CN206746210U - 新型家庭生态装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型家庭生态装置，包括空气过滤系统与水循环系统，空气过滤系统包括水幕室(1)、中滤室(2)及精滤室(3)，水循环系统包括储水箱(4)及种植有植株(6)的栽培箱(5)，水幕室包括水幕板阵列(11)，带孔水箱(12)设置于水幕板阵列的顶部并用于对水幕板供水，水幕板阵列的水幕板表面涂覆有纳米光催化剂，水幕室的壳体设置为透明式结构，水幕室的壳体外设置有对壳体内的水幕板提供紫外光的紫外灯管一(14)；精滤室内设有矩阵板(31)，矩阵板表面涂覆有纳米光催化剂，矩阵板内嵌设有紫外灯管二(32)。本实用新型对家庭空气环境有质的改变，特别在室内及相对密闭的空间中更能体现其独到的优势。

Description

新型家庭生态装置

技术领域

本实用新型涉及空气净化处理设备，特别的，涉及一种新型家庭生态装置。

背景技术

由于经济飞速发展，给我们的生态大环境带来极大污染，直接影响到人们生活质量。面对日益恶化空气环境，各种家庭空气净化器产品应运而生，现有的空气净化器绝大多数采用纯过滤的方式，通过强力风扇将空气吸入机器内，依次经过初级滤网、活性炭过滤层、HEPA网过滤层过滤后，将空气排出，此方法的缺点是CCM值(空气净化能力进入半衰期时间)不高，需要频繁更换过滤网，若过滤网不及时更换，不仅不能净化空气，反而因过滤网上吸附的污染物向外散发，产生二次污染，根据中央台“每周质量报告”节目披露，目前市场所销售各种品牌的“空气净化器”产品，CCM值最好的才174小时左右，差的才37小时左右。也就是说连续运一周左右，空气净化能力即下降50％，差的则只有2天。所以传统式过滤净化空气的方法，虽说可以对空气中各种尘埃有很好吸附处理效果，但运行成本高，存在二次污染的风险。同时对家庭环境空间的空气质量没有质的改变，不能提供生态级的“负氧离子”，降低空气中二氧化碳含量，增加氧的含量，增加空气中湿度，灭菌效果不明显。

另外，净化空气的处理方法均采用滤网层层过滤的方式时，风阻很大，在风阻大、风量大的情况下，噪音就直线上升。运行噪音和CADR指标(一小时净化风量)很难同时达标，由于噪音和风量的相互制约，有的产品满负荷运行时噪音达90分贝左右。

现有市面上有部分空气净化器采用空气高压电离空气产生臭氧，尽管臭氧具有灭菌和空气净化作用，但在空气中浓度很难人为控制，空气中臭氧浓度超过百万分之五时，对人体就有生命危险。有关环境检测部门检测发现，在高温炎热的夏季，汽车尾气等其他设备排放的化合物，在太阳光紫外线作用下，产生的臭氧危害，甚至超过PM2.5的危害。

另有部分“纳米光触媒”空气净化器，此类产品大多在灯具外壳上涂上光触媒材料，利用诱蚊灯紫光作光源，由于其光催化剂反应面积有限，净化效果很难保证。

中国专利201510026234.8公开了一种空气净化器，其采用的技术方案是：在一个密闭空间内以纳米二氧化钛作为过滤网，以紫外灯为催化剂，空气经过二氧化钛过滤网后依次经过一道带水的过滤室及三道带水草的过滤室，其二氧化钛过滤网在使用一段时间后会因表面积满灰尘而阻断二氧化钛与空气的接触，使二氧化钛失去过滤作用，使整个空气净化器失效，且其整个后期过滤程序都处于密闭空间中，由于水草本身光合作用需要二氧化碳，呼吸作用需要氧气，因此，为保证水草成活，机器必一直不停运转，否则其内水草极易缺氧死亡，整个机器处于被迫工作状态，另外，该机器内部结构复杂，维护起来费时费力，成本高。中国专利201310337187.X公开了一种生态型空气净化系统和净化方法，该生态型空气净化系统包括用于分解有害物质的气流净化子系统，及用于分解转化从气流净化子系统转移出来的有害物质的生态湿地子系统，其需要使用PH值在3～6之间的酸性水循环反冲洗其用于过滤的微晶活性炭，使其微晶活性炭吸附的有害物质脱附出来，恢复其微晶活性炭的吸附能力，然后将含有有害物质的酸性水通过水循环设备连接到生态湿地子系统，该方案并没有公开其气流净化子系统的具体结构，且该方案并没有对生态湿地设置回收利用的装置，因此需要一个庞大的生态湿地来吸收净化其酸性废水，因此并不适于居家家庭及室内使用，且该专利中用256nm的紫外线对空气进行电离，会产生大量臭氧，虽然可去除空气中有害有机物，但对人体有极大的伤害后果。

另外，现有的带水幕室的空气净化系统中，其水幕形成机理都是单纯利用水的自由落体重力形成水幕，由于水的表面张力，只能形成水线，在强大气流作用下，会冲开水线形成一个气流通道，大大降低净化效果。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种新型家庭生态装置，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种新型家庭生态装置，包括空气过滤系统与水循环系统，所述空气过滤系统包括依次连通的初滤室、中滤室2及精滤室3，所述水循环系统包括储水箱4及种植有植株的栽培箱5，栽培箱的供水管与回水均与储水箱连通，栽培箱的供水管上连接有水泵一，所述初滤室包括水幕室1，所述水幕室1实现空气过滤系统与水循环系统间的连通，水幕室包括水幕板阵列11、带孔水箱12与风机13，水幕板阵列设置于储水箱上方且水幕板上的水可流入储水箱中，带孔水箱设置于水幕板阵列的顶部并用于对水幕板滴漏供水或喷洒供水，以使得在水幕板的至少一个板面上形成水幕，带孔水箱的供水管与回水管均与储水箱连通，带孔水箱的供水管上连接有水泵二，所述风机设置于水幕室的进风口并位于水幕板阵列横向一侧或横向两侧，风机的出风口对准水幕板阵列，水幕板阵列的水幕板表面涂覆有纳米光催化剂，所述水幕室的壳体设置为透明式结构，水幕室的壳体外设置有对壳体内的水幕板提供紫外光的紫外灯管一14。

所述中滤室内设置有对从水幕室流入的空气进行中滤的过滤盒21，中滤室的出风口设置有使气流强制通过过滤盒的风机阵列22，所述精滤室内设有对从中滤室流入的空气进行精滤的矩阵板31，所述矩阵板表面涂覆有纳米光催化剂，矩阵板内嵌设有紫外灯管二32，精滤室出风口设置有使精滤后的空气排出的排风扇，排风扇的排风口对准栽培箱，使得经精滤室净化后的空气可再经植株进行自然过滤；所述紫外灯管二(32)与紫外灯管一(14)可以为整合使用的同一组紫外灯管或两组不同的紫外灯管。

所述栽培箱上方设置有为植株提供光照的LED灯51，LED灯与绿色植株构成对空气过滤系统与水循环系统起协同作用的绿色植物生态净化系统。

所述中滤室中的过滤盒21为活性炭过滤盒。

所述精滤室的矩阵板表面设置有增加矩阵板光催化反应面积的柱状阵列。

进一步的，所述水幕板阵列中有多块水幕板均竖直且平行设置，控制带孔水箱(12)向水幕板的一侧供水使得在每块水幕板的一个板面上形成水幕，水幕板上沿其厚度方向设置有多个密布通孔(111)，水幕板的另一个板面上不设水幕，使得来自风机出风口的待净化空气从所述密布通孔的无水幕一端水平进入其有水幕的另一端而由水幕中的水初步去除空气中的杂质与有害物质。

进一步的，所述精滤室与初滤室相邻设置，矩阵板内嵌设的紫外灯管二32同时对水幕板与精滤室提供紫外光。

进一步的，所述栽培箱5为设置成梯田状的多层式结构，相邻两层栽培箱之间连接有用于调节栽培箱内水位的水管53。

进一步的，水幕室的出风口设置有用于使经水幕板净化处理后空气的旋转湍流改为平滑气流的导风板15。

进一步的，所述精滤室的出风口连接有用于加速出风风速并可调节出风风向的的增压室33，所述排风扇设置在增压室内。由于生态装置内结构的影响，内部气流风阻加大，进风风量与出风量相差很大，大大影响了机器工作效率，设置增压室增加了出风口的出风量，引导内部气流顺利通过风道流出。

进一步的，所述栽培箱的供水管管路上连接有用于过滤杂质的滤槽52。

进一步的，所述水幕板阵列由多块沿竖直方向设置的水幕板排列构成，所述水幕板的横截面外轮廓与机翼横截面外轮廓相同或相似，水幕板板面上沿厚度方向设置有若干通孔111，且水幕板与风机出风口气流方向形成一个迎风角α，使得气流流经水幕板时在水幕板厚度方向的两侧之间形成压力差，水幕板高压力侧的气体经通孔111向水幕板低压侧流动并穿透低压侧的水幕，从而使流经水幕板的水流分解成细微的水雾，在此过程中尘杂质埃和有害物质混合进水中，并流入储水箱。

通孔一方面可增强水幕板的透光性，使中间区域的水幕板也尽量多接受紫外光的照射，另一方面，可增强气流的扩散性能及气体与水幕板的接触面积，使气体分子均匀的扩散到水幕室中的各个角落，增强水幕板上的水流的雾化效果，增强净化效果。

进一步的，所述带孔水箱底部设置的漏水孔121只对水幕板的气流低压侧供水。

优选的，所述紫外灯管二(32)与紫外灯管一(14)所发出的紫外光为波长介于340纳米～380纳米的紫外光，优选365纳米，该波段的紫外光在照射过程中又不产生臭氧，避免臭氧浓度过高而伤害人体，且该波段的紫外线接近可见光，可参与植株的光合作用。

进一步的，所述家庭生态装置还设置有自动控制电路，自动控制电路包括生态装置控制系统及与生态装置控制系统无线通信连接的检测系统。

所述生态装置控制系统包括生态装置主控制器及分别由生态装置主控制器电连接控制的开关按钮输入模块、紫外灯管驱动模块、LED灯驱动模块、水泵驱动模块、水幕室风机驱动模块、活性炭室风机阵列驱动模块、精滤室排风扇驱动模块及生态装置无线收发模块。

所述检测系统包括检测主控制器及分别由检测主控制器电连接控制的PM2.5检测模块、TVOC检测模块、负氧离子检测模块、超限报警驱动模块、报警值设定模块、液晶显示模块、网络传输模块及检测端无线收发模块，所述网络传输模块通过物联网与手机终端通信连接，所述检测端无线收发模块用于与生态装置无线收发模块通信连接。

有益效果：

本实用新型的生态装置包括有四级过滤系统，首先经水幕室的带纳米光催化剂涂层的水幕板进行初滤，初滤室中可除去80％以上的尘埃和水害物质，再经活性炭过滤室进行中滤，除去剩余的尘埃杂质，由于初滤中已除去大部分杂质，中滤室中风阻大大减小，噪音也随之减小，中滤完后再经精滤室进行精滤，分解除去剩余的有害物质，最后经植株进行生态过滤，本实用新型设置有两道纳米光催化反应室，分别为初滤室与精滤室，其中，初滤室经净化反应生成的氧气可在精滤室中进一步参加精滤室中的反应，增加精滤室中的氧气参与量，对精滤室的过滤起增强作用，从而起到加强净化效果的作用。

本实用新型的水幕室中设置有水幕板，相对于不设置水幕板的水幕室，可延长气体在水幕室中的停留时间，增强净化效果，水幕板表面涂覆有纳米光催化剂，在紫外灯管的照射下，既可以对空气进行净化，又可以对水进行净化，防止流入储水箱及栽培箱中的水在循环利用时产生毒害作用，防止二次污染，特别是水箱养了观赏鱼的时候，可防止鱼腥味的散发。

本实用新型在水幕板上设置有通孔，可进一步增强气流的扩散性能及气体与水幕板的接触面积，增强净化效果。

本实用新型中，水幕室中的水幕板与机翼结构相同或相似，气流流经水幕板时会在水幕板厚度方向的两侧之间形成压力差，使流经水幕板的水流分解成细微的水雾，形成水幕瀑布，从而大大增强水幕室的净化效果，经水幕室初步处理过后空气，可去除空气中85％以上的尘埃及80％上的有害物质，使后续的中滤室与精滤室的处理浓度减小，一方面提高净化后的空气质量，另一方面延长中滤室活性炭过滤盒及精滤室矩阵板的寿命，减少更换的频次。

本实用新型的空气过滤系统与水循环系统两者经水幕室相互联系并起到相互促进的作用，空气在水幕室中经水幕板过滤净化后，在水幕板上生成可供植物吸收的离子及氨、氮化合物，水幕室流出的富含金属离子及氨、氮化合物的水，流入储水箱后不直接外排，由栽培箱供水管输入到栽培箱中，被植物吸收利用，完成生态净化，再由栽培箱回水管输入到储水箱中，供水幕室重新利用，整个过程中，水得到循环净化和利用，且水在循环重复利用过程中不产生二次污染，另外，空气过滤系统净化空气所产生的二氧化碳可被植物吸收，植物还可对空气中部分有害物进行吸附，如二氧化碳的去除，重金属离子的去除最经济有效的方法分别是通过绿色植物的光合作用和根部吸收消除，因此植株在对水净化的同时，也对空气起了进一步的辅助净化作用，实现室内生态净化的微循环。

本实用新型中，植株不仅起到净化水的作用，还起到对精滤后的气体起净化的作用，使得储水箱中可养殖观赏鱼，养殖观赏鱼可清除储水箱中产生藻类，而鱼类的排泄物可经栽培箱中的植株吸收利用，整个系统形成一个包含有生产者、消费者及分解者的生态循环净化系统。

本实用新型突破了传统空气净化的简单被动物理吸附过滤理念，仅通过设置的层层的过滤网，对空气的有害物质进行吸附过滤，运行成本高，维护工作大，且有产生二次污染危害的可能。而本实用新型既揉进了传统过滤技术，又采用光量子物理化学技术，对空气中的有害物质进行化学分解，使其分解成无害的二氧化碳和水。同时空气中的氧离子团在通过光量子场时，夺取光催剂中的电子，形成人体所必需的生命空气维生素的负氧离子。流经水幕板上的水，在光量子场的作用下，可将水分解成氢和氧，散发至空气中，以补充人们活动所消耗氧，提高环境空间中的氧含量。同时所产生氢又是很还原剂，能对空气中相对稳定的无机氧化物有很强还原作用。同时水幕上滴漏形成的水幕，在高速气流撞击下，能溶解和混合空气中大部分很难处理的无机氧化物和大颗粒灰尘，将它们带入下部水箱中(如二氧化硫气体，和水反应即可形成亚硫酸)。

本实用新型根据大量的对比试验和实测，试验结果证明，采用本实用新型的家庭生态装置，对家庭空气环境有质的改变，特别在室内及相对密闭的空间中更能体现其独到的优势。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1-1是本实用新型优选实施例的生态装置的立体效果图；

图1-2是本实用新型优选实施例的生态装置的立体结构图；

图2是本实用新型优选实施例的生态装置的前视图(不带储水箱)；

图3是本实用新型优选实施例的生态装置的左剖视图一(不带储水箱)；

图4是本实用新型优选实施例的生态装置的左剖视图二(带储水箱)；

图5是本实用新型优选实施例的生态装置的后视图(不带储水箱与水幕板)；

图6是本实用新型优选实施例的水幕室立体结构图；

图7是本实用新型优选实施例的单块水幕板横截面图及其两侧的气流走向与水流分布原理图；

图8是本实用新型优选实施例的中滤室立体结构图；

图9是本实用新型优选实施例的精滤室内部结构图；

图10是本实用新型优选实施例的自动控制电路的控制原理图。

图中：1-水幕室，11-水幕板阵列，111-通孔，12-带孔水箱，121-漏水孔，13-风机，14-紫外灯管一，15-导风板，2-中滤室，21-活性炭过滤盒，22-轴流风机阵列，3-精滤室，31-矩阵板，32-紫外灯管二，33-增压室，4-储水箱，5-栽培箱，51-LED灯，52-滤槽，53-水管，6-植株。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1-1～图10的家庭生态装置，包括空气过滤系统与水循环系统，空气过滤系统包括依次连通的水幕室1、中滤室2及精滤室3，水循环系统包括储水箱4及种植有植株6的栽培箱5，栽培箱的供水管与回水管均与储水箱连通，栽培箱的供水管上连接有水泵一，水幕室包括水幕板阵列11、带孔水箱12与风机13，水幕板阵列设置于储水箱上方且水幕板上的水可流入储水箱中，带孔水箱设置于水幕板阵列的顶部并用于对水幕板滴漏供水，带孔水箱的供水管与回水管均与储水箱连通，带孔水箱的供水管上连接有水泵二，风机设置于水幕室的进风口并位于水幕板阵列横向左右两侧，风机的出风口对准水幕板阵列，水幕板阵列的水幕板表面涂覆有纳米光催化剂A，水幕室的壳体设置为透明式结构，水幕室的壳体外设置有对壳体内的水幕板提供紫外光的紫外灯管一14。本实施例中，风机采用轴流风机。

中滤室内设置有对从水幕室流入的空气进行中滤的活性炭过滤盒21(过滤盒盒体内部装填有活性炭颗粒)，中滤室的出风口设置有使气流强制通过活性炭过滤盒的轴流风机阵列22，精滤室内设有对从中滤室流入的空气进行精滤的矩阵板31，所述矩阵板表面涂覆有纳米光催化剂B，矩阵板内嵌设有紫外灯管二32，精滤室出风口设置有使精滤后的空气排出的排风扇，排风扇的排风口对准栽培箱，使得经精滤室净化后的空气可再经植株进行自然过滤。

本实施例中，栽培箱上方设置有为植株提供光照的LED灯51。

本实施例中，纳米光催化剂A为掺杂有纳米级金属元素铂、钌、铁的氧化物的纳米二氧化钛。纳米光催化剂B与纳米光催化剂相同或为掺杂有纳米级金属元素铂、钌、铁、铝、锌的氧化物的纳米二氧化钛。

水循环系统包括储水箱4及种植有植株的栽培箱5，绿色植物栽种于栽培箱中，栽培箱中可设置绿色植物固定柱，根部穿过固定柱底端通孔，直接伸入栽培箱中的水里。

储水箱4的主要作用是盛水用，储水箱中的水为植株及水幕室提供水源，还可以用来养观赏鱼类，栽培箱设置成分层的梯田状结构，上下两层栽培箱之间通过水管相连。

风机13安装于水幕室左右两侧，每只风机每小时进风量为183M³，两侧总进风量为366M³/小时，更改风机型号，可增加或减少进风量。水幕室的出风口设置有用于使经水幕板净化处理的后的旋转湍流改为平滑气流的多块导风板15。导风板15设置于水幕室出风口处，各导风板排列成阵列式结构且各导风板板面均与水幕室出口处气流方向平行，根据流体力学原理，将水幕室出风口旋转的湍流，整流成平滑的水平高速气流，以减少风噪，整流后的气流吹向中滤室的活性炭过滤盒。水幕板设置有多组，每块水幕板的一个板面设置为与风机吹出的气流方向平行或接近平行，运动的气流不断与水幕板表面碰撞，达到最佳的净化效果。

本实施例中，水幕板板面上沿厚度方向设置有均匀分布的若干通孔111，带孔水箱底部设置的漏水孔121于水幕板的气流低压侧设置有缝隙，气流高压侧封闭，漏水孔121只对水幕板的气流低压侧供水。

参见图7，本实施例的水幕板截面形状与飞机机翼相似(由于水的表面张力，在水幕板的一侧形成一层薄薄的水幕，由于水幕板横切面成机翼形状，并与气流形方向形成有小于7度迎风角，根据空气动力学原理，水幕板两侧会产生压力差，高压侧的空气会通过水幕上设置的通孔111向低压侧流动，穿过水幕使大部分空气中有害物质被混合或溶解于水中。由于在水幕板上涂布有复合纳米光催化材料，在紫外光能作用下所形成的h+电场，在一系列的物理化学反应作用下，对水中的有害有机物进行分解，与此同时也对水进行分解，产生氢和氧散发致空气中，起到对环境空间的增氧功效，而大颗粒尘埃则被水流带至鱼缸中)。水幕板截面与气流方向形成一个小于7度的迎风角α，根据流体力学效应，水幕板厚度方向两侧气流流速不一样，使得气流流经水幕板时在水幕板厚度方向的两侧之间形成压力差，水幕板高压力侧的气体经通孔111向水幕板低压侧流动并穿透低压侧的水幕，从而使流经水幕板的水流分解成细微的水雾，且在气流流速快的一面，其尾部会形成一定的真空泡，对水流分解成水雾也有促进作用，在此过程中尘埃和有害物质混合进水雾中，并向下流入储水箱或沿着水幕板流入储水箱。空气中那些难处理的有害无机物气体，如抽烟后产生的“二氧化硫”和其他有害气体，即可溶解于水中，形成对人体无害的弱酸，起到高效的物理降尘净化作用。本实施例中，水幕室壳体前后板采用透明材质的亚克力板，前后板外侧的紫外灯管一与紫外灯管二发出的紫外光能顺利的照射到水幕室内的水幕板上，以提供涂布于水幕板上的纳米复合光催化剂A进行物理化学反应的紫外线光能。由于水幕板上还钻有一定数量的穿孔，光线能透过通孔均匀照射每一块水幕板上，增加其对空气和水的净化能力。每一块水幕板上采用化工沉渍工艺涂布有纳米级的复合光催化材料薄膜层，使其牢牢附着于水幕上，能长期抗水流冲击。纳米复合光催化剂A的主要成分是“纳米级粒径的二氧化钛”，掺杂有纳米级金属元素铂、钌、铁的氧化物，以增强其光效力，减少电子空穴对的内部自我复合，增加其对水和空气的净化能力。其物理化学反应机理如下：

TiO₂+紫外光能→TiO₂(e_cb ^-+h_vb ⁺)(形成电子空穴对)

(空穴电场)h_vb ⁺+OH^-(吸附于水幕板上氢氧根离子)→.OH(羟基负离子)

h_vb ⁺+H₂O(吸附的水)→.OH+H⁺

(导带中电子)e_cb ^-+O₂→O₂ ^-(生态级的负氧离子)

O₂ ^-+H⁺→HO₂(超氧化氢)

2HO₂→H₂O₂(双氧水)+O₂

2H₂O₂(双氧水)→2H₂O+O₂

羟基功能离子团、超氧化氢、双氧水均可与吸附于水幕板表面的各种有害有机物和各种细菌产生物理化学分解反应，最终形成无害的二氧化碳和水。经水幕室初步处理过后空气，可去除空气中80％以上有害物质。初滤后的空气，经内部风道导引至“活性碳室”实施中滤。

本实施例中，水幕室位于储水箱中上方，活性碳室设置于储水箱后上方且位于矩阵板的正上方，设置中滤室的主要目的是利用活性炭具有超强分子团吸附力，对被初级处理后的空气进行中滤，以达到进一步净化效果，活性炭室内的活性炭盒，可自由移动，以方便使用者随时抽出，更换炭盒内活性碳。其下部设有轴流风机阵列，引导被处理空气必须穿过活性炭层，加强空气净化效果，增加空气的处理量。中滤过后的空气直接吹向设置其下部的矩阵板进行精滤。

精滤室内每块矩阵板都运用化工沉渍工艺涂布有复合纳米光催化剂B，根据紫外灯管二的截面形状在每块矩阵板中间开了机械安装孔，使紫外灯管二正好能嵌入矩阵板中，以达到最佳的紫外线光能的接收效果。本实施例中，精滤室与初滤室相邻设置，矩阵板内嵌设的紫外灯管二32同时对水幕板提供紫外光。

活性碳室处理后的空气，直接吹向矩阵板上方，穿过矩阵板间数条间隙，由矩阵下方流出，对被处理空气实施精滤。矩阵板表面的光纳米光催化剂B对空气中有害有机物理化学反应机理与水幕板上的纳米光催化剂A基本相同，只是增加掺杂金属元素氧化锌和氧化铝，更进一步增强纳米光催化剂的半导体光敏特性，形成大量的自由电子。使流经矩阵板的空气中的氧离子团，更容易获得电子，形成人体所必需生命维生素—生态级的负氧离子。应当指出的是，精滤室中矩阵板发生净化反应所需的氧气由初滤室反应后提供，因此，精滤室中的氧气分子含量比初滤室中更高，精滤室中的净化反应并不会因为没有水的参与而减弱，相反还有所增强，能起到真正的精滤作用。

本实施例中，精滤室的出风口连接有增压室33，所述排风扇设置在增压室内。增压室33设置于精滤室上部并位于初滤室、中滤室上方，内部装有一横流风扇，引导经三级处理空气排出。源源不断向环境空间提供洁净的、富含有大量“生态级负氧离子”清新空气。

栽培箱作水培绿色植株用，它与储水箱连接，呈梯田状结构分多层，相邻两层栽培箱之间连接有用于调节栽培箱内水位的水管53，本实施例中，栽培箱设置于初滤室、中滤室及精滤室的前方。栽培箱供水管经储水箱顶部通入储水箱，上层栽培箱的回水管构成下层栽培箱的供水管，最底层的栽培箱回水管与储水箱连通，以保持各层栽培箱内始终保持一恆定水位，使绿色植物根部始终保持浸没于水中，由于栽培箱中水流流动缓慢，促使水中有害物质沉淀于栽培箱底部，溶于水中各种有害物质和观赏鱼的排泄物，特别是那些在空气净化过程中溶于水中的重金属离子，均能被植物根部吸收，起到对水的生态净化作用，同时也给绿色植物提供了生长养料，使水在循环重复利用过程中不会产生二次污染。水培箱内的水不断循环缓慢流动，给绿色植物根部生长提供了充足氧，绿色植物茁壮成长。绿色植物在LED灯光源照射下，产生光合作用，吸收环境空间中二氧化碳气体，转换成氧散发到环境空间中。同时绿色植物还有吸收有害物质功效，起到辅助净化周边空气作用。从而实现一个小范围的生态净化微循环。

本实施例中，栽培箱的供水管管路上连接有用于过滤杂质的滤槽52，其主要功能是对融入水中大颗粒尘埃实施物理过滤，保持水的洁净和清澈度，使水保持活性，不变质，保证整体水路畅通，维护水幕室长久运行。

本实施例中，LED灯设置为数条不同颜色LED灯带，提供绿色植物生长所需要的各种波长的光波，不同颜色的光波照射在绿色植物上，还可增加整体美感。

本实施例中的家庭生态装置设置有自动控制电路，自动控制电路包括生态装置控制系统及与生态装置控制系统无线通信连接的检测系统。

生态装置控制系统包括生态装置主控制器及分别由生态装置主控制器电连接控制的开关按钮输入模块、紫外灯管驱动模块、LED灯驱动模块、水泵驱动模块、水幕室风机驱动模块、活性炭室风机阵列驱动模块、精滤室排风扇驱动模块及生态装置无线蓝牙收发模块。

检测系统包括检测主控制器及分别由检测主控制器电连接控制的PM2.5检测模块、TVOC检测模块、负氧离子检测模块、超限报警驱动模块、报警值设定模块、液晶显示模块、网络传输模块及检测端无线蓝牙收发模块，所述网络传输模块通过物联网与手机终端通信连接，检测端无线蓝牙收发模块用于与生态装置无线蓝牙收发模块通信连接。

检测系统相当于一个中继网络终端，它作为一个独立附件，可对家庭环境空间空气质量进行检测，PM2.5检测模块主要检测环境空间中PM2.5尘埃浓度值，TVOC检测模块主要检测环境空间中TVOC(挥发性有机物)浓度值，负氧离子检测模块主要检测环境空间中负氧离子含量。所测得数据可保存在检测主控制器中，每隔2小时保存一次，每天可保留12时段数据，总计可保存7天数据，以便随时调阅，所测得数据通过液晶屏显示。通过报警值设定模块，设置多项洁净空气指标安全值，当指标达不到洁净空气标准时，超限报警驱动模块即通过蜂鸣器发出报警信号。同时通过检测端无线蓝牙收发模块、生态装置无线蓝牙收发模块向生态装置控制系统发出指令，启动生态装置进入工作模式，加大对环境空间的处理能力。生态装置控制系统对系统设有多种工作模式，预设“工作模式”、“静音模式”、“睡眠模式”，各个模式分别对应不同的水泵转速、风机转速、LED灯亮度及紫外灯管亮度，“工作模式”净化速度最快，“睡眠模式”躁音最低，通过家庭Wifi网络与智能手机实现APP通信，对生态装置进行远程监控。

本实施例中，PM2.5检测模块、TVOC检测模块、负氧离子检测模块与生态装置主体之间设置成可分离式结构，使得检测系统也可作为一个环境检测仪器单独使用，当测得家居环境中负氧离子突然下降到很低时，这时应检查家中是否有煤气泄漏或其他有毒气体污染，当测得环境中PM2.5突然严重超标时，有可能环境中烟雾弥漫，注意引发火灾危险。

本实用新型遵循“大自然生态学”原理而设计，模拟大自然瀑布现象，设计有水幕室瀑布，被污染空气经人工水幕瀑布过滤后，空气中各种有害物质和尘埃的大部分溶解和混和于水中，水幕室中的水幕板运用化学沉渍方法，涂布有“复合纳米光催化剂”薄膜，牢牢附着于水幕板上，能长期抗水流冲击。光催化膜在紫外线光能作用下，形成电子--空穴对物理电场，在空穴电场作用下，可与流经水幕板的水和氢氧根进行物理化学催化反应，产生高活性物质，如“羟基负离子”“超氧化氢”“双氧水”，形成的高活性物质与流经空气中有害有机物产生反应，将其分解成对人体无害的水和二氧化碳气体。同理对溶于水中有害有机物和细菌实一并分解净化。在“光催化”反应下，还可对水分解，产生氧和氢，增加环境空间的氧的含量。

设计有纳米光催化空气净化室，对被处理的空气进行精滤，精滤后的洁净空气输送至家居空间，富含人们必需的空气生命维维生素，生态级“负氧离子”。以及富含氧的活性水蒸气团。散发于环境空间“负氧离子”和活性水分子团，主动出击，对环境空间有降尘、杀菌和去除有害物质功效，即使在环境空间的角落，也能做到空气净化无死角。实测空气中“负氧离子”最高可达10000个/cm³左右，平常情况下在3000个/cm³左右，达到多树高山和森林“负氧离子”含量水平。依据国际公认的空气清洁度评价指标，“安培空气质量评价指数”CI长期可达3左右。[CI＝(n^-/1000)*(1/q)式中n^-为生态级负氧离子，1000为人体舒适所需负氧离子个数，q＝n⁺/n^-，n⁺为环境空间正离子个数]。

本实用新型设计有绿色植物栽培箱，栽培箱设置多层，呈“梯田”式立体放置。栽培箱与储水箱连通，不断循环，保持水的活性，给植物生长的根部提供充足氧气。使植物能茁壮的生长。溶解于水中“重金属离子”和氮、氨化合物等，被植物吸收，更进一步达到空气净化的目的。水培箱周围和上部设置有不同频谱的LED灯带，给绿色植物提供光照。运用绿色植物“光合作用”的生态学原理，将生活空间中，人们呼吸和其他活动所产生的二氧化碳气体，以及空气净化过程中所产生的二氧化碳气体，转换成新鲜氧气。同时绿色植物也具有吸收有害有机物的功能，双重作用下，对家居空间的空气有质的提升。

据测算，三层绿色植物绿叶展开面积可达7m²左右，可吸收环境空间中大量二氧化碳气体和其他有害物质，释放出人们所必需的生态氧。

运用复合纳米材料所特有的光催化半导体特性，所产生的“羟基负离子”“超氧化氢”“双氧水”能与各种散发于空气中有机物气体分子进行化学反应，将其分解成对人体无害的二氧化碳和水。如装修房屋后油漆所散发甲醛、苯酚等。同时还可去除家居卫生间所散发出的各种异味和臭味。

在“羟基负离子”和“负氧离子”以及紫外线的综合作用下，对环境空间中的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等其他细菌有极好灭菌效果。

对二手烟中的有害有机物有极好的分解作用，可大大降低室内空间中的PM2.5的浮尘浓度。生态装置在运行一小时后，实测最低值7ug/m³上下，最高40ug/m³左右。

设置于装置内部的“紫光管”，发出365nm的接近自然光的光波，对蚊虫极具诱惑力，透过主抽风机扇叶空间微弱散射光，将蚊虫引诱至风扇附近，被气流吸入。加之周围的高湿环境和绿色植物，以及“生态装置”中心与外围的温差效应和处理空气中有害有机物后，所产生的二氧化碳气体，都是蚊虫所特别所喜好的，蚊虫纷纷被引诱至“生态装置”周围，被风机吸入“风幕室”，吹入水中淹死，起到“生态灭蚊”的功效。如若在下部水箱养有观赏鱼，蚊虫尸体还是鱼的天然饵料，鱼的排泄物又是绿色植物的有机肥料，从而达到小的生态循环。

本装置还有对干躁环境增湿功能，在一定环境空间中，能有效增湿10％到20％左右。

为了加快空气净化速度，设计成左右两侧双道进风方式，可采用不同直径的风机，最大CADR(一小时净化风量)值可达370m³/小时，处理15M²房间空气不超5过分钟。由于采用多层水幕瀑布过滤，净化过程中只消耗水和紫外线光能，其CCM值(空气净化能力进入半衰期时间)取决于紫光管的半衰期寿命，保守估计也可达8000小时以上。所以“生态装置”是一个低消耗，高效能的优化环境空间的缔造者。

通过多种传感器对环境空气的检测，运用微处理芯片对检测到的数据进行处理控制，以及物联网及手机APP的应用，从而达到对家庭室内环境实施远程智能调控。

以下是本实施例的生态装置的其他运行实测数据：

1)PM2.5：环境空间60M³，室内抽烟，PM2.5上升至680ug/M³，运行20分钟后，降至20ug/M³。使用仪器：上海三仪公司生产的PM2.5专用测试仪。

2)负氧离子：60M³的环境空间，最高可达5000个/cm³以上。平常2000至4000之间。使用仪器：北京伊派公司的负氧离子专用测试仪。

3)TVOC(可挥发性有机物)：试验环境空间60M³，超国家标准100多倍，10小时后降至国家标准，其主要污染物为甲醛、苯、胺。从100多倍降到10多倍只有20分钟左右。国家标准为0.8ppm。使用仪器，广州精量测控仪器工具有限公司生产的TVOC专用测试仪。

4)增湿效果：从38％增至58％，运行时间3小时。

5)增氧效果：环境空间氧含量降至17％，运行二小时后，空气中氧含量增至21.5％。使用仪器，氧气测定仪。

6)除异味效果：效果明显，一定体积相对密闭空间，运行10分钟后，几乎感觉不到任何异味。环保专业人士(闻臭师)评测结论：效果极佳。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型家庭生态装置，其特征在于，包括空气过滤系统与水循环系统，所述空气过滤系统包括依次连通的初滤室、中滤室(2)及精滤室(3)，所述水循环系统包括储水箱(4)及种植有植株(6)的栽培箱(5)，栽培箱的供水管与回水均与储水箱连通，栽培箱的供水管上连接有水泵一，所述初滤室包括水幕室(1)，所述水幕室实现空气过滤系统与水循环系统间的连通，水幕室包括水幕板阵列(11)、带孔水箱(12)与风机(13)，水幕板阵列设置于储水箱上方且水幕板上的水可流入储水箱中，带孔水箱设置于水幕板阵列的顶部并用于对水幕板供水，以使得在水幕板的至少一个板面上形成水幕，带孔水箱的供水管与回水均与储水箱连通，带孔水箱的供水管上连接有水泵二，所述风机设置于水幕室的进风口并位于水幕板阵列横向一侧或横向两侧，风机的出风口对准水幕板阵列，水幕板阵列中含有多块水幕板，且水幕板的板面为竖直设置或倾斜设置，来自风机的空气与水幕中的水充分接触以去除空气中的杂质，水幕板阵列的水幕板表面涂覆有纳米光催化剂，所述水幕室的壳体设置为透明式结构，水幕室的壳体外设置有对壳体内的水幕板提供紫外光的紫外灯管一(14)；

所述中滤室内设置有对从水幕室流入的空气进行中滤的过滤盒(21)，中滤室的出风口设置有使气流强制通过过滤盒的风机阵列(22)，所述精滤室内设有对从中滤室流入的空气进行精滤的矩阵板(31)，所述矩阵板表面涂覆有纳米光催化剂，矩阵板内嵌设有紫外灯管二(32)，精滤室出风口设置有使精滤后的空气排出的排风扇，排风扇的排风口对准栽培箱，使得经精滤室净化后的空气可再经植株进行自然过滤；所述紫外灯管二(32)与紫外灯管一(14)可以为整合使用的同一组紫外灯管或两组不同的紫外灯管；

所述栽培箱上方设置有为植株提供光照的LED灯(51)，LED灯与绿色植株构成对空气过滤系统与水循环系统起协同作用的绿色植物生态净化系统。

2.根据权利要求1所述的一种新型家庭生态装置，其特征在于，所述中滤室中的过滤盒(21)为活性炭过滤盒，所述精滤室的矩阵板表面设置有增加矩阵板光催化反应面积的柱状阵列。

3.根据权利要求1所述的一种新型家庭生态装置，其特征在于，水幕板阵列中有多块水幕板均竖直且平行设置，控制带孔水箱(12)向水幕板的一侧供水使得在每块水幕板的一个板面上形成水幕，水幕板上沿其厚度方向设置有多个密布通孔(111)，水幕板的另一个板面上不设水幕，使得来自风机出风口的待净化空气从所述密布通孔的无水幕一端水平进入其有水幕的另一端而由水幕中的水初步去除空气中的杂质与有害物质。

4.根据权利要求1所述的一种新型家庭生态装置，其特征在于，所述精滤室与初滤室相邻设置，矩阵板内嵌设的紫外灯管二(32)同时对水幕板提供紫外光。

5.根据权利要求1所述的一种新型家庭生态装置，其特征在于，所述栽培箱(5)为设置成梯田状的多层式结构，相邻两层栽培箱之间连接有用于调节栽培箱内水位的水管(53)，所述栽培箱的供水管管路上连接有用于过滤杂质的滤槽(52)。

6.根据权利要求1所述的一种新型家庭生态装置，其特征在于，水幕室的出风口设置有用于使经水幕板净化处理后空气的旋转湍流改为平滑气流的导风板(15)。

7.根据权利要求1所述的一种新型家庭生态装置，其特征在于，所述精滤室的出风口连接有用于加速出风风速并调节出风风向的的增压室(33)，所述排风扇设置在增压室内。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的一种新型家庭生态装置，其特征在于，所述水幕板的横截面外轮廓与机翼横截面外轮廓相同或相似，水幕板板面上沿厚度方向设置有若干通孔(111)，且水幕板与风机出风口气流方向形成一个迎风角α，使得气流流经水幕板时在水幕板厚度方向的两侧之间形成压力差，水幕板高压力侧的气体经通孔(111)向水幕板低压侧流动并穿透低压侧的水幕，从而使流经水幕板的水流分解成细微的水雾，在此过程中杂质和有害物质混合进水中，并流入储水箱。

9.根据权利要求8所述的一种新型家庭生态装置，其特征在于，所述带孔水箱底部设置的漏水孔(121)只对水幕板的气流低压侧供水。

10.根据权利要求8所述的一种新型家庭生态装置，其特征在于，所述家庭生态装置还设置有自动控制电路，自动控制电路包括生态装置控制系统及与生态装置控制系统无线通信连接的检测系统；

所述生态装置控制系统包括生态装置主控制器及分别由生态装置主控制器电连接控制的开关按钮输入模块、紫外灯管驱动模块、LED灯驱动模块、水泵驱动模块、水幕室风机驱动模块、活性炭室风机阵列驱动模块、精滤室排风扇驱动模块及生态装置无线收发模块；

所述检测系统包括检测主控制器及分别由检测主控制器电连接控制的PM2.5检测模块、TVOC检测模块、负氧离子检测模块、超限报警驱动模块、报警值设定模块、液晶显示模块、网络传输模块及检测端无线收发模块，所述网络传输模块通过物联网与手机终端通信连接，所述检测端无线收发模块用于与生态装置无线收发模块通信连接。