CN111306663A - 基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统和空气净化方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统和空气净化方法。该空气净化系统包括：气流引导装置；静电净化装置，包括用于将由所述气流引导装置引导的空气中的附着有细菌和/或病毒的颗粒物进行电离的电离部分和用于吸附电离后的带电颗粒物的吸附部分，以通过去除空气中的颗粒物来去除空气中的细菌和/或病毒，其中，所述电离部分的工作电压为7200V到9600V，且所述吸附部分的工作电压为4000V且对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于80％，其中，所述静电净化装置的臭氧发生量(30m3标准实验舱24小时累积量)小于0.01mg/m3。

Description

基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统和空气净化 方法
技术领域
本发明涉及空气净化领域，特别涉及基于细菌、病毒存在和传播状态的空气 净化系统和空气净化方法。
背景技术
1、基于通风净化理论研究滞后，存在方向性偏差。
对于复杂环境内的细菌、病毒的传播机理以及与之对应的净化技术储备不 足。
对于空气中传播的细菌、病毒的研究更多是针对单一细菌、病毒的生存机理 的研究，主要集中在某一病毒的发生、繁殖、致病机理上，对于其传播机理、传 播载体、营养载体的研究较少。目前，中央空调及通风系统中净化技术是实现室 内空间对细菌、病毒杀灭(去除)的最主要措施，甚至是唯一技术措施。但这方 面的研究和技术储备严重不足，技术措施单一，缺乏适应性。现行的净化理论体 系还存在严重误区。无法实现对病毒性传染疾病的快速有效应对。
具体来说，现行的空气净化技术措施中，对于空气中细菌、病毒的处理，还 是以杀灭作为最根本原则。我国现行的通风净化技术规范(措施)中，对于空气 中细菌、病毒的处理采用的技术措施主要是紫外线消毒办法，这种灭菌方法也是 医疗机构的普遍采用的消毒方法。但由于病毒、细菌的巨大差异性，以及紫外线 消毒所需要的苛刻使用条件，无法实现对大空间、工作人员密集场所的有效使用， 杀毒效果无法保证。
2、现行技术标准偏低，对于由细菌、病毒引发的严重传染性疾病的防护处 理应用缺少实际指导意义。
医学研究已经证明，细菌、病毒以超细微颗粒的形式存在，并附着在空气中 的超细微颗粒物，尤其是附着在由人体呼吸、体液排放等生命活动所产生的气溶 胶上(富含水分、蛋白质、有机物，粒径小于0.5微米)，进行繁殖和传播，并 依靠这些超细微颗粒物作为营养源和传播载体。根据现行的建筑暖通设计规范， 中央空调及通风系统中的空气净化设置还停留在舒适型空调净化的技术层面，即 使是规范最高标准配置(亚高效空气过滤器F7～F9或商用静电系统)，也只能净 化去除空气中大于2.5微米(极限到粒径1.0微米)颗粒物，而对于病毒颗粒及 病毒的载体、营养源等粒径小于0.3微米超细微颗粒物没有应对的技术措施，也 没有净化能力。目前已知的严重致命病毒的粒径都远小于0.3微米(如冠状病毒 SARS,粒径只有0.11微米；甲型流感病毒Influenza A virus，粒径0.098微米； 天花病毒Variola，粒径0.224微米)。
3、根据现行的技术标准相对应的技术措施及技术水平无法解决目前的室内 空气污染问题，而且存在巨大安全隐患。
对于细菌、病毒的处理，现行技术普遍采用的是紫外线或臭氧杀菌技术，技 术目标是把细菌、病毒杀死。紫外线、臭氧杀菌技术非常成熟，但有非常严格的 使用要求。如紫外线杀菌技术要实现基本的杀菌效果，对紫外线的强度、持续照 射时间、使用环境有非常明确的要求。在实际使用中，这些限制条件很难实现， 特别是持续照射时间根本无法保证(在紫外线照射强度足够，照射角度合适的前 提下，对不同细菌的、病毒实现彻底杀灭的持续照射时间0.3～10秒不等，医院 等医疗机构要求的持续照射时间40～60分钟)，实际上细菌、病毒经过紫外线消 毒设施时，不是被杀死，而是加快了细菌、病毒的变异速度，增加了细菌、病毒 的生命力，助长了传染病的发生。
因此，基于以上问题，需要改进的针对空气中细菌、病毒存在和传播状态的 有效空气净化理论体系和技术方案。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺陷和不足，提供新颖的和改进的 基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统和空气净化方法。
根据本发明的一方面，提供了一种基于细菌、病毒存在和传播状态的空气 净化系统，包括：气流引导装置；以及，静电净化装置，包括用于将由所述气流 引导装置引导的空气中的附着有细菌和/或病毒的颗粒物进行电离的电离部分和 用于吸附电离后的带电颗粒物的吸附部分，用于吸附电离后的带电颗粒物的吸附 部分，以通过去除空气中的颗粒物来去除空气中的细菌和/或病毒；其中，所述 电离部分的工作电压为7200V到9600V，且所述吸附部分的工作电压为3600V到 4800V，对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于80％；其中，所述静 电净化装置的臭氧发生量小于0.05mg/m3，所述臭氧发生量为30m3标准实验舱24 小时累积量。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统中，所述电离部分的 工作电压为8500V到8700V；所述对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率 大于95％；且，所述静电净化装置的臭氧发生量小于0.01mg/m3。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统中，所述气流引导装 置包括进风口和出风口，所述进风口和所述出风口设置为侧面进风且顶部出风。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统中，所述气流引导装 置包括波浪形的初效过滤网，所述初效过滤网的波浪形设置为引导气流45度转 向。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统中，所述气流引导装 置包括所述气流分配格栅，所述气流分配格栅具有30度导流隔板。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统中，所述电离部分的 极板间隙是32mm，且所述吸附部分的极板间隙是4mm。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于微粒的空气净化器，包括：壳体， 包括进风口和出风口；风机，用于引导空气从所述进风口流入并从所述出风口流 出；以及，静电净化装置，包括用于将由所述气流引导装置引导的空气中的附着 有细菌和/或病毒的颗粒物进行电离的电离部分和用于吸附电离后的带电颗粒物 的吸附部分；其中，所述电离部分的工作电压为7200V到9600V，且所述吸附部 分的工作电压为3600V到4800V，对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率 大于80％；其中，所述静电净化装置的臭氧发生量小于0.05mg/m3，所述臭氧发 生量为30m3标准实验舱24小时累积量。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化器中，所述电离部分的工 作电压为8500V到8700V；所述对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大 于95％；且，所述静电净化装置的臭氧发生量小于0.01mg/m3。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化器中，所述进风口设置在 所述壳体的侧面，且所述出风口设置为所述壳体的顶部。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化器中，所述进风口和所述 静电净化装置之间进一步设置有波浪形的初效过滤网，所述初效过滤网的波浪形 设置为引导气流45度转向。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化器中，所述初效过滤网和 所述静电净化装置之间进一步设置有气流分配格栅，所述气流分配格栅具有30 度导流隔板。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化器中，所述电离部分的极 板间隙是32mm，且所述吸附部分的极板间隙是4mm。
根据本发明的又一方面，提供了一种基于细菌、病毒存在和传播状态的空气 净化方法，包括：引导待净化空气进入；将待净化空气中的附着细菌和/或病毒 的颗粒物进行电离；以及，吸附待净化空气中的电离后的带电颗粒物，以通过去 除空气中的颗粒物来去除空气中的细菌和/或病毒；用于电离待净化空气的电压 为7200V到9600V，且用于吸附带电颗粒物的电压为3600V到4800V，对于小于 0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于80％；其中，吸附后的气体中的臭氧发 生量小于0.05mg/m3，所述臭氧发生量为30m3标准实验舱24小时累积量。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化方法中，用于电离待净化 空气的电压为8500V到8700V；对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大 于95％；且，吸附后的气体中的臭氧发生量小于0.01mg/m3。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化方法中，在引导待净化 空气进入之后和将待净化空气中的附着细菌和/或病毒的颗粒物进行电离之前进 一步包括：引导所述待净化空气的气流45度转向。
在上述基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化方法中，在引导所述待净 化空气的气流45度转向之后进一步包括：以具有30度导流隔板的气流分配格栅 引导气流，以使得：对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于95％；且， 吸附后的气体中的臭氧发生量小于0.001mg/m3。
本发明提供的基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化方法的空气净化系 统和空气净化方法，基于空气中的病毒和/或细菌存在和传播的状态为微粒状态， 以通过静电吸附的方式去除微粒，通过这样的方式有效地去除空气中的细菌和/ 或病毒，以实现空气净化。
附图说明
图1是根据本发明实施例的空气净化系统的示意性框图；
图2是根据本发明实施例的静电式空气净化器的分解结构示意图；
图3是图2中的部分零件组合后的分解结构示意图；
图4是图3组装后的截面结构示意图；
图5是图2完全组合后的立体结构示意图；
图6是图2中的静电除尘装置的分解结构示意图；
图7是图6组合后的立体结构示意图；
图8是根据本发明实施例的静电式空气净化器的高压电源的电路框图；
图9是根据本发明实施例的空气净化方法的示意性流程图。
具体实施方式
以下描述用于公开本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中 的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以 下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方 案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
以下说明书和权利要求中使用的术语和词不限于字面的含义，而是仅由本发 明人使用以使得能够清楚和一致地理解本发明。因此，对本领域技术人员很明显 仅为了说明的目的而不是为了如所附权利要求和它们的等效物所定义的限制本 发明的目的而提供本发明的各种实施例的以下描述。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个 实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可 以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限 制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称 为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离发明构思的 教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全 部组合。
在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用 的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术 语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、 操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、 操作、组件、元件或其组的存在或者附加。
包括技术和科学术语的在这里使用的术语具有与本领域技术人员通常理解 的术语相同的含义，只要不是不同地限定该术语。应当理解在通常使用的词典中 限定的术语具有与现有技术中的术语的含义一致的含义。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
原理概述
如上所述，在目前的空气净化器(空气净化系统)中，对于细菌、病毒的处 理，现行技术普遍采用的是紫外线或臭氧灭杀技术，技术目标是把细菌、病毒杀 死。
上述现有的空气净化方案的技术局限性明显。虽然，紫外线、臭氧杀菌技术 非常成熟，但有非常严格的使用要求。如紫外线杀菌技术要实现基本的杀菌效果， 对紫外线的强度、持续照射时间、使用环境有非常明确的要求，在民用空气净化 设备中，照射时间根本无法保证。在紫外线照射强度足够的前提下，对不同细菌 的、病毒实现彻底杀灭的持续照射时间0.3～10秒不等，医院等医疗机构要求的 持续照射时间40～60分钟。这些基本要求，在民用空气净化设备中根本无法实 现(根据民用空调的设计条件，要满足杀灭细菌病毒的基本照射时间要求，持续 照射风道长度至少要80米，实际情况根本无法实现)。实际情况是细菌、病毒经 过紫外线消毒设施时，不是被杀死，而是加快了细菌、病毒的变异速度，增加了 细菌、病毒的生命力，助长了传染病的发生。
以上现有方案的缺陷的根源在于缺乏对细菌、病毒存在和传播机理的研究， 造成技术的片面性，甚至是方向性错误。医学研究已经证明，细菌、病毒以超细 微颗粒的形式存在，并附着在空气中的超细微颗粒物，尤其是附着在由人体呼吸、 体液排放等生命活动所产生的气溶胶上(富含水分、蛋白质、有机物，粒径小于 0.5微米)，进行繁殖和传播，并依靠这些超细微颗粒物作为营养源和传播载体。 而现行的建筑暖通设计规范，中央空调及通风系统中的空气净化设置还停留在舒 适型空调净化的技术层面，即使是规范最高标准配置(亚高效空气过滤器F7～ F9或商用静电系统)，也只能净化去除空气中大于2.5微米(极限到粒径1.0微 米)颗粒物，而对于病毒颗粒及病毒的载体、营养源等粒径小于0.3微米超细微 颗粒物没有应对的技术措施，也没有净化能力。
本发明人根据大量的研究和实际项目的验证实验，针对上述现有的细菌、病 毒空气净化方案的不足，提出了基于细菌、病毒的存在状态和传播状态进行针对 性的技术匹配的空气净化理论和空气净化方案。
具体来说，空气中的所有的细菌、病毒不管种类有多少种，在空气中的存在 方式只有固态、固液混合及复合态存在方式(细菌、病毒本身是固态附着在空气 中的各种状态污染物上)。
基于此，对于细菌、病毒的去除处理，采用全新的理念和技术。所有的病毒 粒径都小于0.3微米的超细微颗粒物，病毒的生存、繁殖、传播需要由超细微颗 粒物作为载体和营养源(主要是人体生命活动如呼吸、体液排放所产生的大量含 有蛋白质等有机物的超细微颗粒物，粒径普遍小于0.5微米，这也就是人员密集 区域容易发生流感的传染性疾病的原因)。因此，只要将细菌、病毒赖以生存、 传播的载体去除，可以最大限度的抑制细菌、病毒的传播。同时，细菌、病毒在 电离过程中，可以改变细菌病毒的微电场环境，造成蛋白质变性，使细菌、病 毒失去活性，抑制了细菌、病毒的传染性。因此，对于细菌、病毒的处理，采用静电吸附技术。
空气中的细菌、病毒虽然以固态、固液混合形态存在，其本质是超细微颗粒 物(包括液滴)，因此，通过采用静电吸附技术，最大限度地提高电离效率、吸 附效率，来实现对超细微颗粒物形式的污染物的去除，便能够有效地去除空气中 大量的细菌和/或病毒。采用根据本发明的空气净化系统，可以实现对粒径小于 0.5/0.3微米超细微颗粒物的高效去除，单次循环计数法效率由行业传统技术的 30～50％提高到95％以上，这将在下面进行进一步具体说明。
通过这样的方式，基于本申请所提供的基于细菌、病毒存在和传播状态的空 气净化方案，将对于空气中的细菌、病毒由传统的技术杀灭升级为全面去除。并 且，由对单一细菌、病毒的针对性杀灭(现行的技术理论是：细菌、病毒不同， 技术措施要求不同)，升级为对多类细菌、病毒的统一去除(存在状态相同)。还 有，将复杂的技术措施升级为单一简单技术措施：多种细菌、病毒可以用同一技 术处理，不受细菌、病毒自身特点的影响，复杂问题简单化。并且，在电离过程 中附加对细菌、病毒活性的抑制，减少传染性。实验效果证明，其病毒、细菌防 范效果可控，能够有效的防范细菌、病毒的二次传染。
系统设计概述
如上所述，在本发明的空气净化方案中，核心是要实现小于0.3微米的附着 细菌和/或病毒的超细微颗粒物的高效去除。
这里，本领域技术人员可以理解，静电式空气净化器的净化效率主要是由净 化器的电离效率、吸附效率决定的。而净化器的电离效率、吸附效率又进一步由 放电电压、放电电流决定，即，放电电压越高，效率越高。但是，随着放电电压 的升高，同时也会使静电式空气净化器的二次污染物臭氧的发生量增加，并且使 得安全性和耐久性降低。因此，为了实现高效净化，静电式空气净化器的技术核 心是要实现工作电压、工作电流、净化效率、臭氧发生量的最终平衡，也就是说， 在实现尽量高的净化效率的同时，将臭氧发生量控制在可以接受的范围内(国标 0.16mg/m3)，同时兼顾产品的耐久性和安全性。
现有的静电式空气净化器的工作电压一般控制在5800～6200V，这对应的 0.5微米以下颗粒物的净化效率30～50％，臭氧发生量接近或超过国家标准，主 要取决于厂家的生产工艺。对于平衡的工作电压，可以称为拐点电压(即，当电 压再升高时，净化效率提高很有限，但臭氧发生量会急剧增加)，传统静电式空 气净化器的拐点电压大约在6200～6400V。
根据本发明的空气净化系统的系统设计通过改进净化气流的组织设计和离 子箱的结构设计，结合电流电压的控制设计，可以将电离电压提高到7200V～ 9600V，且更为优选的，7200V～9000V，且进一步优选地，8500～8700V。并且， 将吸附电压设置为3600V～4800V，且优选地，4000V。例如，在8500V～8700V 的电离电压，且4000V的吸附电压的情况下，静电式空气净化器的电离效率将提 高到99％以上，吸附效率提高到99％以上(从净化效率反推)，从而实现了0.3 微米颗粒物95％以上单次循环净化效率，和小于0.01mg/m3的臭氧发生量。另外， 即使对于7200V～9600V的拐点电压，0.3微米颗粒物的单次循环净化效率也可 以保证在80％以上，同时臭氧发生量可以有效地控制在小于0.05mg/m3(不到传 统静电式空气净化器1/5)。这样，剩余的臭氧可以通过综合气体处理系统完全降 解消除，最终实现0臭氧。
并且，除臭氧之外，带净化的空气中可能除了病毒和细菌之外，还存有其它 有害气体可通过后续的气体降解处理来去除。这里，为了保证气体降解的效率和 使用寿命，前端静电净化部分对小于0.3微米颗粒物的净化单次循环净化效率必 须要达到80％以上。若前端无法实现对颗粒物的高效净化，就有大量的颗粒物进 入后端的空气降解处理系统，造成催化剂中毒失效，丧失净化能力，而必须更换。
另外，根据本发明的空气净化系统的系统设计考虑了复杂使用环境下产品的 稳定性、耐久性问题。众所周知，在特定的使用环境下，污染物含量高、成分复 杂，并且，诸如野外的使用环境下，电场环境复杂紊乱，空气净化器产品的直接 表现是净化效率低，臭氧发生量高，并且耐久性、安全性差，例如，连续开机寿 命只能达到2～3年。
因此，综上所述，根据本发明的空气净化系统的系统设计主要考虑通过系统 设计实现超细微颗粒物的高效去除，例如，将小于0.3微米颗粒物的单次循环净 化效率由30～50％提升到80％以上，从而基于前述的空气净化原理完成污染物 的高效净化。
本发明提供了一种基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统，包括：
气流引导装置；
静电净化装置，包括用于将由所述气流引导装置引导的空气中的附着有细菌 和/或病毒的颗粒物进行电离的电离部分和用于吸附电离后的带电颗粒物的吸附 部分，以通过去除空气中的颗粒物来去除空气中的细菌和/或病毒。
其中，所述电离部分的工作电压为7200V到9600V，且所述吸附部分的工 作电压为3600V到4800V且对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于 80％；
其中，所述静电净化装置的臭氧发生量(30m3标准实验舱24小时累积量) 小于0.05mg/m3。
也就是说，根据本发明的空气净化系统可以包括各种空气净化装置，而不仅 限于传统的箱式空气净化器。总的来说，根据本发明的空气净化系统由用于引导 气流的气流引导装置和用于净化空气，具体来说，用于去除空气中的超细微颗粒 物的静电净化装置组成。
如上所述，为了实现对于小于0.3微米颗粒物的有效去除，根据本发明的空 气净化系统的电离电压需要设置为7200V以上，同时保证小于0.3微米颗粒物的 单次循环吸附效率大于80％。也就是说，如果空气净化系统的电离电压过低，则 无法实现超细微颗粒物，尤其是小于0.3微米颗粒物的有效吸附。而如果无法保 证小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于80％，则对于通过气流循环进行 空气净化的空气净化系统来说，也无法实现如上所述的通过去除空气中的超细微 颗粒物来去除空气中的颗粒物来去除空气中的细菌和/或病毒以实现空气净化的 效果。
同时，为了实现空气净化的目的，根据本发明的空气净化系统的静电净化装 置的臭氧发生量(30m3标准实验舱24小时累积量)需要小于0.05mg/m3。
因此，在根据本发明的空气净化系统中，为了基于如上所述的空气净化原理 实现空气的高效净化，需要同时满足空气净化系统的电离电压需要设置为7200V 以上，以及保证小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于80％这两个条件， 才能够实现小于0.3微米颗粒物的有效去除。同时，需要保证静电净化装置的臭 氧发生量(30m3标准实验舱24小时累积量)小于0.05mg/m3，即，空气净化系 统的电离电压低于上述静电式空气净化器的拐点电压，也能够实现空气的高效净 化。
为保证气体降解处理系统的效率和使用寿命，前端静电除尘部分对小于0.3 微米颗粒物的净化单次循环净化效率必须要达到80％以上。若前端无法实现对颗 粒物的高效净化，就有大量的颗粒物进入后端的空气降解处理系统，造成催化剂 中毒失效，丧失净化能力，而必须更换。
优选地，在根据本发明的空气净化系统中，所述电离部分的工作电压为8500V到8700V，且所述吸附部分的工作电压为4000V且对于小于0.3微米颗粒 物的单次循环吸附效率大于95％；其中，所述静电净化装置的臭氧发生量(30m3标准实验舱24小时累积量)小于0.01mg/m3。
这样，根据本发明的空气净化系统可以基于如上所述的空气净化原理，通过 对空气中包含的超细微颗粒物的高效去除，以去除空气中的颗粒物来去除空气中 的细菌和/或病毒来实现空气净化的整体性高效解决方案。
图1是根据本发明实施例的空气净化系统的示意性框图。如图1所示，根据 本发明实施例的空气净化系统100包括：气流引导装置110；静电净化装置120， 包括用于将由所述气流引导装置引导的空气中的附着有细菌和/或病毒的颗粒物 进行电离的电离部分121和用于吸附电离后的带电颗粒物的吸附部分122，以通 过去除空气中的颗粒物来去除空气中的细菌和/或病毒；气体降解装置130，用于 对静电净化装置净化后的气体中的有害成分进行催化降解处理；其中，所述电离 部分的工作电压为7200V到9600V，且所述吸附部分的工作电压为3600V到 4800V且对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于80％；其中，所述静 电净化装置的臭氧发生量(30m3标准实验舱24小时累积量)小于0.05mg/m3。
这里，本领域技术人员可以理解，根据本发明实施例的空气净化系统100中 的气体降解装置130不同于传统空气净化器中使用活性炭等的气体吸附装置，以 催化降解形式去除有害气体。并且，由于如上所述，静电净化装置120去除了大 部分的颗粒污染物，使得气体降解装置130能够有效地实现有害气体的催化降 解，同时不会影响催化剂的活性。
当然，本领域技术人员可以理解，根据本发明的空气净化系统可以实现为传 统的箱式空气净化器，下面，将对应用本发明的空气净化原理的空气净化器的具 体设计进行说明。
空气净化器的具体设计
图2是根据本发明实施例的静电式空气净化器的分解结构示意图。图3是图 1中的部分零件组合后的分解结构示意图。图4是图3组装后的截面结构示意图。 图5是图2完全组合后的立体结构示意图。如图2到图5所示，根据本发明实施 例的静电式空气净化器包括底板12、前盖2、后盖23、右侧板16、左侧板35和 面盖33。其中，前盖2、后盖23、右侧板16和左侧板35垂直于底板12的四边 设置，且在前盖2、后盖23、右侧板16和左侧板35围成的上口上设有面盖33。 此外，优选地，为了便于移动，在底板12的下底面上设置四个万向轮11。
在底板12、前盖2、后盖23、右侧板16、左侧板35和面盖33围成的腔室 中，从后盖23向着前盖2的方向依次设置有风道24、抽风机7、综合气体降解 处理系统6和10以及静电除尘装置5。抽风机7由风轮25和电机29组成，其 电源通过电源盒20与供电电源连接。该抽风机7固定在安装架1的靠近后盖23 的一侧。综合气体降解处理系统6和10固定在安装架1的靠近前盖2的一侧。 这里，为了实现其它有害气体的去除，综合气体降解处理系统是由多层分解过滤 网，如图2所示的两层分解过滤网6和10组成的综合气体降解处理系统，可以 用于进一步分解甲醛、甲苯、TVOC等气体污染物。
当然，本领域技术人员可以理解，取决于需要去除的气体污染物和分解过滤 网的类型，根据本发明实施例的静电式空气净化器可以设置有更多层的分解过滤 网。另外，每层分解过滤网可以用于去除一种或者几种气体污染物，或者几层分 解过滤网可以结合来去除一种或者几种气体污染物。并且，根据本发明实施例的 静电式空气净化器可以具有用于安装多个分解过滤网的安装机构，例如，卡扣、 插槽等。用户可以按照实际需要，自行安装所需的分解过滤网，从而使得根据本 发明实施例的静电式空气净化器可以适用于更多应用环境。
在静电除尘装置5和前盖2之间设有棚格盖4，一方面用于保护静电除尘装 置5，另一方面进一步去除较大的颗粒物。在棚格盖4和前盖2之间设置有初效 过滤网3。例如，该初效过滤网3可以是钢丝网，用于去除空气中较大的颗粒物。 进风口9设置在右侧板16和左侧板35上，用于从静电式空气净化器的侧面进风。 当然，本领域技术人员可以理解，进风口9也可以设置在静电式空气净化器的前 盖2上，或者设置在其他适当的位置。
出风口31设置在面盖33上，或者，设置在静电式空气净化器的其他适当的 位置。在运行时，通过抽风机7的作用，空气从进风口9进入静电式空气净化器， 依次通过初效过滤网3、棚格盖4、静电除尘装置5、综合气体降解处理系统6 和10，然后，从由上风道24和导风板(附图中未示出)构成的出风道从出风口 31排出。出风口31上可以设置有出风百叶13，用于调整出风方向。另外，优选 地，为了改善输出空气的质量，可以在出风道内另外设置负粒子发生器32，以 增加输出空气的负粒子含量。
在根据本发明实施例的静电式空气净化器中，优选地设置为侧面进风，顶部 出风。这是由于当空气净化器在室内使用时，通常将空气净化器设置为靠墙壁放 置，因此，根据本发明实施例的静电式空气净化器的顶部出风设计可以使得气流 沿墙壁上升，经屋顶到达对面墙壁，沿该墙壁下降，最后经地板返回该空气净化 器的侧面进风口。这样，空气净化器产生的气流可以完成在室内的有效循环，提 高空气净化的效率。
此外，上述静电式空气净化器中，初效过滤网3优选地设置为波浪形，这样 可以增加过流面积。同时，通过初效过滤网3设置为波浪形，可以实现气流的 45度转向，从而有效地降低气流中的大颗粒污染物的动能，使得气流分配更加 均衡。实验证明，通过初效过滤网3设置为波浪形，可以将洁净空气输出比率 (CADR)值提高3～5％。
并且，上述静电式空气净化器中，棚格盖4可以进一步具有气流分配的功能。 具体来说，棚格盖4设置有气流分配格栅，且格栅具有30度导流隔板，从而促 进气流的进一步允许分配，保证离子箱部分的过流气流均匀一致。实验证明，通 过棚格盖设置有具有30度导流隔板的气流分割格栅，可以将洁净空气输出比率 (CADR)值提高5～7％。
因此，通过根据本发明实施例的静电式空气净化器的气流组织形式的设计， 有利于气流的均匀分布，从而以保证离子箱的电离部分、吸附部分荷载的均匀分 布，实现各部分工作效率始终保持在设计峰值。
另外，优选地，为了对根据本发明实施例的静电式空气净化器进行控制，在 面盖33的下底面上设置有控制电路板34。当然，这里控制电路板34也可以设 置在静电式空气净化器的其它位置。并且，根据本发明实施例的静电式空气净化 器可以进一步包括空气质量传感器36，用于检测空气质量。并且，控制电路板 34可以设置为在空气质量低于预设的质量标准而需要进行过滤时，自动开启根 据本发明实施例的静电式空气净化器以对空气进行过滤。
图6是图2中的静电除尘装置的分解结构示意图。图7是图6组合后的立体 结构示意图。如图6和图7所示，上述静电式空气净化器的静电除尘装置5包括 集尘片支架51、第一正极高压集尘片组52、负极集尘片组53和第二正极高压电 离线54,。第一正极高压集尘片组52和负极集尘片组53分别设置在集尘片支架 51两侧，且交错地堆叠间隔布置。第二正极高压电离线54设置在第一正极高压 集尘片组52与集尘片支架51相对的一侧，且第二正极高压电离线54的通电电 压大于第一正极高压集尘片组52的通电电压。举例来说，采用平板双静电技术， 第二正极高压电离线54上的通电电压为8千伏正压，且在第一正极高压集尘片 组52上的通电电压为4千伏正压。这样，通过第二正极高压电离线54上的8千 伏正压，可以将较大的尘埃电离成更细小的颗粒物并使其带上正负电荷后被集尘 片所吸附，不仅整体除尘效果好而且可以杀菌。此外，高压电源盒38用于分别 向第一正极高压集尘片组52和第二正极高压电离线54提供不同幅度的电压。在 集尘片支架51上设置有高压电离线触点55和正极高压集尘片组触点56，其中， 高压电离线触点55将高压电源盒38的第二高压与第二正极高压电离线54连接， 而正极高压集尘片组触点56将高压电源盒38的第一高压与第一正极高压集尘片 组52连接。第二正极高压电离线54和第一正极高压集尘片组52的另一端接地 形成回路。
如上所述，静电式空气净化器的净化效率主要由静电除尘装置5的电离效率 和吸附效率决定，而静电除尘装置5的电离效率和吸附效率又由放电电压和放电 电流决定，即放电电压越高，效率越高。但是，高放电电压可能使静电式空气净 化器的二次污染物臭氧的发生量增加，使得安全性和耐久性较低。因此，静电式 空气净化器需要实现工作电压、工作电流、净化效率、臭氧发生量的最终平衡， 在实现尽量高的净化效率的同时，将臭氧发生量控制在可以接受的范围(例如， 国标为0.16mg/m3)，同时要兼顾产品的耐久性和安全性。
现有的静电式空气净化器的工作电压一般控制在5800～6200V，对应的0.5 微米以下颗粒物的净化效率30～50％，臭氧发生量接近或超过国家标准，主要取 决于厂家的生产工艺。此工作电压可称为拐点电压(即，当电压再升高时，净化 效率提高很有限，但臭氧发生量会急剧增加)，现有的静电式空气净化器的拐点 电压大约在6200～6400V。
在根据本发明实施例的静电式空气净化器中，静电除尘装置5采用双极双电 压，先电离后吸附，电离段电压为8000V左右，吸附段电压为4000V左右。其 中，电离段的8000V左右的电压能够有效提高电离效率，而吸附段的4000V左 右的电压有利于降低臭氧释放量。
此外，在根据本发明实施例的静电式空气净化器中，电离段的极板间隙被适 当加宽到32mm，而吸附段的极板间隙被适当减小到4mm。
图8是根据本发明实施例的静电式空气净化器的高压电源的电路框图。如图 8所示，该高压电源能够实现恒流限压和自动补压功能，包括电源输入处理电路、 高频震荡电路、升压变压器电路、倍压整流电路、电流检测电路、电压检测电路、 PID调节器、故障处理电路和综合处理电路。
其中，电源通过电源输入处理电路、高频振荡电路、升压变压器电路和倍压 整流电路后得到高压输出。该倍压整流电路能够得到不同倍数的电压，以提供给 第一正极高压集尘片组52和第二正极高压电离线54。通过采用自动补压功能， 根据本发明实施例的静电式空气净化器在初始工作时工作电压较低，随着集尘的 增加电压逐步升高，以弥补因为被灰尘覆盖而导致的效率损失，从而保证了高效 率和效率高恒定，且空气净化器可以一直保持在净化峰值。
此外，电流检测电路和电压检测电路对倍压整流电路的输出进行检测，分别 通过PID调节器结合给定的电流、电压控制综合处理电路工作。电流检测电路和 电压检测电路的输出还连接到故障处理电路，通过故障处理电路控制综合处理电 路工作。综合处理电路将电流、电压的检测结果反馈到电源输入处理电路，形成 闭环控制，以实现恒流限压功能。这样，可以进一步减少拉弧打火，大大降低了 臭氧产生量，并增加了空气净化器的环境适用性。此外，根据本发明实施例的静 电式空气净化器的净化效率几乎不受环境温湿度的影响，净化效率恒定。
因此，根据本发明实施例的静电式空气净化器的高压电源可以在实现高压输 出的同时，保证电离部分、吸附部分始终处于稳定工作状态，当外部环境发生变 化时，特别是污染物浓度发生变化时，将外部环境影响降低到最小，同时有效降 低臭氧的发生量。
因此，根据本发明实施例的静电式空气净化器的高压电源可以具有智能电路 控制系统，结合自动补压技术的应用，具有检测、计算、输出调整功能，实时检 测电压、电流的输出情况，实时调整高压输出，保持效率始终处于峰值。
通过上述优化，根据本发明实施例的静电式空气净化器可以在显著提高微粒 的净化效率的同时大大减少臭氧的发生量，经过测量，根据本发明实施例的静电 式空气净化器可以在对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于96％的同 时，吸附后的气体中的臭氧发生量小于0.001mg/m3(30m3标准实验舱24小时累 积量)。
空气净化方法
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种基于细菌、病毒存在和传播状态 的空气净化方法，包括：引导待净化空气进入；将待净化空气中的附着有细菌和 /或病毒的空气中的颗粒物进行电离；以及，吸附待净化空气中的电离后的带电 颗粒物以通过去除空气中的颗粒物来去除空气中的细菌和/或病毒；用于电离待 净化空气的电压为7200V到9600V，且用于吸附带电颗粒物的电压为3600V到 4800V，对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于80％；其中，吸附后 的气体中的臭氧发生量小于0.05mg/m3，所述臭氧发生量为30m3标准实验舱24 小时累积量。
图9是根据本发明实施例的空气净化方法的示意性流程图。如图9所示，根 据本发明实施例的空气净化方法包括：S201，引导待净化空气进入；S202，将待 净化空气中的附着有细菌和/或病毒的空气中的颗粒物进行电离；以及，S203， 吸附待净化空气中的电离后的带电颗粒物以通过去除空气中的颗粒物来去除空 气中的细菌和/或病毒；其中，用于电离待净化空气的电压为7200V到9600V， 且用于吸附带电颗粒物的电压为3600V到4800V，对于小于0.3微米颗粒物的单 次循环吸附效率大于80％；其中，吸附后的气体中的臭氧发生量小于0.05mg/m3， 所述臭氧发生量为30m3标准实验舱24小时累积量。
也就是说，在根据本发明实施例的空气净化方法中，是基于之前所述的发明 原理：绝大部分空气中的病毒和/或细菌存在和传播的状态为微粒状态，再以通 过静电吸附的方式去除微粒，以通过去除空气中的颗粒物来去除空气中的细菌和 /或病毒。关于这方面的细节已经在上面进行了详细描述，因此在这里不再赘述。
在上述基于病毒、细菌存在和传播的状态的空气净化方法中，用于电离待净 化空气的电压为8500V到8700V；对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率 大于95％；且，吸附后的气体中的臭氧发生量小于0.01mg/m3。
在上述基于病毒、细菌存在和传播的状态的空气净化方法中，在引导待净化 空气进入之后将待净化空气中的颗粒物进行电离之前进一步包括：引导所述待净 化空气的气流45度转向。
在上述基于病毒、细菌存在和传播的状态的空气净化方法中在引导所述待净 化空气的气流45度转向之后进一步包括：以具有30度导流隔板的气流分配格栅 引导气流，以使得：对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于95％；且， 吸附后的气体中的臭氧发生量小于0.001mg/m3。
本发明提供的基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统和空气净化方 法，按照绝大部分空气中的病毒和/或细菌存在和传播的状态为微粒状态的基本 事实，通过静电吸附的方式去除微粒，去除空气中的颗粒物来去除空气中的细菌 和/或病毒。
并且，本发明提供的基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统和空气 净化方法通过改进气流组织形式和离子箱结构设计，并采用改进的高压电源，可 以显著提高静电式空气净化器的拐点电压，实现高空气净化效率。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为 举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及 结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离该原理下，本发明的实施方式可 以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统，包括：
气流引导装置；以及
静电净化装置，包括用于将由所述气流引导装置引导的空气中的附着有细菌和/或病毒的颗粒物进行电离的电离部分和用于吸附电离后的带电颗粒物的吸附部分，以通过去除空气中的颗粒物来去除空气中的细菌和/或病毒；
其中，所述电离部分的工作电压为7200V到9600V，且所述吸附部分的工作电压为3600V到4800V，对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于80％；
其中，所述静电净化装置的臭氧发生量小于0.05mg/m3，所述臭氧发生量为30m3标准实验舱24小时累积量。
2.权利要求1所述的基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统，其特征在于，
所述电离部分的工作电压为8500V到8700V；
所述对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于95％；且
所述静电净化装置的臭氧发生量小于0.01mg/m3。
3.根据权利要求1或2所述的基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统，其特征在于，
所述气流引导装置包括进风口和出风口，所述进风口和所述出风口设置为侧面进风且顶部出风。
4.根据权利要求1或2所述的基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统，其特征在于，
所述气流引导装置包括波浪形的初效过滤网，所述初效过滤网的波浪形设置为引导气流45度转向。
5.根据权利要求1或2所述的基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统，其特征在于，
所述气流引导装置包括所述气流分配格栅，所述气流分配格栅具有30度导流隔板。
6.根据权利要求1或2所述的基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化系统，其特征在于，
所述电离部分的极板间隙是32mm，且所述吸附部分的极板间隙是4mm。
7.一种基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化方法，包括：
引导待净化空气进入；
将待净化空气中的附着细菌和/或病毒的颗粒物进行电离；以及
吸附待净化空气中的电离后的带电颗粒物，以通过去除空气中的颗粒物来去除空气中的细菌和/或病毒；
其中，用于电离待净化空气的电压为7200V到9600V，且用于吸附带电颗粒物的电压为3600V到4800V，对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于80％；
其中，吸附后的气体中的臭氧发生量小于0.05mg/m3，所述臭氧发生量为30m3标准实验舱24小时累积量。
8.根据权利要求7所述的基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化方法，其特征在于，
用于电离待净化空气的电压为8500V到8700V；
对于小于0.3微米颗粒物的单次循环吸附效率大于95％；且
吸附后的气体中的臭氧发生量小于0.01mg/m3。
9.根据权利要求7或8所述的基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化方法，其特征在于，在引导待净化空气进入之后和将待净化空气中的附着细菌和/或病毒的颗粒物进行电离之前进一步包括：
引导所述待净化空气的气流45度转向。
10.根据权利要求7或8所述的基于细菌、病毒存在和传播状态的空气净化方法，其特征在于，在引导所述待净化空气的气流45度转向之后进一步包括：
以具有30度导流隔板的气流分配格栅引导气流。
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