CN109577815A - 一种自动除霾窗 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动除霾窗,包括位于两端的玻璃和位于玻璃内层的除霾核心部分,所述除霾核心部分由两个极性相反的电极组成,其中一个电极为电晕极,另一个为集尘极,所述电晕极为线状电极,集尘极为板状电极,工作时在电晕极和集尘极之间施加直流高压电,使电晕极发生电晕放电,在电晕极周边形成电晕区。通过在玻璃内设置电晕极和集尘极,通过电晕放电使电晕区内生成大量的自由电子和正离子,通过电场力的作用使得颗粒带电并向集尘极聚集,进行除尘工作,在开窗通风时对空气中的霾进行清洁,使得空气得到净化,除霾效率更高,能够处理的霾中颗粒物粒径范围更广,除霾效果更好。

Description

一种自动除霾窗
技术领域
本发明涉及环境保护领域,尤其涉及一种自动除霾窗。
背景技术
霾是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体,使空气浑浊,水平能见度降低到10km以下的一种天气现象,霾一般呈乳白色,它使物体的颜色减弱,使远处光亮物体微带黄红色,而黑暗物体微带蓝色。霾的核心物质是空气中悬浮的颗粒物,尺寸小(一般粒径<10μm,又称为可吸入颗粒物或PM10),不能用肉眼分辨;霾也比较轻,他们在空气中可以漂浮几小时,甚至几年,可以飞得很远,甚至可随气流环绕全球运动。空气中颗粒物对光有一定的散射和吸收作用,浓度越高对光的散射和吸收作用就越强,所以颗粒物数量增加会导致能见度的降低。近些年来,随着“霾”天气现象出现频率越高,导致空气质量指数AQI越高。10μm 以下的可吸入颗粒物(即PM10)可进入鼻腔, 7μm 以下的可吸入颗粒物可进入咽喉,小于2.5μm 的细颗粒物(PM2.5)则可深达肺泡并沉积,进而进入血液循环,可能导致与心和肺的功能障碍有关的疾病。霾中含有数百种大气化学颗粒物质。治理雾霾已经成为中国政府的重点工作,如何有效控制雾霾,已经成为当务之急。
室内外通风换气是改善室内空气质量的一种方法,如果室外空气污染比较严重,通入室内的新鲜空气对室内的空气质量改善没有太大的帮助。使用空气净化设备是一种常见改善室内空气质量的方法。空气净化器能够过滤空气中的一些固体颗粒物和部分有害气体,是室内空气的内循环,没有新鲜空气进入室内,长期如此会导致含氧量越来越低,不适合人类呼吸。如果能设计一款除霾窗在雾霾天气时能净化被污染的空气,将净化后的新鲜空气源源不断地引入室内,那么将解决这一问题。
根据解广润所著的高压静电除尘中,各种除尘技术的性能及优缺点对比分析表,从集尘率(80%-99.9%)和能处理颗粒物的粒度(0.05μm-20μm)角度看,高压静电除霾技术适合于除霾窗选用。
姜绍君所著的智能雾霾窗的设计中的智能雾霾窗根据室外空气的PM2.5浓度检测结果决定何时开关窗,防止雾霾颗粒物进入室内对人体造成危害,存在雾霾天无法除霾的问题;陈浩浩所著的基于STC89C52单片机智能防雾霾窗的设计中的智能防雾霾窗根据检测室外空气的PM2.5浓度,调节室内外的空气流通速度,利用HEPA滤网过滤PM2.5,实现室内室外空气交换。存在过滤网易堵塞问题;陈瑛所著的太阳能智能除霾窗的设计与研究中的智能除霾窗采用的方案是由窗外抽进来的空气,先经过鱼缸中的水首次净化,再依托观赏鱼缸上的飘窗,利用工业级HEPA 滤网、高效活性炭滤网和二氧化钛滤网过滤雾霾颗粒,实现了对室外空气的净化。这是一种分体式设计,严格来说不是利用室内室外之间的窗户来除霾。防尘窗(申请号200810018861.7)采用的是过滤的方式实现除霾,存在防尘层易堵塞问题;室内空气净化隔尘玻璃窗(申请号2013101787791)通过内、外导流玻璃与主导流玻璃形成锯齿交错的气流通道将流通空气引向集水盒的水面,通过驱动风水轮与导流罩吸尘再采用集水盒内的特殊药水消毒空气,存在配备额外水路和无法去除PM10等小颗粒物的问题;防雾霾窗户(申请号2014101585830)利用超声雾化器产生的微细水雾,使空气的颗粒物PM2.5 加速沉降,并利用负离子发生器产生的大量负离子清除空气中的正离子及较大颗粒污染物。存在定期加水和负电性颗粒物无法去除,除霾效率不高的问题;隔尘窗(申请号2005202000233)利用高电位的电场力吸附灰尘,相当于带电的纱窗,吸尘效果不佳。
发明内容
为解决上述问题,本发明的目的提供一种自动除霾窗,通过电晕放电使电晕区内生成大量的自由电子和正离子,以及由自由电子附着而带负电的气体分子—负离子。正离子在电场力的作用下向电晕极运动。自由电子和负离子在电场力的作用下向集尘极移动,充满到两极间的绝大部分空间。当脏空气通过这个电场空间时,充满在空间的自由电子和负离子将与脏空气中的颗粒物碰撞并附着在颗粒物上使之带电,形成带负电的粒子。由于在静电场中作用在荷电粒子上的电场力比重力大得多。所以在电场力的作用下,这些带负电的粒子将被驱往集尘极,放出所带电荷而沉积在集尘极上。
本发明提供一种自动除霾窗,包括玻璃和位于玻璃内层的除霾核心部分,所述除霾核心部分由两个极性相反的电极组成,其中一个电极为电晕极,另一个为集尘极,所述电晕极为线状电极,集尘极为板状电极,工作时在电晕极和集尘极之间施加直流高压电。
进一步改进在于:所述集尘极为网状电极,且电晕极和集尘极固定在双层玻璃夹层中。
进一步改进在于:所述电晕极使用钼丝作为制造材料,且集尘极的丝径大于电晕极的丝径。
进一步改进在于:所述玻璃和电晕极及集尘极采用在玻璃成型过程中把金属浆料烧结在玻璃表面的技术完成制备。
进一步改进在于:所述玻璃和电晕极及集尘极采用在玻璃生产过程中,把作为电晕极、集尘极的金属丝网压到玻璃中,同时金属丝网局部半露出玻璃单面表面,另一面仍保持玻璃完整平面,使得集尘极、电晕极与玻璃绝缘层完美的结合在一起。
进一步改进在于:所述玻璃旁装有静音风扇,通过静音风扇加大空气流通速度。
进一步改进在于:所述电晕极和集尘极的间距为5~20mm。
进一步改进在于:所述电晕极和集尘极的结构可互换,即电晕极为网状电极,集尘极为线状电极。
进一步改进在于:所述电晕极和集尘极的数量至少为一层,且根据电晕极的层数对玻璃的层数进行增加。
进一步改进在于:所述玻璃上设置有透光绝缘材料作为支撑层。
按照进风方向布置多个平行静电场,静电场的长度远超过普通窗户的厚度,市场很难接受这样的产品。因此转变平行板静电场的角度,使平行板静电场与进风方向垂直。这样就可以解决平行板长度太长与除霾窗有限厚度的矛盾。为了确保使用者的安全,需把电晕极和集尘极固定在窗户的双层玻璃夹层中。可这严重影响了透光性,模仿网状纱窗结构,把集尘板改造成网状,使它可以很好的透光。至此,在没有显著增加除霾窗厚度的前提下,把除霾窗核心部分高压静电场与窗户的主体玻璃有机的结合在一起,解决了空间的问题。
考虑到电晕放电的特点,选择钼丝网等材料作为电晕极,集尘极的丝径要大于电晕极的丝径。
为了降低静电电压,尽量减小电晕极和集尘极之间的距离,严格控制电晕极和集尘极之间的距离的均匀性,目前设计距离是5mm-20mm,同时要兼顾空气的流通速度。
为了便于空气流经静电场,外层玻璃下部悬空,内层玻璃上部悬空,内外层玻璃成中心对称,这样空气可以完全穿过静电场,同时也可以防止雨水流入静电场中。
由于内外层玻璃之间距离小,空气流通速度会受到影响,因此须在内层玻璃上部悬空处安装多个小的静音风扇,加大空气流通速度,增强其透气性,确保气流分布均匀,提高除霾效率。
为了降低金属丝网与玻璃的固定难度,提高金属丝网的平整率,借鉴汽车后挡风加热玻璃模式,采用在玻璃成型过程中把金属浆料烧结在玻璃表面的技术。这样使得集尘极、电晕极与玻璃绝缘层牢固的结合在一起,可以确保电晕极和集尘极之间的距离的均匀性,长时间使用也不存在电晕极、集尘极局部与绝缘层脱落的风险。
如果在玻璃生产过程中,把作为电晕极、集尘极的金属丝网压到玻璃中,同时金属丝网局部半露出玻璃单面表面,另一面仍保持玻璃完整平面,这样使得集尘极、电晕极与玻璃绝缘层完美的结合在一起。当玻璃破损时,产生“藕断丝连”的效应,这样可以进一步提高防霾窗的安全性和防盗功能。
本发明的有益效果:通过在玻璃内设置电晕极和集尘极,通过电晕放电使电晕区内生成大量的自由电子和正离子,通过电场力的作用使得颗粒带电并向集尘极聚集,进行除尘工作,在开窗通风时对空气中的霾进行清洁,使得空气得到净化,除霾效率更高,能够处理的霾中颗粒物粒径范围更广,除霾效果更好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中:1-玻璃,2-电晕极,3-集尘极,4-静音风扇。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1所示,本实施例提供本发明提供一种自动除霾窗,包括玻璃1和位于玻璃1内层的除霾核心部分,所述除霾核心部分由两个极性相反的电极组成,其中一个电极为电晕极2,另一个为集尘极3,所述电晕极2为线状电极,集尘极3为板状电极,工作时在电晕极2和集尘极3之间施加直流高压电。所述集尘极3为网状电极,且电晕极2和集尘极3固定在双层玻璃1夹层中。所述电晕极2使用钼丝作为制造材料,且集尘极3的丝径大于电晕极2的丝径。所述玻璃1和电晕极2及集尘极3采用在玻璃成型过程中把金属浆料烧结在玻璃表面的技术完成制备。所述玻璃1和电晕极2及集尘极3采用在玻璃生产过程中,把作为电晕极2、集尘极3的金属丝网压到玻璃中,同时金属丝网局部半露出玻璃单面表面,另一面仍保持玻璃完整平面,使得集尘极3、电晕极2与玻璃1绝缘层完美的结合在一起。所述玻璃1旁装有静音风扇4,通过静音风扇4加大空气流通速度。所述电晕极2和集尘极3的间距为12mm。所述电晕极2和集尘极3的结构可互换,即电晕极2为网状电极,集尘极3为线状电极。所述玻璃1上设置有透光绝缘材料作为支撑层。
通过在玻璃1内设置电晕极2和集尘极3,通过电晕放电使电晕区内生成大量的自由电子和正离子,通过电场力的作用使得颗粒带电并向集尘极3聚集,进行除尘工作,在开窗通风时对空气中的霾进行清洁,使得空气得到净化,除霾效率更高,能够处理的霾中颗粒物粒径范围更广,除霾效果更好。

Claims (10)

1.一种自动除霾窗,包括玻璃(1)和位于玻璃(1)内层的除霾核心部分,其特征在于:所述除霾核心部分由两个极性相反的电极组成,其中一个电极为电晕极(2),另一个为集尘极(3),所述电晕极(2)为线状电极,集尘极(3)为板状电极,工作时在电晕极(2)和集尘极(3)之间施加直流高压电。
2.如权利要求1所述的一种自动除霾窗,其特征在于:所述集尘极(3)为网状电极,且电晕极(2)和集尘极(3)固定在双层玻璃(1)夹层中。
3.如权利要求1或2所述的一种自动除霾窗,其特征在于:所述电晕极(2)使用钼丝作为制造材料,且集尘极(3)的丝径大于电晕极(2)的丝径。
4.如权利要求1所述的一种自动除霾窗,其特征在于:所述玻璃(1)和电晕极(2)及集尘极(3)采用在玻璃成型过程中把金属浆料烧结在玻璃表面的技术完成制备。
5.如权利要求1所述的一种自动除霾窗,其特征在于:所述玻璃(1)和电晕极(2)及集尘极(3)采用在玻璃生产过程中,把作为电晕极(2)、集尘极(3)的金属丝网压到玻璃中,同时金属丝网局部半露出玻璃单面表面,另一面仍保持玻璃完整平面,使得集尘极(3)、电晕极(2)与玻璃(1)绝缘层完美的结合在一起。
6.如权利要求1所述的一种自动除霾窗,其特征在于:所述玻璃(1)旁装有静音风扇(4),通过静音风扇(4)加大空气流通速度。
7.如权利要求1所述的一种自动除霾窗,其特征在于:所述电晕极(2)和集尘极(3)的间距为5~20mm。
8.如权利要求1所述的一种自动除霾窗,其特征在于:所述电晕极(2)和集尘极(3)的结构可互换,即电晕极(2)为网状电极,集尘极(3)为线状电极。
9.如权利要求1或8所述的一种自动除霾窗,其特征在于:所述电晕极(2)和集尘极(3)的数量至少为一层,且根据电晕极(2)的层数对玻璃(1)的层数进行增加。
10.如权利要求9所述的一种自动除霾窗,其特征在于:所述玻璃(1)上设置有透光绝缘材料作为支撑层。
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