離子風(fēng)技術(shù)在空氣凈化器中的應(yīng)用

吳偉賓 郭莉鈺

（1.珠海宏馬電器有限公司 廣東珠海 519060；2.吉林大學(xué)珠海學(xué)院 廣東珠海 519041）

離子風(fēng)技術(shù)在空氣凈化器中的應(yīng)用

吳偉賓 郭莉鈺

（1.珠海宏馬電器有限公司 廣東珠海 519060；2.吉林大學(xué)珠海學(xué)院 廣東珠海 519041）

分析市場(chǎng)上空氣凈化器的原理，找出現(xiàn)有空氣凈化器的不足之處，提出一種綠色高效率、低使用成本的空氣凈化器，解決市場(chǎng)上現(xiàn)有空氣凈化器隨著使用時(shí)間凈化性能下降，濾網(wǎng)需要更換等問(wèn)題。

空氣凈化器；離子風(fēng)；PM2.5

1 引言

由于工業(yè)的快速發(fā)展，汽車使用的不斷增加，工業(yè)廢氣、汽車尾氣不斷污染著我們的呼吸環(huán)境，顆粒飄浮物、細(xì)菌嚴(yán)重威脅著人們的健康。特別是最近幾年，霧霾天氣的頻繁出現(xiàn)，導(dǎo)致呼吸道系統(tǒng)疾病逐步增多，人們對(duì)于空氣污染意識(shí)也在增強(qiáng)，一方面要求社會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中減少?gòu)U氣排放，倡導(dǎo)綠色出行，而另一方面空氣的治理需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，在這種情況下，空氣凈化器作為一款綠色產(chǎn)品也逐步走進(jìn)大眾的家庭，深受老百姓喜歡?？諝鈨艋鞯玫娇焖侔l(fā)展，特別是2012年時(shí)受PM2.5嚴(yán)重的影響，市場(chǎng)上空氣凈化器產(chǎn)品幾乎一掃而空，然而空氣凈化器本身具有的一些問(wèn)題卻又沒(méi)引起大家的注意。大家只關(guān)注到空氣凈化器短期的凈化效果，卻很少關(guān)注到長(zhǎng)期效果及本身的污染。本文將對(duì)市場(chǎng)上的空氣凈化器作一個(gè)全面的分析，并提出一種新型的凈化方式，以解決目前市場(chǎng)上凈化技術(shù)存在的問(wèn)題點(diǎn)。

2 離子風(fēng)技術(shù)在空氣凈化器中的應(yīng)用分析

2.1 市場(chǎng)空氣凈化器分析

目前市場(chǎng)上的空氣凈化器主要有兩種方式：過(guò)濾式凈化器、靜電除塵式凈化器。而這兩種凈化器有以下缺點(diǎn)：

過(guò)濾式凈化器濾芯需要定時(shí)更換，造成濾芯材料的浪費(fèi)，并且裝上濾芯后風(fēng)阻很大，導(dǎo)致風(fēng)扇的噪聲非常大并且風(fēng)量小。同時(shí)過(guò)濾式空氣凈化器由于采取對(duì)顆粒飄浮物的收集，很容易在過(guò)濾網(wǎng)上滋生細(xì)菌，引起二次污染。屬于非環(huán)保綠色型的空氣凈化器。

靜電除塵式凈化器采取高壓靜電方式對(duì)顆粒物進(jìn)行吸附，同時(shí)由于靜電釋放原因，可以有效殺滅細(xì)菌，減少二次污染。但由于鎢絲與集塵板之間的距離近，電場(chǎng)作用面積小，空氣凈化性

能提升較為困難，當(dāng)收集粉塵過(guò)多的情況下，很容易使兩電極出現(xiàn)打火現(xiàn)象，從而產(chǎn)生臭氧,并且對(duì)空氣中的濕度要求較高，當(dāng)濕度值越大時(shí)產(chǎn)生臭氧越大，同時(shí)由于靜電式空氣凈化器內(nèi)部電壓只有幾千伏，殺滅細(xì)菌效果不明顯。

2.2 離子風(fēng)技術(shù)原理

離子風(fēng)由電路產(chǎn)生1萬(wàn)伏以上的電壓，該電壓接在發(fā)射極跟接收極，發(fā)射極接正電極，接收極接負(fù)電極。由于接收極不具備塵端放電，而發(fā)射極通常使用細(xì)長(zhǎng)的鎢絲，由于尖端放電原理，產(chǎn)生大量的正離子，正離子附著在灰塵或空氣分子上，帶電灰塵或空氣分子，在發(fā)射極與接收極間的強(qiáng)大電場(chǎng)的作用下，向接收極移動(dòng)，從而形成離子風(fēng)。

2.3 離子風(fēng)在空氣凈化器中的應(yīng)用原理

在離子風(fēng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，一方面可以形成空氣流動(dòng)，一方面由于空氣中的帶電灰塵及空氣分子在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的動(dòng)能及到達(dá)接收極時(shí)電荷中和產(chǎn)生的能量，可達(dá)到灰塵吸附及殺滅細(xì)菌的作用，在空氣凈化方面可以達(dá)到很好的效能。

2.4 離子風(fēng)與靜電式的區(qū)別

離子風(fēng)電壓通常需要達(dá)到1萬(wàn)伏以上，而靜電式電壓只有幾千伏。

靜電式電場(chǎng)的方面與氣流的方向垂直。離子風(fēng)電場(chǎng)方向與氣流方向保持一致。

靜電式空氣凈化器為避免放電極與吸收極距離小，離子風(fēng)由于需要加快空氣的流動(dòng)，故需要有一個(gè)強(qiáng)大的電場(chǎng)使空氣分子產(chǎn)生一定的動(dòng)能，放電極與吸收極距離遠(yuǎn)。

2.5 離子風(fēng)與靜電式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

離子風(fēng)由于電壓較高，而隨著電壓的升高，產(chǎn)生的離子量將成倍增加。從而使通過(guò)的空氣帶電能力強(qiáng)。凈化性能可以得到提高。特別是殺菌能力方面。

靜電式在加大風(fēng)量的情況下，由于電場(chǎng)與氣流的方向垂直，容易將帶電灰塵帶出，影響吸附性能，甚至?xí)?dǎo)致出風(fēng)口帶電。為避免這種情況，需加大電場(chǎng)，由于發(fā)射極與接收極距離近，電場(chǎng)的加大容易導(dǎo)致電場(chǎng)擊穿。而離子風(fēng)電場(chǎng)與氣流的方向一致，離子風(fēng)方向與氣流方面也保持一致。這樣，加大風(fēng)量，性能也同步上升，帶電空氣分子不會(huì)逃逸，使用更加安全。

靜電式空氣凈化器放電極與吸收極距離小，電場(chǎng)作用范圍小，容易出現(xiàn)積灰，影響吸附能力，同時(shí)也較容易使放電極與吸收極出現(xiàn)短路，產(chǎn)生臭氧。而離子風(fēng)由于距離大，電場(chǎng)的主要介質(zhì)為空氣，灰塵的累積不會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)的擊穿，在這一點(diǎn)上，可以有效控制臭氧的產(chǎn)生。但離子風(fēng)空氣凈化器由于高壓較高，在電路未能良好設(shè)計(jì)的情況下，較靜電式較容易產(chǎn)生臭氧。

2.6 離子風(fēng)在空氣凈化器上面應(yīng)用的注意點(diǎn)

放電極與接收極設(shè)計(jì)：尖端放電為保證離子的大量釋放，對(duì)于放電極需要大量的尖端，一般采取細(xì)長(zhǎng)的鎢絲作為放電端，鎢絲具有強(qiáng)韌性，0.1mm左右的鎢絲可以滿足正常使用，同時(shí)又可以使電荷良好的釋放。接收極不能太密，太密會(huì)影響到風(fēng)量，同時(shí)保證與發(fā)射極可以形成強(qiáng)大的電場(chǎng)。同時(shí)接收極要接正電壓，以產(chǎn)生正離子，如接負(fù)電壓，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，其離子風(fēng)的風(fēng)速將嚴(yán)重下降。

（1）高壓包的設(shè)計(jì)：高壓包的設(shè)計(jì)為整個(gè)性能的關(guān)鍵，需保證電壓的穩(wěn)定性，避免電壓波動(dòng)，同時(shí)需考慮在環(huán)境發(fā)生變化器能夠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電壓，避免電場(chǎng)的擊穿，電場(chǎng)出現(xiàn)擊穿后，不但不能產(chǎn)生凈化空氣的作用，還會(huì)導(dǎo)致臭氧的產(chǎn)生。高壓包一般采取變壓器產(chǎn)生幾千伏的交流電壓，再通過(guò)倍壓電路的方式產(chǎn)生1萬(wàn)伏以上的直流高壓。

（2）高壓防護(hù)：由于離子風(fēng)比普通的靜電式空氣凈化器電壓更高。很多材料在這種情況下都容易成為導(dǎo)電體，故對(duì)于高壓走線需采取加大絕緣的方法。特別是發(fā)射極與接收極之間，要適當(dāng)加大絕緣厚度或是使用絕緣強(qiáng)度高的材料。高壓包需采取密封膠的形式進(jìn)行密封，避免高壓包里面高壓部分與空氣接觸產(chǎn)生過(guò)多的離子，引起高壓包內(nèi)部放電。同時(shí)加大放電極與外殼的距離，按照安全要求，200V的電壓需保證有4cm的距離，那2萬(wàn)伏的高壓按照理論值上計(jì)算需達(dá)到80cm的距離，但由于高壓包功率一般都不大，達(dá)到20cm，基本上也就不會(huì)有很強(qiáng)的靜電感。如果材料絕緣強(qiáng)度高的話，距離可適當(dāng)減少。

（3）抗靜電措施：在高壓過(guò)萬(wàn)伏的情況下，需注意機(jī)器內(nèi)部靜電的產(chǎn)生。避免靜電對(duì)電路的損壞，敏感器件增加電容進(jìn)行靜電的吸收或者通過(guò)電路將靜電釋放，避免靜電的累積。特別是液晶，由于靜電原因，會(huì)使液晶出現(xiàn)花屏的現(xiàn)象，影響機(jī)器的正常運(yùn)行，對(duì)于液晶需增加屏蔽蓋，將靜電導(dǎo)走，同時(shí)選取高抗靜電的導(dǎo)光片。

（4）臭氧的控制：由于離子的產(chǎn)生，臭氧是不可避免會(huì)發(fā)生的，國(guó)標(biāo)對(duì)于空氣凈化器臭氧的發(fā)生量要求是50ppb，為控制臭氧的發(fā)生量，發(fā)射極與接收極需保證有較大的距離，并在濕度比較高的環(huán)境下做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)于高壓包源頭方面，為嚴(yán)格控制臭氧的放生量，最好采取恒流式的高壓包。高壓包連接絲部分需注意連接線的尖端放電，增加熱縮套管等防護(hù)措施。

2.7 離子風(fēng)空氣凈化器的設(shè)計(jì)

按照我們的分析，我們?cè)O(shè)計(jì)采取4根鎢絲作為發(fā)射極跟5片鋁片作為接收極。鎢絲當(dāng)對(duì)著兩片鋁片的中心位置，鎢絲與鋁片都垂直安裝。高壓包產(chǎn)生15kV的電壓，正電極接鎢絲，負(fù)電極接鋁片。由于離子風(fēng)比較小，一般形成的風(fēng)速只有0.6m/s～1.0m/s的風(fēng)速。為保證室內(nèi)的空氣循環(huán)。我們?cè)跈C(jī)器前端增加一個(gè)風(fēng)機(jī)以形成良好的室內(nèi)空氣循環(huán)。鋁片之間的距離使用20mm，鎢絲與鋁片的距離為30mm，按照國(guó)標(biāo)要求，在30立方米的空間做性能實(shí)驗(yàn)，其潔凈空氣量可達(dá)到120立方米/小時(shí)以上。潔凈能效為A等級(jí)，其臭氧發(fā)生量控制在國(guó)標(biāo)允許范圍內(nèi)（低于50ppb），整機(jī)有一定靜電感，但不會(huì)出現(xiàn)電擊現(xiàn)象，出風(fēng)口未檢測(cè)到有離子的釋放，安全性可以得到保證，機(jī)器達(dá)到預(yù)期效果。

3 總結(jié)

通過(guò)分析與對(duì)比，離子風(fēng)技術(shù)在空氣凈化器中的應(yīng)用屬于真正的綠色環(huán)保技術(shù)，能有效避免濾材的消耗，避免二次污染，同時(shí)與靜電式空氣凈化技術(shù)的對(duì)比，有一定的先進(jìn)性。通過(guò)初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，具有良好的潔凈性能及安全性能，具備廣泛的應(yīng)用前景。

[1] 童詩(shī)白，華成英主編. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京. 高等教育出版社，2000.7

Application of ion wind technology in air purifier

WU Weibin GUO Liyu
（1.Zhuhai large house electrical appliances co,.LTD Zhuhai 519060; 2.Zhuhai college of Jilin university Zhuhai 519041）

The principle analysis of the market of air purifier, looking for gaps in the air cleaner, air purifier with high efficiency is proposed for a green, low use cost, solve the market existing air purifier with the purification performance degradation problem using time, the filters need to be changed and so.

Air cleaner; Ion wind; PM2.5