和过滤阻力的差值，然后计算该滤材的每平方米累计净化量，再根据净化器滤网所用该滤材的展开面积，计算得出该净化器滤材的颗粒物累计净化量；所述初始状态为自然空气的状态；所述标准状态为：3m³试验舱中颗粒物浓度降低到0.035mg/m³以下时的状态。

根据前述测试方法，颗粒物洁净空气量的理论公式为：

Q_颗粒物＝Q_实际×η_次效率

式中：Q_颗粒物———颗粒物洁净空气量；

Q_实际———过滤器输出空气量；

η_效率———过滤器颗粒物一次过滤效率；

根据前述测试方法，在净化器完全密封的理想状态下，净化器器颗粒物一次效率等于颗粒物过滤滤材的一次效率。

根据前述测试方法，所述评估方法包括以下步骤：

步骤1：测试颗粒物过滤滤材的初始过滤效率η₁和初始过滤阻力ρ₁；

步骤2：将颗粒物过滤滤材放入3m³试验舱中，次第加入6-8根香烟点燃，运转净化设备，待舱内浓度达到或低于标准浓度后，静置30分钟，取出颗粒物过滤滤材；记录加入香烟支数，以70mg/支计算加入气态颗粒物质量；

步骤3：测试过滤香烟颗粒物后的过滤滤材的点烟后过滤效率η₂和点烟后过滤阻力ρ₂；

步骤4：依据公式：

计算颗粒物过滤滤材的单位面积累计净化量。

式中：P——每平方米累积净化量；

η₁——过滤滤材的初始过滤效率；

η₂——过滤滤材的点烟后过滤效率；

ρ₁——过滤滤材的初始过滤阻力；

ρ₂——过滤滤材的点烟后过滤阻力；

N——点烟数量，支；

ε——效率阈值取值0.45-0.55；

n——单根香烟颗粒物含量取值70mg。

根据前述测试方法，所述试验舱中点燃的香烟数为6-8支。

根据前述测试方法，所述过滤滤材的点烟后过滤效率的测试值η₂不大于过滤滤材的初始过滤效率的测试值η₁的65％。

根据前述测试方法，所述净化设备包括安装在机架内的滤材锁紧框、风扇、风速测试仪、过滤滤材，所述风扇为两个4组风扇串联。

根据前述测试方法，所述风速测试仪根据测得的风速提高或者降低风扇转速，使风量达到设定要求；评估装置的风量是滤材面积换算的。

根据前述测试方法，当空气净化器阻力增大1倍时，相应空气净化器的输出风量大于初始输出风量的一半。

根据前述测试方法，过滤滤材颗粒物累计使用寿命效率阈值优选为滤材过滤效率效率降低至初始值的55％。

本发明提供的快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法可用于空气净化器滤材的颗粒物累计净化量测量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明提供的快速评估空气净化器的滤材颗粒物累计净化量CCM值的方法，可节约测量时间，使原本需要测量一周时间才能得出的结果，缩短至1-2小时即能内快速评估滤材的累积净化能力，大大人力、物力、时间成本，而且操作简便快捷。

2)本发明提供的空气净化器CCM值快速评估方法，能缩短测量实验材料，使原本需要50支香烟才能获得的数据，只需要6-8支香烟可完成，降低了测量空气净化器的测试成本。

3)本发明提供的空气净化器CCM值快速评估方法，采用将测量滤材是CCM值转化为测量滤材的过滤效率和阻力，测量速度更快，测量数据更精确。

附图说明

图1是空气净化器CCM值快速评估方法的流程步骤图；

图2是空气净化器CCM值快速评估方法中的评估装置的结构示意图；

图3是空气净化器CCM值快速评估方法中的评估装置的各部件结构示意图；

图4是空气净化器CCM值快速评估方法中的评估装置的俯视图；

图5是空气净化器CCM值快速评估方法中的评估装置的左视图；

图6是空气净化器CCM值快速评估方法中的评估装置的前视图；

图中附图标记如下：滤材滤纸锁紧扣件1、滤材锁紧框2、滤材锁紧块密封条3、机架密封条4、机架5、拉手6、风扇7、电源8、固定底座9、控制面板10。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，一种快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，其原理是，分别测量滤材在初始状态和标准状态下的过滤效率和过滤阻力的差值，然后计算该滤材的每平方米累计净化量，再根据净化器滤网所用该滤材的展开面积，计算得出该净化器滤材的颗粒物累计净化量；所述初始状态为自然空气的状态；所述标准状态为：3m³试验舱中颗粒物浓度降低到0.035mg/m³以下时的状态。

根据前述测试方法，所述评估方法包括以下步骤：

步骤1：测试颗粒物过滤滤材的初始过滤效率η₁和初始过滤阻力ρ₁；

步骤2：将颗粒物过滤滤材放入3m³试验舱中，次第加入6-8根香烟点燃，运转净化设备，待舱内浓度达到或低于标准浓度后，静置30分钟，取出颗粒物过滤滤材；记录加入香烟支数，以70mg/支计算加入气态颗粒物质量；

步骤3：测试过滤香烟颗粒物后的过滤滤材的点烟后过滤效率η₂和点烟后过滤阻力ρ₂；

步骤4：依据公式：

计算颗粒物过滤滤材的单位面积累计净化量。

式中：P——每平方米累积净化量；

η₁——过滤滤材的初始过滤效率；

η₂——过滤滤材的点烟后过滤效率；

ρ₁——过滤滤材的初始过滤阻力；

ρ₂——过滤滤材的点烟后过滤阻力；

N——点烟数量，支；

ε——效率阈值取值在0.45-0.55之间；

n——单根香烟颗粒物含量取值70mg。

上述述测试方法，过滤滤材的点烟后过滤效率的测试值η₂不大于过滤滤材的初始过滤效率的测试值η₁的65％，即η₂值小于或等于η₁值的65％，这样才能依照标准《GB/T18801-2015空气净化器》附录D中进行拟合计算。

根据前述测试方法，所述净化设备包括安装在机架5内的滤材锁紧框2、风扇7、风速测试仪11、过滤滤材。

根据前述测试方法，所述风速测试仪11根据测得的风速提高或者降低风扇转速，使风量达到设定要求；评估装置的风量是滤材面积换算的。

根据前述测试方法，当空气净化器阻力增大1倍时，相应空气净化器的输出风量大于初始输出风量的一半。

根据前述测试方法，过滤滤材颗粒物累计使用寿命效率阈值优选为滤材过滤效率效率降低至初始值的55％。

测试原理及说明：国标《GBT 18801-2015空气净化器》对于累计净化量的定义如下：在净化器累计净化若干支香烟颗粒物后，实测洁净空气量小于或等于初始洁净空气量的50％时，计算累计消耗香烟支数，然后按照每支香烟70-80mg计算该滤网的累计净化量。根据测试所得的累计净化量M_颗粒物，计算该滤网所用滤材的展开面积S，算得该滤材的每平方米累计净化量P_颗粒物。根据前述测试原理，颗粒物洁净空气量的理论公式为：

Q_颗粒物＝Q_实际×η_次效率

式中：Q_颗粒物———颗粒物洁净空气量；

Q_实际———过滤器输出空气量；

η_效率———过滤器颗粒物一次过滤效率；

根据前述测试方法，在净化器完全密封的理想状态下，净化器器颗粒物一次效率等于颗粒物过滤滤材的一次效率。

在过滤器完全密封的理想状态下，过滤器颗粒物一次效率等于颗粒物过滤滤材的一次效率。随着过滤器的使用，颗粒物过滤滤材不断的过滤颗粒物粉尘，颗粒物过滤滤材的过滤效率不断降低，阻力不断上升，空气净化器的输出风量不断减小，颗粒物洁净空气量也随之不断减少。

不同的空气净化器选用不同的风叶马达，风量阻力曲线都不相同，为简化计算，假设过滤器阻力增大一倍时，空气过滤器输出风量阈值为初始输出风量的一半；实际经多次测试，过滤器的阻力增大一倍时，相应空气净化器的输出风量大于初始输出风量的一半。

假设空气净化器风量不变，当过滤器颗粒物一次效率降低至初始值的一半时，过滤器的洁净量即达到初始洁净空气量的一半。由于滤网打折结构，实际内部利用率无法达到百分之百，只能达百分之九十左右，因此颗粒物过滤滤材颗粒物累计使用寿命效率阈值定位效率降低至初始值的55％。

假设颗粒物洁净空气量的变化与吸附颗粒物的量呈线性关系。综合以上几点，得出颗粒物过滤滤材标准累积净化计算公式。

本发明提供的空气净化器CCM值快速评估装置，节约了测量时间，使原本需要测量一周时间才能得出的结果，缩短至1-2小时即能内快速评估滤材的累积净化能力，大大人力、物力、时间成本，而且能缩短测量实验材料，使原本需要50支香烟才能获得的数据，只需要6-8支香烟可完成，降低了测量空气净化器的测试成本。

实施例2

本测试方法所需的设备：小型8风扇夹装过滤器一台，自制；3立方米标准测试仓及配套测试仪器，滤材阻力效率测试平台。

测试步骤：

1、前期准备：滤材裁切成250X250的标准小块，打开恒温恒湿机，使温度25±2℃，相对湿度50±5％，打开滤材检测台电源开关，光电转换器转到“全闭”，打开氢气发生器电源，点燃氢气。

2、光电仪的预热：倍率开关到10挡，打开电源开关，按V0键，按高压开关，按高压；按清零；倍率开关到0.01挡，按V0键。

3、安装湿度计探头，开湿度计电源，按下“测量”键。

4、将尺寸250*250mm被测滤材置于滤材夹中夹紧。

5、系统启动：当燃烧器预热一小时后，启动空气压缩机，压力稳定为0.26MPa；流量计稳定在175m³/h，使相对湿度低于30％，测出室内环境的温度，湿度。

6、效率检测：测本底光电流A0，测原始光电流A1，测滤后光电流A2，按效率按钮，读取效率数据η并记录。

7、阻力检测：记录阻力表上数据。

8、CCM测量记录：将尺寸250*250mm滤材装入8风扇过滤器并夹紧，放置于3m³试验舱，关紧舱门；开启过滤器至最高档位，开启搅拌风扇；连续点燃6-8支香烟，将试验用气态污染物通过管子注入3m³试验舱；加烟结束后，净化器继续运行30-60分钟，待舱内浓度降为0.035mg/m³及以下；关闭过滤器电源，静置至少30分钟后取出测试样；打开试验舱的排风装置，排除残留污染物。

9、效率、阻力检测，同步骤6和7。

10、关机操作：关氢气开关，转换器转盘转到“全闭”位置，关闭光窗；光电仪倍率置于“10”依次关高压和电源；关压缩机电源；关闭滤材检测台电源开关；湿度计探头放入干燥器皿；关闭3m³试验舱电源。

如图2-6所示，本评估方法中所使用的空气净化器CCM值快速评估装置，包括滤材锁紧框2、机架5、风扇7、电源8、固定底座9、控制面板10、风速测试仪11；机架5为一方形腔体结构，左侧面敞口，右侧面设置有与风扇7尺寸对应的圆孔；滤材锁紧框2安装在机架5左侧的敞口端；风扇7为多个，安装在机架5右侧端面对应的圆孔处；机架5底部开孔安装风速测试仪，风速测试仪11安装在机架5内部，风扇7前面；机架5安置在固定底座9上，固定底座9上还设置有控制面板10。

此外，滤材锁紧框2与机架5之间还具有方框状的滤材锁紧块密封条3和机架密封条4；机架5上端设置有拉手6；固定底座9上还设置有电源8；机架5置于电源8上，控制面板10位于机架5的敞口端的一侧。

机架5左侧敞口端还具有向外的凸边，凸边和滤材锁紧框2、滤材锁紧块密封条3、机架密封条4的尺寸相同，通过锁紧装置紧固在一起。风扇的个数为偶数个，比如可以为4个、6个、8个等。

在本实施例中，凸边和滤材锁紧框2通过滤材滤纸锁紧扣件1将滤材锁紧块密封条3、机架密封条4锁紧在一起；滤材滤纸锁紧扣件1至少4个，分布在滤材滤纸锁紧扣件1的四边。机架5右侧端面的圆孔为4个，评估装置的风扇为两个4组风扇串联。

试验时，需要将评估装置放入3m³试验舱中，评估过程连续点燃6-8支香烟，并将试验用气态污染物通过管子注入试验舱中；加烟结束后，评估装置继续运行30-60分钟，待舱内浓度降为0.035mg/m³时，关闭评估装置。

滤材锁紧块密封条3和机架密封条4的材料为PVC橡胶或硅胶。

评估装置还包括滤材阻力效率测试平台，滤材阻力效率测试平台用来测试滤材的过滤效率和阻力。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，其特征在于：所述方法分别测量滤材在初始状态和标准状态下的过滤效率和过滤阻力的差值，然后计算该滤材的每平方米累计净化量，再根据净化器滤网所用该滤材的展开面积，计算得出该净化器滤材的颗粒物累计净化量；所述初始状态为自然空气的状态；所述标准状态为：3m³试验舱中颗粒物浓度降低到0.035mg/m³以下时的状态；所述评估方法包括以下步骤：

步骤1：测试颗粒物过滤滤材的初始过滤效率η₁和初始过滤阻力ρ₁；

步骤2：将颗粒物过滤滤材放入3m³试验舱中，次第加香烟点燃，运转净化设备，待舱内浓度达到或低于标准浓度后，静置30分钟，取出颗粒物过滤滤材；记录加入香烟支数，以70mg/支计算加入气态颗粒物质量；

步骤3：测试过滤香烟颗粒物后的过滤滤材的点烟后过滤效率η₂和点烟后过滤阻力ρ₂；

步骤4：依据公式：

计算颗粒物过滤滤材的单位面积累计净化量；

式中：P——每平方米累积净化量；

η₁——过滤滤材的初始过滤效率；

η₂——过滤滤材的点烟后过滤效率；

ρ₁——过滤滤材的初始过滤阻力；

ρ₂——过滤滤材的点烟后过滤阻力；

N——点烟数量，支；

ε——效率阈值取值0.45-0.55；

n——单根香烟颗粒物含量取值70mg。

2.根据权利要求1所述的快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，其特征在于：颗粒物洁净空气量的理论公式为：

Q_颗粒物＝Q_实际×η_次效率

式中：Q_颗粒物———颗粒物洁净空气量；

Q_实际———过滤器输出空气量；

η_效率———过滤器颗粒物一次过滤效率；

在净化器完全密封的理想状态下，净化器颗粒物一次效率等于颗粒物过滤滤材的一次效率。

3.根据权利要求1所述的快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，其特征在于：所述试验舱中点燃的香烟数为6-8支。

4.根据权利要求1所述的快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，特征在于：所述净化设备包括安装在机架(5)内的滤材锁紧框(2)、风扇(7)、风速测试仪(11)、过滤滤材。

5.根据权利要求4所述的快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，特征在于：所述风速测试仪(11)根据测得的风速提高或者降低风扇转速，使风量达到设定要求；评估装置的风量是过滤滤材面积换算的。

6.根据权利要求5所述的快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，特征在于：当空气净化器阻力增大1倍时，相应空气净化器的输出风量大于初始输出风量的一半。

7.根据权利要求3所述的快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，特征在于：过滤滤材颗粒物累计使用寿命效率阈值为滤材过滤效率效率降低至初始值的55％。

8.根据权利要求5所述的快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法，特征在于：所述过滤滤材的点烟后过滤效率的测试值η₂不大于过滤滤材的初始过滤效率的测试值η₁的65％。

9.将1-8任一项权利要求所述的快速评估滤材颗粒物累计净化量的方法用于空气净化器滤材的颗粒物累计净化量测量。

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