CN113375261A - 一种室内空气过滤系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室内空气过滤系统，属于空气净化领域。该系统包括：新风系统，其包括水基盘管过滤器、引风装置、送风管路和出风管路，所述送风管路、水基盘管过滤器和出风管路依次连通，所述引风装置设置在送风管路中；所述水基盘管过滤器包括水基过滤管和水汽补充管，所述水基过滤管内具有微孔柔性内衬，所述水汽补充管通过若干并联的水汽补充支管连通到所述水基过滤管外壁上；以及调温系统，其包括水温可调的水浴箱，所述水基盘管过滤器设置在所述水浴箱内。本发明具有除尘效率高，气流阻力小，风量大，噪音小，且长时间使用不会出现气流通道阻塞的情况等优点。

Description

一种室内空气过滤系统
技术领域
本发明涉及空气净化领域，具体是一种室内空气过滤系统。
背景技术
雾霾天气的日趋严重引发的环境问题成为社会和公众关注的焦点。颗粒物为雾霾天气的重要组成部分，粒径小且易携带有毒物质。颗粒物能够通过呼吸深入人体的呼吸道，对人体呼吸系统、神经系统、免疫系统等造成伤害。据统计，一天中人们有80％的时间都是在室内活动的，然而，室内同样存在着空气质量问题，且室外是室内颗粒物污染的主要来源。相比于室外颗粒物污染而言，室内颗粒物具有易控，人员暴露时间长等特点，因此，开展室内空气颗粒物防控是降低由颗粒物诱发疾病风险的重要途经，并且健康效应显著。
传统的空气过滤器主要是通过过筛效应、拦截效应来过滤流动空气中的颗粒物。例如：现有一种HEPA过滤器(授权公告号：CN205182399U，授权公告日：2016.04.27)，包括边框和若干个HEPA过滤片，其中，相邻的两个HEPA过滤片之间均形成V型结构，若干个HEPA过滤片整体组合成波浪型结构，该波浪型结构固定设置在边框内形成空气净化单元。又有，一种空气消毒净化系统及空间消毒机(申请公布号：CN111829101A，申请公布日：2020.10.27)，其中公开了空间消毒机，包括外壳，所述外壳设置有空气入口以及空气出口，在所述的外壳内部，在所述空气入口和空气出口之间，依次设置有初级过滤网、等离子高压电场器、锐钛触媒网、紫外灯、铜银纳米复合触媒网、活性炭网和HEPA空气过滤器。
上述空气净化装置具有效率高，容尘量大等优点，广泛引用于中央空调、无菌室、医院等场合。但是，随着过滤时间的增长，HEPA滤网的纤维之间的空隙会变得越来越小，有的空隙会完全消失，这样不但过滤效率会下降，而且会使滤网的风阻增加，直接导致通过HEPA滤网的风量下降，同时噪音也会增加，所以HEPA的滤网必须要定时更换，增加了使用成本。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，有必要提供一种解决方案。
基于此，本发明提供了一种室内空气过滤系统，包括新风系统和调温系统；新风系统包括水基盘管过滤器、引风装置、送风管路和出风管路，所述送风管路、水基盘管过滤器和出风管路依次连通，所述引风装置设置在送风管路中；所述水基盘管过滤器包括水基过滤管和水汽补充管，所述水基过滤管内具有微孔柔性内衬，所述水汽补充管通过若干并联的水汽补充支管连通到所述水基过滤管外壁上；调温系统包括水温可调的水浴箱，所述水基盘管过滤器设置在所述水浴箱内。
上述室内空气过滤系统中，经水汽补充管向水基过滤管内补充水分，使得水基过滤管内的微孔柔性内衬保持润湿状态，同时通过水浴箱给水基过滤管进行加热或冷却，使水基过滤管内外产生合适的温差，从而在水基过滤管内部构建出水汽过饱和的环境。空气经引风装置引入送风管路后，经送风管路进入水基过滤管，在水基过滤管内的水汽过饱和环境的促使下，空气中的灰尘颗粒与水汽结合，颗粒粒径增大并相互碰撞凝聚，形成具有较强粘性的大颗粒物；然后在随气流行进的过程中，长大的颗粒物在重力等原因的作用下碰撞并粘附到水基过滤管内的微孔柔性内衬上，从而达到对空气过滤的目的；最后，经水基过滤管过滤后产生的洁净空气经出风管路排出。上述方案中，由于空气中的细颗粒不断长大，更容易被微孔柔性内衬捕集；并且微孔柔性内衬和灰尘颗粒物表面都呈湿润状态，增加了两者之间的粘附效果；因此，除尘效率较传统的HEPA过滤器明显提高。另外，水基过滤管内径远大于HEPA过滤器中的过滤层孔径，气流阻力小，风量大，噪音小，且长时间使用也不会出现气流通道阻塞的情况，大幅度降低了清洗和更换频率。
进一步地，所述调温系统还包括用于调控所述水浴箱内水温的调温装置。
进一步地，所述送风管路中设置有初级滤网，以对进入系统的空气进行初步过滤，减轻水基盘管过滤器的除尘负担，延长使用寿命。
进一步地，所述送风管路中设置有流量监测单元、第一湿度监测单元和第一温度监测单元。第一湿度监测单元和第一温度监测单元分别用于检测送风管路内空气的温度和湿度，以为水浴箱调控温度，构建水基过滤管内部过饱和环境提供数据支持。流量监测单元用于监控系统气流流量，从而在需要的时候控制引风装置及时做出流量调整。
进一步地，所述出风管路包括出风主管路和出风支管路，所述出风主管路中设置有第一调节阀和第二湿度监测单元；所述出风支管路与所述第一调节阀并联，所述出风支管路中设置有第二调节阀和干燥器。当第二湿度监测单元监测到出风湿度过大时，控制关闭所述第一调节阀，同时打开第二调节阀，让气流进入出风支管路中的干燥器进行干燥，以降低出风湿度，提高环境的舒适度。
进一步地，所述出风管路的出口还设置有第二温度监测单元，用于检测出风温度，保证出风温度在合理的温度区间，进一步保障了出风的舒适度。
进一步地，所述新风系统包括若干所述水基盘管过滤器，若干所述水基盘管过滤器并联设置，且通过分气管和集气管分别与所述送风管路和出风管路连接。这样设置能够分散气流，提高除尘效率，增加循环风量。
进一步地，所述水基过滤管的内径为20～25mm，长度≥6m；所述水汽补充支管的内径为3～5mm，沿所述水基过滤管延伸方向上每米分布有4～6个所述水汽补充支管。采用该规格的水基过滤管的水基管道过滤器适于家用。
进一步地，所述水基过滤管为S形盘管，在保证长度的情况下能够缩小水基过滤管的安装占用空间。
进一步地，所述水汽补充支管沿所述水基过滤管延伸方向均匀分布，以在水基过滤管延伸方向上提供均匀的水汽补充。
附图说明
图1为本发明的室内空气过滤系统的结构示意图；
图2为水基盘管过滤器的剖面结构示意图；
图3为水基盘管过滤器并联结构示意图；
图4为出风管路示意图；
附图中：1、新风系统；11、水基盘管过滤器；101、分气管；102、集气管；111、水基过滤管；112、微孔柔性内衬；113、水汽补充管；114、水汽补充支管；12、初级滤网；13、引风装置；14、流量监测单元；15、第一湿度监测单元；16、第一温度监测单元；17、送风管路；18、出风管路；181、出风主管路；182、第二湿度监测单元；183、第一调节阀；184、出风支管路；185、干燥器；186、第二调节阀；187、第二温度监测单元；
2、调温系统；21、水浴箱；22、调温装置。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
实施例
参照图1至图3中所示，本实施例中提供了一种室内空气过滤系统，包括新风系统1和调温系统2。所述新风系统1包括水基盘管过滤器11、引风装置13、送风管路17和出风管路18，送风管路17、水基盘管过滤器11和出风管路18依次连通，引风装置13设置在送风管路17中。所述水基盘管过滤器11包括水基过滤管111和水汽补充管113，所述水基过滤管111内具有微孔柔性内衬112，水汽补充管113通过若干并联的水汽补充支管114连通到水基过滤管111外壁上。所述调温系统2包括水温可调的水浴箱21，所述水基盘管过滤器11设置在所述水浴箱21内。
一种具体地实施方式为：所述引风装置13为风机；所述水汽补充管113中通入的水为添加有消毒杀菌剂的蒸馏水，以避免将沉淀物杂质带入水基过滤管111内，同时避免水基过滤管111内部滋生细菌，进而避免对气流造成二次污染；微孔柔性内衬112为过滤海绵或毛毡，也可以采用其他具有相同特性的材料；另外，还设置有独立的控制器模块，用于控制新风系统1和调温系统2，以实现两者协同工作。
上述室内空气过滤系统中，通过水浴箱21换热来调节水基过滤管111内部温度，使水基过滤管111内外产生合适的温差，同时经水汽补充管113向水基过滤管111内补充水分，使得水基过滤管111内的微孔柔性内衬112保持润湿状态，进而在特定温差下使水基过滤管111内部环境达到水汽过饱和。空气经引风装置13引入送风管路17后，经送风管路17进入水基过滤管111；空气进入水基过滤管111后，在过饱和环境中，当水汽过饱和度高于空气颗粒物临界过饱和度时，水汽以颗粒物为凝结核发生相变形成液滴胚，使得颗粒物的粒径和质量增大，形成具有较强粘性的大颗粒物；然后在随气流行进的过程中，长大的颗粒物在重力等原因的作用下碰撞并粘附到水基过滤管111内的微孔柔性内衬112上，从而达到对空气过滤的目的；最后，经水基过滤管111过滤后产生的洁净空气经出风管路18排出。
使用上述室内空气过滤系统净化空气时，由于空气中的细颗粒不断长大，更容易被微孔柔性内衬112捕集；并且微孔柔性内衬112和灰尘颗粒物表面都呈湿润状态，增加了两者之间的粘附效果。因此，除尘效率较传统的HEPA过滤器明显提高。并且，水基过滤管111内径远大于HEPA过滤器中的过滤层孔径，气流阻力小，风量大，噪音小，且长时间使用也不会出现气流通道阻塞的情况，大幅度降低了清洗和更换频率。
为了实现水浴箱21内的水浴温度可调，上述调温系统2还包括调温装置22，通过该调温装置22调控所述水浴箱21内水温，为构建过饱和环境提供温度支持。本实施例中所述调温装置22为冷暖空调系统，输出的水浴温度满足：当T0＜15℃时，45℃≤T1≤50℃；当15℃≤T0＜20℃时，40℃≤T1＜45℃；当20℃≤T0＜26℃时，9℃≤T1≤12℃；当T0≥26℃时，7℃≤T1＜9℃；其中，T0为环境温度；T1为水浴温度。通过合理选择水浴温度，在构建过饱和环境的同时获得高效的换热，能够将出风温度加热或降低到18～24℃的合理温度区间，提高了出风的舒适度。可以理解的，所述调温装置22也可以是制冷设备和电加热器的组合。另外，在水浴箱21上还设置有供暖设备接口，能够与供暖设备协同运行，在冬季环境温度过低时可以借助供暖设备调节水浴箱21内的水温。
空气如果被直接送入水基盘管过滤器11，其中的大颗粒灰尘、纤维等会附着堆积在水基过滤管111内壁，会大幅度缩减水基盘管过滤器11的过滤效率，进而会缩短清洗和更换周期。为了解决这一问题，在上述送风管路17内设置有初级滤网12，以对进入系统的空气进行初步过滤，阻挡大颗粒灰尘、纤维等进入水基过滤管111，减轻水基盘管过滤器11的除尘负担，延长使用寿命。为了方便拆装初级滤网12，其被设置在送风管路17的进口。
在上述送风管路17中设置有第一湿度监测单元15和第一温度监测单元16，第一湿度监测单元15用于检测系统进风湿度，第一温度监测单元16用于检测进风温度。检测到的温度和湿度参数被反馈至控制器模块，由控制器模块根据该温度和湿度参数调控水浴箱21内水的温度，使之适于在该环境工况下构建上述水汽过饱和环境。另外，上述送风管路17中还设置有流量监测单元14，该流量监测单元14用于监控系统气流实时流量。实时流量参数被反馈至控制器模块，在需要的时候由控制器模块向引风装置13发送指令，以及时做出流量调整。
由于本发明的室内空气过滤系统是通过构建水汽过饱和环境，促进空气中的颗粒物长大，来提高颗粒物的脱出效率的，因此在一些时候会造成出风湿度过大，反而降低了环境的舒适度。为解决这一问题，将上述出风管路18设计成包括出风主管路181和出风支管路184，所述出风主管路181中设置有第一调节阀183和第二湿度监测单元182；所述出风支管路184与所述第一调节阀183并联，所述出风支管路184中设置有第二调节阀186和干燥器185。当第二湿度监测单元182监测到出风湿度过大时，控制关闭所述第一调节阀183，同时打开第二调节阀186，让气流进入出风支管路184中的干燥器185进行干燥，以降低出风湿度，这样便可以提高环境的舒适度。当出风湿度合适时，通过关闭第二调节阀186来关闭出风支管路184，使新风全部经过出风主管路181送出。可以理解地，还可以通过调节第一调节阀183和第二调节阀186的开度，来控制出风主管路181和出风支管路184的流量分配，从而实现调整出风湿度。
另外，所述出风管路18的出口还设置有第二温度监测单元187，该第二温度监测单元187用于检测出风温度，以反馈至控制器模块，并由控制器模块发出指令给引风装置13，合理调节引风装置13的送风量，使水基过滤管111内的风速在合理区间，保证充足换热时长，进而达到合理的出风温度区间，进一步保障了出风的舒适度。
上述第一湿度监测单元15和第二湿度监测单元182为湿度计或湿度传感器等，上述第一温度监测单元16和第二温度监测单元187为温度计或温度传感器等，上述流量监测单元14为流量计或流量传感器等。
上述新风系统1若采用单根水基盘管过滤器11进行过滤，不仅除尘负荷较大，同时循环风量受到了很大的限制，应用在较大房间内除尘时，除尘效率相对较低。为了解决这一问题，上述新风系统1包括若干所述水基盘管过滤器11，若干所述水基盘管过滤器11并联设置。具体地说，若干所述水基盘管过滤器11并联后一端通过分气管101与送风管路17连接，另一端通过集气管102与出风管路18连接。经送风管路17送入的空气经分气管101分流后进入不同的水基盘管过滤器11内进行过滤，然后经集气管102合流后送出。这样设置后，通过将气流分股过滤，一方面有利于降低单个水基盘管过滤器11的除尘负荷，延长水基盘管过滤器11的清洗和更换周期，另一方面进一步提高了除尘效率，同时增加了循环风量。
为了能够为构建过饱和环境提供合适的湿度条件，上述水汽补充支管114沿所述水基过滤管111延伸方向均匀分布，在水基过滤管111延伸方向上，为微孔柔性内衬112提供均匀的水汽补充。
一种优选的实施方式为，所述水基过滤管111的内径为20～25mm，长度≥6m；所述水汽补充支管114的内径为3～5mm，沿所述水基过滤管111延伸方向上每米分布有4～6个所述水汽补充支管114。采用该规格的水基过滤管1的水基管道过滤器适于家用。本实施例中的新风系统1中，该规格的水基盘管过滤器11采用五组并联，适用于面积为20m2左右房间的空气过滤。可以理解的，在不同的应用环境下，水基盘管过滤器11的规格可以根据需要增大或减小。
如下，对上述室内空气过滤系统的空气净化效果进行试验验证。试验房间高2.8m、面积为20m2，运行1.5小时，试验结果见下表1所示：
表1.室内空气过滤系统对试验房间内颗粒物的净化效果
Figure BDA0003112436850000061
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种室内空气过滤系统，其特征在于，包括：
新风系统(1)，其包括水基盘管过滤器(11)、引风装置(13)、送风管路(17)和出风管路(18)，所述送风管路(17)、水基盘管过滤器(11)和出风管路(18)依次连通，所述引风装置(13)设置在送风管路(17)中；所述水基盘管过滤器(11)包括水基过滤管(111)和水汽补充管(113)，所述水基过滤管(111)内具有微孔柔性内衬(112)，所述水汽补充管(113)通过若干并联的水汽补充支管(114)连通到所述水基过滤管(111)外壁上；以及
调温系统(2)，其包括水温可调的水浴箱(21)，所述水基盘管过滤器(11)设置在所述水浴箱(21)内。
2.根据权利要求1所述的室内空气过滤系统，其特征在于，所述调温系统(2)还包括用于调控所述水浴箱(21)内水温的调温装置(22)。
3.根据权利要求1所述的室内空气过滤系统，其特征在于，所述送风管路(17)中设置有初级滤网(12)。
4.根据权利要求1所述的室内空气过滤系统，其特征在于，所述送风管路(17)中设置有流量监测单元(14)、第一湿度监测单元(15)和第一温度监测单元(16)。
5.根据权利要求1所述的室内空气过滤系统，其特征在于，所述出风管路(18)包括出风主管路(181)和出风支管路(184)，所述出风主管路(181)中设置有第一调节阀(183)和第二湿度监测单元(182)；所述出风支管路(184)与所述第一调节阀(183)并联，所述出风支管路(184)中设置有第二调节阀(186)和干燥器(185)。
6.根据权利要求5所述的室内空气过滤系统，其特征在于，所述出风管路(18)的出口还设置有第二温度监测单元(187)。
7.根据权利要求1至6任一所述的室内空气过滤系统，其特征在于，所述新风系统(1)包括若干所述水基盘管过滤器(11)，若干所述水基盘管过滤器(11)并联设置，且通过分气管(101)和集气管(102)分别与所述送风管路(17)和出风管路(18)连接。
8.根据权利要求7所述的室内空气过滤系统，其特征在于，所述水基过滤管(111)的内径为20～25mm，长度≥6m；所述水汽补充支管(114)的内径为3～5mm，沿所述水基过滤管(111)延伸方向上每米分布有4～6个所述水汽补充支管(114)。
9.根据权利要求8所述的室内空气过滤系统，其特征在于，所述水基过滤管(111)为S形盘管。
10.根据权利要求8所述的室内空气过滤系统，其特征在于，所述水汽补充支管(114)沿所述水基过滤管(111)延伸方向均匀分布。
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