CN111795439A

CN111795439A - 用于有害气体的空气净化系统和空气净化方法

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Publication number: CN111795439A
Application number: CN201910274274.2A
Authority: CN
Inventors: 刘庆军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2020-10-20

Abstract

本申请提供了一种空气净化系统和空气净化方法，其包括：颗粒物聚合装置，包括用于向包含有害气体的空间内提供用于吸附所述有害气体的粒子，以通过所述粒子与有害气体之间的聚合，获得附载有所述有害气体的颗粒物；气流引导装置；以及，静电净化装置，包括用于将空气中附载有所述有害气体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去除空气中的有害气体，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

用于有害气体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，特别涉及用于有害气体的空气净化系统和空气净化方法。

背景技术

随国家综合实力的快速增强，各类建筑层出不穷，尤其是越来越多的如地铁、隧道、深层矿井、大型地下深层实验室、地下人防、地下军事设施等大型深层密闭工程出现，氡气及其子体的污染成为地下空间的最主要污染源之一，严重影响到空间内作业(工作)人员的身体健康，也是空间空气污染治理的重点。

氡气及其子体的危害：氡是世界卫生组织(WHO)公布的19种主要致癌物质之一,是仅次于香烟引起人类肺癌的第二大元凶；国际癌症研究署(IARC)认为氡及其子体是人类的致癌因子,无阈值；联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)估计，来自天然的辐射对公众的年有效剂量为2.4mSv，其中氡及其子体的贡献占54％。并且，研究表明,氡的生物学效应主要集中在呼吸道肿瘤、肺纤维化、肺气肿和寿命减少方面。由于氡及其子体的严重危害，对于氡及其子体的高效去除也成为各国技术研究的重点。

目前，对于氡及其子体的去除，采用最多的也是最有效的方法是对空间的强制通风，通过通风将室内的氡及其子体排到室外，以降低空间内氡及其子体的浓度，实现室内空间空气的有效净化。强制通风方式要实现空间的全面净化，需要很大的通风量，相对应的是很高的能耗；通风系统包括风道所占用的空间以及造价提升，限制了该技术的实际使用。同时，还有大量的特殊工程，其使用性质决定了根本不具备设置全面通风系统的条件，有的即使安装有全面通风系统，但是因使用条件的限制，通风系统无法全时段运行，造成室内空气环境无法保证。

除强制通风系统外，对于空间内氡及其氡子体的去除，活性炭吸附是技术成熟应用最为广泛净化方式。但由于活性炭吸附受温度、湿度、压力、污染物成分(很多环境中，除了氡及其子体的污染物，还并存大量其他污染物)浓度等因素的影响，会影响吸附效果。同时，活性炭还有易饱和的特点，活性炭饱和后必须更换或再生，成本很高。目前，活性炭吸附的实际应用只能用于局部小空间的防护，以及单体(防毒面具)的安全防护，无法实现大空间的全面防护。

其他也出现过针对氡及其子体的空气净化技术，包括静电吸附、滤网的过滤技术，但因实际使用效果很不理想，不具备实际使用价值。

对于氡及其子体的有效净化，特别是不具备强制通风条件的地下封闭空间的氡及其子体的有效去除，始终未能很好的解决，已经成为一个世界性难题。

因此，基于以上问题，需要改进的空气净化方案。

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用于有害气体的空气净化系统和空气净化方法。

根据本发明的一方面，提供了一种用于有害气体的空气净化系统，包括：颗粒物聚合装置，用于向包含有害气体的空间内提供用于吸附所述有害气体的粒子，以通过所述粒子与有害气体之间的聚合，获得附载有所述有害气体的颗粒物；气流引导装置；以及，静电净化装置，包括用于将空气中附载有所述有害气体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去除空气中的有害气体；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。

在上述用于有害气体的空气净化系统中，所述颗粒物聚合装置包括：带电粒子提供单元，用于向含有有害气体的空间内提供带电粒子，以通过所述带电粒子与附载所述有害气体的颗粒物之间的聚合，增加附载所述有害气体的颗粒物的粒径。

在上述用于有害气体的空气净化系统中，所述颗粒物聚合装置包括：吸附粒子提供单元，用于向含有有害气体的空间内提供吸附粒子，以通过所述吸附粒子附载所述有害气体，增加附载所述有害气体的颗粒物的粒径。

在上述用于有害气体的空气净化系统中，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。

在上述用于有害气体的空气净化系统中，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。

在上述用于有害气体的空气净化系统中，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。

在上述用于有害气体的空气净化系统中，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。

在上述用于有害气体的空气净化系统中，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。

在上述用于有害气体的空气净化系统中，所述带电粒子提供单元选自负氧离子发生器、低温等离子发生器和氢氧基电离发生器中的任意一种或几种的组合。

在上述用于有害气体的空气净化系统中，所述吸附粒子提供单元包括用于向含有所述有害气体的空间内提供气溶胶的气溶胶发生器，以通过气溶胶吸附所述有害气体，增加附载所述有害气体的颗粒物的粒径。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于有害气体的空气净化方法，包括：向含有有害气体的空间内提供用于吸附所述有害气体的粒子，以通过所述粒子与有害气体之间的聚合，获得附载有所述有害气体的颗粒物；引导待净化空气进入；将空气中附载有所述有害气体的颗粒物进行电离；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去除空气中的有害气体，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，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。

在上述用于有害气体的空气净化方法中，向含有有害气体的空间内提供用于吸附所述有害气体的粒子，以通过所述粒子与有害气体之间的聚合，获得附载有所述有害气体的颗粒物，包括：向含有有害气体的空间内提供带电粒子，以通过所述带电粒子与附载所述有害气体的颗粒物之间的聚合，增加附载所述有害气体的颗粒物的粒径。

在上述用于有害气体的空气净化方法中，向含有有害气体的空间内提供用于吸附所述有害气体的粒子，以通过所述粒子与有害气体之间的聚合，获得附载有所述有害气体的颗粒物，包括：向含有所述有害气体的空间内提供气溶胶，以通过气溶胶吸附所述有害气体，增加附载所述有害气体的颗粒物的粒径。在上述用于有害气体的空气净化方法中，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。

在上述用于有害气体的空气净化方法中，在引导待净化空气进入之后以及将待净化空气中附载有所述有害气体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。

在上述用于有害气体的空气净化方法中，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。

本发明提供的用于有害气体的空气净化系统和空气净化方法，其首先通过外在干预将纳米级别的有害气体及其子体聚合成体积较大的微米级别的颗粒物，进而通过优化的对微米级别的超细微颗粒物的静电净化技术对附载有所述有害气体的颗粒物进行净化处理，以对空间内的有害气体污染进行高效地净化。

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空气净化系统的结构示意图；

图2A是根据本发明实施例的空气净化系统的另一结构示意图；

图3是根据本发明实施例的所述空气净化系统中静电式空气净化器的分解结构示意图；

图4是图3中的部分零件组合后的分解结构示意图；

图5是图4组装后的截面结构示意图；

图6是图3中的静电除尘装置的分解结构示意图；

图7是图6完全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，目前，对于氡及其子体的去除，现有采用最多的两种处理方法为强制通风和活性炭吸附，但是，这两种处理方法对于氡及其子体的有效净化，特别是不具备强制通风条件的地下封闭空间的氡及其子体的有效去除，始终未能很好的解决。

以上现有方案的缺陷的根源在于现行针对于空间内氡及其子体空气净化理论(技术体系)存在问题。主要表现在两方面：

第一，基于空间内氡及其子体净化理论研究，存在方向性偏差。具体地，现在的理论研究更多的是基于氡及其子体的致病性以及在空气中的结合态、未结合态的研究，都是基于氡及其子体本身特性的研究，虽然这些都是空气净化理论的依据和基础，但是缺少从空气净化的方向上去研究的理论支持。

第二，现行空气净化技术标准偏低，对于由氡及其子体的净化处理用缺少实际指导意义。具体来说，氡子体在空气中以两种形态存在：一部分与空气中的气溶胶相结合，成为结合态氡子体，另一部分以单个粒子形态存在，粒径在5纳米以下，成为未结合态氡子体。并且，氡及其子体在空间内的存在方式非常复杂，与室内环境及室内作业人员的状态有非常强的关联性：没有人员、无工作设备运行(或设备运行，但未对室内热湿环境产生影响)的相对洁净的室内空间，气溶胶含量很低(低于10000cm^-3)氡及其子体的非结合态比例很高，氡及其子体多以分子聚合态存在，属于分子层面(纳米)颗粒物；室内空间存在大量人员活动以及正常生产活动，作业人员生命活动及生产活动会产生大量气溶胶(会高于40000cm^-3)，氡及其子体会快速与气溶胶结合，附着在气溶胶上，成为结合态。不管氡及其子体以何种状态存在，其分子聚合物、气溶胶复合物的物理几何半径都有大量的分子层面(纳米)级别的颗粒物，此级别的污染物，现行的空气净化技术措施包括静电吸附、滤网过滤方式不具备对此粒径级别颗粒物(液滴)的净化能力。现行空气净化技术措施，只能实现对于微米级别颗粒物(液滴)的有效净化。因此，针对上述现有的空气净化方案的不足，本申请的发明人基于大量的技术研究以及大量实际项目验证，提出了按照空间内氡及其子体极性特点及其存在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。通过针对空间内氡及其子体极性特点及其存在状态，制定针对性的技术解决方案，将显著改善空气净化的效果。

首先，通过外在干预手段将纳米级别的氡及其子体聚合成体积较大的微米级别的颗粒物，即，通过外在干预手段将附载氡及其子体的颗粒物粒径增加到能够通过现行的空气净化技术来处理的量级水平。

本领域技术人员应知晓，氡经衰变后的子体都会成为带电粒子，而带电粒子具有吸附聚合的特征，并且，粒子所带电荷越强，吸附聚合效应越强。基于此，本申请第一种干预手段可被设置为：定向对空间内的空气通过电离方式(包括但不限于负氧离子、低温等离子等方式)增加空间内的带电粒子，其中，所述带电粒子的极性与氡及其子体的极性相反，以通过所述带电粒子与附载氡及其子体的颗粒物之间的聚合，增加附载氡及其子体的颗粒物的粒径(从纳米级别至微米级别)。为了便于理解和说明，将第一种干预手段简称为“增加极性”的干预手段。

并且，本领域技术人员也应知晓，氡及其子体具有易于吸附于气溶胶的特性。基于此，本申请第二种干预手段可被设置为：通过人工方式增加空间内气溶胶的含量，以增加氡及其子体的吸附载体，以通过气溶胶吸附氡及其子体，增加附载氡及其子体的颗粒物的粒径(从纳米级别至微米级别)。为了便于理解和说明，将第二种干预手段简称为“增加吸附载体”的干预手段。

在通过外在干预手段，增大附载氡及其子体的颗粒物的粒径之后，进一步地，通过静电吸附技术，实现对微米级超细微颗粒物形式的污染物的去除。特别地，通过干预手段之后，大部分附载氡及其子体的颗粒物为小于0.3微米(300纳米)的超细微颗粒物，并且，气溶胶中也含有大量的粒径小于0.3微米的超细微颗粒物。因此，本申请所采集的静电吸附技术需能够实现0.3微米颗粒物的单次循环净化效率由传统静电的20～30％，提高到90％以上，尤其实现对0.1微米超细微颗粒物的单次循环净化效率提高到80％以上，这将在下面进行进一步具体说明。

这里，本领域技术人员可以理解，除了应用于氡及其子体之外，本发明的空气净化方案也可以应用于净化其它有害气体，例如甲醛、一氧化碳等。因此，虽然在下文中，以氡气及其子体为例进行说明，但是本发明的空气净化方案可以应用于所有有害气体，特别是放射性有害气体的净化。

系统设计概述

如上所述，在本发明的空气净化方案中，核心技术要点包括两个：第一：通过外在干预将纳米级别的有害气体，例如氡气及其子体聚合成体积较大的微米级别的颗粒物；第二，实现小于0.3微米的超细微颗粒物的高效去除。

针对于技术要点1，当采用“增加极性”的干预手段时，对于空气电离技术的选择，需至少综合考虑以下要点：首先要考虑空气经电离后所产生的带电粒子的强度，强度越大，效果越好；还要考虑电离后带电粒子的存在时间，时间越长效果越好；再次，还要考虑带电粒子的传播距离，距离越远，效果越好；再次，还要考虑空间内电子设备的电磁环境要求，以确定选择带电粒子的性质；最后，还要考虑空气电离设备的二次污染，所有的电离设备，都会产生臭氧二次污染，而且电离强度越大，臭氧发生量越高，必须合理选择空气电离技术及强度。特别地，在本申请中，可通过包括但不限于负氧离子发生器、低温等离子、氢氧基电离等技术来实施“增加极性”的干预手段。

当采用“增加吸附载体”的干预手段时，需至少综合考虑一下要点。首先，科学研究已经证明：氡子体与气溶胶的结合作用与气溶胶的浓度以及粒径有关。当气溶胶浓度大于10000cm^-3时，结合效率会快速增加，浓度越高，结合越快；对于气溶胶的粒径在大于50纳米时，氡子体的结合效率会快速升高，当粒径大于260纳米时，结合效率趋于稳定。对于气溶胶的选择，优先选择对于人体无害成本较低的水溶性气溶胶。对于气溶胶粒径，根据氡子体的结合特点，只要气溶胶粒径大于260纳米，结合效率趋于稳定，所以气溶胶的粒径越小性价比越高，应控制在1微米左右。特别地，本发明验证实验所采用的是水与植物提取液的混合液，通过高压喷雾的方式产生气溶胶，验证效果明显。

值得一提的是，在实际应用中，空间内若有作业人员的正常工作生产活动，由人体生命活动以及工作生产活动所产生的气溶胶基本可以满足氡及其子体吸附载体的需要，此时氡及其子体的结合态可达到90％以上，只要对空气中的气溶胶高效去除，即可实现对于氡及其子体的高效去除。但对于一些长期无人员活动亦无设备运转(或有设备运转，但为对空间内的热湿环境产生影响)的地下封闭空间，氡及其子体的积累会急剧升高，短期内就会超过安全限量成千上万倍，在作业人员进入此空间前，必须将作业人员活动区域的氡及其子体快速去除，以实现对作业人员的安全保护。针对于此类特殊需要的工作环境，在人员进入封闭空间前，可采用第二种干预手段向需处理空间快速注入大量气溶胶，以实现氡及其子体与气溶胶的快速结合，并结合本发明对气溶胶高效去除空气净化技术的使用，以实现该空间氡及其子体的高效快速去除。

值得一提的是，在具体应用中，基于实际应用需求，第一种干预手段和第二种干预手段可结合使用。例如，在进入上述没有人员、无工作设备运行(或设备运行，但未对室内热湿环境产生影响)的相对洁净的室内空间之前，首先，通过“增加吸附载体”的干预手段提高空间内的气溶胶含量，以通过气溶胶吸附氡及其子体；进而，通过“增加极性”的干预手段在空间内提供带点粒子，以通过带电粒子与附载氡及其子体的颗粒物之间的聚合，增大颗粒物的粒径。

针对于技术要点2，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。

根据本发明空气净化系统中的静电式空气净化器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，空气中的其它有害气体(尤其是异味气体)可通过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。

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首先通过外在干预手段将纳米级别的氡气及其子体聚合成体积较大的微米级别的颗粒物，进而通过静电吸附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空间内氡及其子体的高效净化。

本发明提供了一种用于有害气体的空气净化系统，包括：

颗粒物聚合装置，用于向包含有害气体的空间内提供用于吸附所述有害气体的粒子，以通过所述粒子与有害气体之间的聚合，获得附载有所述有害气体的颗粒物；

气流引导装置；以及

静电净化装置，包括用于将空气中附载有所述有害气体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去除空气中的有害气体；

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。

具体地，在本申请实施例中，所述颗粒物聚合装置可以包括用于向含有氡及其子体的空间内提供气溶胶的气溶胶发生器，以通过气溶胶吸附氡及其子体，增加附载氡及其子体的颗粒物的粒径。并且，所述带电粒子提供单元可以包括离子发生器，例如，所述离子发生器选自负氧离子发生器、低温等离子发生器和氢氧基电离发生器中的任意一种或几种的组合。

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，在通过干预手段将附载氡及其子体的颗粒物的粒径增大到微米级别之后，通过对空气中包含的超细微颗粒物的高效去除，来实现空气中氡及其子体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：颗粒物聚合装置110，包括用于向含有氡及其子体的空间内提供带电粒子的带电粒子提供单元111，以通过所述带电粒子与附载氡及其子体的颗粒物之间的聚合，增加附载氡及其子体的颗粒物的粒径；气流引导装置120；以及，静电净化装置130，包括用于将空气中被增大粒径的附载氡及其子体的颗粒物进行电离的电离部分131和用于吸附电离后的带电颗粒物的吸附部分132，以通过去除空气中的颗粒物去除空气中的氡及其子体，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。特别地，在本申请实施例中，所述带电粒子提供单元111选自负氧离子发生器、低温等离子发生器和氢氧基电离发生器中的任意一种或几种的组合。

并且，在本申请实施例中，所述颗粒物聚合装置110，还包括用于向含有氡及其子体的空间内提供气溶胶的吸附粒子提供单元112，以通过气溶胶吸附氡及其子体，增加附载氡及其子体的颗粒物的粒径。也就是说，通过气溶胶发生装置112来实施第二种干预手段。特别地，在本申请实施例中，所述吸附粒子提供单元112包括用于向含有所述有害气体的空间内提供气溶胶的气溶胶发生器，以通过气溶胶吸附所述有害气体，增加附载所述有害气体的颗粒物的粒径。

图2是根据本发明实施例的空气净化系统的结构示意图。如图2所示，根据本申请实施例的空气净化系统被实施为由静电式空气净化器210和所述离子发生器210(例如，负氧离子发生器)组成的一体式设备。应可以理解，在本申请另外的示例中，所述静电式空气净化器210和所述离子发生器220(例如，负氧离子发生器)可分体地设置，即，所述空气净化系统包括所述静电式空气净化器210和所述离子发生器220。当然，应可以理解，根据本发明的空气净化系统还被实现为由所述静电式空气净化器210、所述离子发生器220(例如，负氧离子发生器)和气溶胶发生器230组成的一体式设备或者分体式设备，如图2A所示。并且，在具体实施中，所述离子发生器220可一体地集成于所述静电式空气净化器210，或者，所述气溶胶发生器230可一体地集成于所述静电式空气净化器210；或者，所述离子发生器220与所述气溶胶发生器230具有一体式结构。应可以理解，在本申请中，所述空气净化系统中所述静电式空气净化器210、所述离子发生器220和所述气溶胶发生器230三者之间的布置和结合方式并不为本申请所局限。下面，针对技术要点2的所述静电式空气净化器210的具体设计进行说明。

静电式空气净化器的具体设计

图3是根据本发明实施例的所述空气净化系统中静电式空气净化器的分解结构示意图。图4是图3中的部分零件组合后的分解结构示意图。图5是图4组装后的截面结构示意图。图6是图3中的静电除尘装置的分解结构示意图。如图3到图6所示，根据本发明实施例的所述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3中的静电除尘装置的分解结构示意图。图7是图6完全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0.01mg/m³(30m³标准实验舱24小时累积量)。因此，在通过干预手段增大附载氡及其子体的颗粒物的粒径之后，通过所述静电式空气净化器，可实现对微米级(尤其是小于0.3微米)超细微颗粒物形式的污染物的去除，以高效地去除空气中的氡及其子体污染。

空气净化方法

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种基于空间内氡及其子体极性以及存在状态的空气净化方法，包括：向含有有害气体的空间内提供用于吸附所述有害气体的粒子，以通过所述粒子与有害气体之间的聚合，获得附载有所述有害气体的颗粒物；引导待净化空气进入；将空气中附载有所述有害气体的颗粒物进行电离；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去除空气中的有害气体，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。

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，向含有有害气体的空间内提供用于吸附所述有害气体的粒子，以通过所述粒子与有害气体之间的聚合，获得附载有所述有害气体的颗粒物；S202，引导待净化空气进入；S203，将空气中附载有所述有害气体的颗粒物进行电离；以及，S204，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去除空气中的有害气体，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，首先通过外在干预手段将纳米级别(分子层面)的氡气及其子体聚合成体积较大的微米级别的颗粒物，进而通过优化的对微米级别的超细微颗粒物的静电净化技术对附载有氡及其子体的颗粒物进行净化处理，以实现高空气净化效率。其中，在通过静电吸附去除附载有氡及其子体的微粒时，必须保证小于0.3微米颗粒物的净化效率和较低的臭氧发生量。

在上述用于有害气体的空气净化方法中，向含有有害气体的空间内提供用于吸附所述有害气体的粒子，以通过所述粒子与有害气体之间的聚合，获得附载有所述有害气体的颗粒物，包括：向含有有害气体的空间内提供带电粒子，以通过所述带电粒子与附载所述有害气体的颗粒物之间的聚合，增加附载所述有害气体的颗粒物的粒径。也就是说，在本申请所揭露的空气净化方法中，可采用第一种干预手段，即“增加极性”的干预手段，增大附载有害气体的颗粒物的粒径。

在上述用于有害气体的空气净化方法中，向含有有害气体的空间内提供用于吸附所述有害气体的粒子，以通过所述粒子与有害气体之间的聚合，获得附载有所述有害气体的颗粒物，包括：向含有所述有害气体的空间内提供气溶胶，以通过气溶胶吸附所述有害气体，增加附载所述有害气体的颗粒物的粒径。换言之，应可以理解，在本申请所揭露的空气净化方法中，可采用第二种干预手段，即，“增加吸附载体”的干预手段，增大附载有害气体的颗粒物的粒径。

在上述用于有害气体的空气净化方法中，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。

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

1.一种用于有害气体的空气净化系统，包括：

气流引导装置；以及

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.根据权利要求1所述的用于有害气体的空气净化系统，其特征在于，所述颗粒物聚合装置包括：

带电粒子提供单元，用于向含有有害气体的空间内提供带电粒子，以通过所述带电粒子与附载所述有害气体的颗粒物之间的聚合，增加附载所述有害气体的颗粒物的粒径。

3.根据权利要求1所述的用于有害气体的空气净化系统，其特征在于，所述颗粒物聚合装置包括：

吸附粒子提供单元，用于向含有有害气体的空间内提供吸附粒子，以通过所述吸附粒子附载所述有害气体，增加附载所述有害气体的颗粒物的粒径。

4.根据权利要求1所述的用于有害气体的空气净化系统，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。

5.根据权利要求1到4中任意一项所述的用于有害气体的空气净化系统，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。

6.根据权利要求1到4中任意一项所述的用于有害气体的空气净化系统，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。

7.根据权利要求1到4中任意一项所述的用于有害气体的空气净化系统，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。

8.根据权利要求1到4中任意一项所述的用于有害气体的空气净化系统，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。

9.根据权利要求2所述的用于有害气体的空气净化系统，其特征在于，

所述带电粒子提供单元选自负氧离子发生器、低温等离子发生器和氢氧基电离发生器中的任意一种或几种的组合。

10.根据权利要求3所述的用于有害气体的空气净化系统，，其特征在于，

所述吸附粒子提供单元包括用于向含有所述有害气体的空间内提供气溶胶的气溶胶发生器，以通过气溶胶吸附所述有害气体，增加附载所述有害气体的颗粒物的粒径。