太陽能負(fù)氧離子空氣凈化器設(shè)計(jì)

摘 要：隨著我國的城鎮(zhèn)現(xiàn)代化快速發(fā)展，環(huán)境問題越來越突出。伴隨著工業(yè)化的加速發(fā)展和汽車尾氣排放，在最近幾年霧霾成為每個(gè)國民揮之不去的噩夢。如何將空氣中的PM2.5顆粒和其它塵埃及細(xì)菌、病毒過濾已成為研究的共同課題。這為太陽能負(fù)離子空氣凈化器的發(fā)展提供了必要條件。

關(guān)鍵詞：環(huán)保；太陽能；技術(shù)創(chuàng)新

1 市場前景

在進(jìn)入21世紀(jì)的今天，伴隨工業(yè)化的進(jìn)程污染和環(huán)境破壞。由PM2.5引發(fā)的各種呼吸道疾病頻繁上演，改善空氣質(zhì)量成為社會(huì)的最大問題?，F(xiàn)代建筑多采用密閉結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，人們的住宅和公共活動(dòng)室內(nèi)的空氣污染愈發(fā)嚴(yán)重。室內(nèi)空氣污染問題一般分為兩個(gè)方面。一方面是：在空氣中大量漂浮的PM2.5顆粒及微塵在室內(nèi)集聚引起呼吸道的感染和不舒服危及人們的健康。另一方面：電視、電腦、電冰箱和空調(diào)使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的正離子積聚在室內(nèi)無法排除時(shí)刻危害著人們的健康。隨著人民對于環(huán)保和健康問題的持續(xù)關(guān)注如何將室內(nèi)空氣凈化為自然、純凈和新鮮的空氣成為研究的重大課題。隨著太陽能負(fù)離子空氣凈化器的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀，太陽能負(fù)離子空氣凈化器不僅滿足了人們對新鮮空氣的需求而且還促進(jìn)了太陽能等新能源的發(fā)展。同時(shí)太陽能負(fù)離子空氣凈化器能對空氣中的細(xì)菌、異味、PM2.5顆粒物和電器產(chǎn)生的離子進(jìn)行凈化。它與傳統(tǒng)的空氣進(jìn)化器的不同在于其以太陽能作為能源，配備的探頭可以隨時(shí)監(jiān)控室內(nèi)空氣質(zhì)量，具有很強(qiáng)的自動(dòng)化控制能力等。同時(shí)太陽能負(fù)離子空氣凈化器產(chǎn)生的小粒徑負(fù)離子，則有良好的生物活性，易于透過人體血腦屏障，進(jìn)入人體發(fā)揮其生物效應(yīng)促進(jìn)人的血液循環(huán)。在不久的將來以太陽能負(fù)離子空氣凈化器為代表的空氣凈化器必將走入千家萬戶，給深受污染空氣的人們帶去清潔的環(huán)境。

2 研究內(nèi)容

太陽能通過單晶硅太陽能板轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存于鉛蓄電池中，白天可以直接用單晶硅太陽能板給電路供電，夜晚可以用鉛蓄電池給電路供電。電路中負(fù)離子產(chǎn)生器工作時(shí)產(chǎn)生小顆粒負(fù)離子，這些負(fù)離子可以使細(xì)菌的蛋白質(zhì)兩極性顛倒，從而使細(xì)菌的生存能力降低或者致死。同時(shí)這些負(fù)氧離子可以改善人的神經(jīng)和血液循環(huán)系統(tǒng)。除此之外在凈化器內(nèi)部的負(fù)離子與靜電吸附網(wǎng)配合將空氣中的PM2.5微塵，通過正負(fù)離子吸引、碰撞形成分子團(tuán)下沉落地，靜電網(wǎng)面上充滿高伏特?cái)?shù)的強(qiáng)力靜電，將空氣中的懸浮粒子吸附，污染空氣通過濾網(wǎng)時(shí)將空氣中98%的灰塵、過敏源及病毒吸附在濾網(wǎng)內(nèi)，濾網(wǎng)清凈效率可從7%到濾心集塵90%，能很好地保護(hù)人的身體的健康。

3 作用及功效

（1）太陽能空氣凈化器中負(fù)氧離子發(fā)生器產(chǎn)生的負(fù)氧離子能改善呼吸道及肺功能，影響人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和血液循環(huán)系統(tǒng)。在有限的房間之內(nèi)，負(fù)氧離子濃度越高，空氣越清新。

（2）室內(nèi)環(huán)境中PM2.5及污染物含量通過PM2.5傳感器自動(dòng)檢測，將檢測的信號通過AD芯片傳遞給單片機(jī)然后單片機(jī)將室內(nèi)PM2.5和污染物含量通過LED顯示屏呈現(xiàn)給用戶，用戶可以設(shè)定空氣凈化等級，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶設(shè)定的空氣凈化等級自動(dòng)控制開啟和中斷太陽能負(fù)離子空氣凈化器。

（3）單晶硅太陽能電池板產(chǎn)生的電能除了供給系統(tǒng)消耗外，多余的電能還可通過接口供給家用小型電器一舉兩得。

（4）太陽能負(fù)離子空氣凈化器采用太陽能供電，避免了對電能的消耗。既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，對于家人沒有任何的傷害。

整個(gè)產(chǎn)品分為三部分：

太陽能供電部分、負(fù)氧離子產(chǎn)生部分、靜電吸附網(wǎng)部分。

太陽能供電部分：采用單晶硅太陽板來進(jìn)行太陽能轉(zhuǎn)換，將成型的單晶硅太陽板固定于房子正南的方向上以獲得最大的光照量，將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存于鉛蓄電池中，在夜晚和陰雨天陽光弱或無陽光時(shí)為電路供電在陽光充足的情況下還可以直接使用太陽能。

負(fù)氧離子產(chǎn)生部分：負(fù)離子生成技術(shù)采用最新的負(fù)離子轉(zhuǎn)換器和納子富勒烯負(fù)離子釋放器技術(shù)產(chǎn)生，可以生成等同于大自然的生態(tài)負(fù)離子，即小粒徑負(fù)離子。這些產(chǎn)生的負(fù)氧離子能夠改善人體呼吸道及肺功能，影響人的中樞神經(jīng)和血液循環(huán)系統(tǒng)降低弭患老年癡呆的作用。降低血壓，改善睡眠，促進(jìn)新陳代謝，因此稱其為“空氣中的維生素”。

吸附部分：靜電濾網(wǎng)的原理是在無紡布纖維內(nèi)植入正負(fù)向永久性電荷，使布面上充滿高伏特靜電，從而吸附空氣中的懸浮粒子。首先：永久性過濾網(wǎng)將風(fēng)機(jī)帶進(jìn)的污染空氣和大型顆粒如毛發(fā)和纖維屑束縛住。其次：空氣清潔器的空氣凈化濾網(wǎng)內(nèi)的負(fù)離子發(fā)生器與靜電吸附網(wǎng)共同作用將空氣中的PM2.5污染物吸附在靜電網(wǎng)上，負(fù)離子使污染物中小到如細(xì)菌和病毒這樣0.01微米的微粒帶電，并被吸附在收集盤中。最后，活性炭過濾器吸收空氣中的異味。

原理圖：

4 課題意義

負(fù)離子空氣凈化器通過采用采用生態(tài)負(fù)離子生成的芯片技術(shù)及納子富勒烯離子釋放技術(shù)，可以模擬自然原生態(tài)的生態(tài)級空氣負(fù)離子，根據(jù)國際空氣環(huán)保領(lǐng)域的眾多專家研究證實(shí)，生態(tài)級負(fù)離子對促進(jìn)人的神經(jīng)系統(tǒng)和血液循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)具有重大意義，對于人們的健康具有良好的促進(jìn)作用。使用的單晶硅太陽能電池板在生產(chǎn)技術(shù)上目前比較成熟，太陽能電池板在市面上基本可以買到。納子富勒烯負(fù)離子釋放技術(shù)、靜電式濾網(wǎng)技術(shù)比較成熟基本可以得到。PM2.5傳感器探頭、AD芯片、鉛蓄電池、單片機(jī)控制系統(tǒng)均可在市面上買到。本課題的不但操作性非常高而且還解決了當(dāng)前困擾人們的健康問題一舉多得。未來市場潛力巨大前景光明。

作者簡介：李春林（1993-），男，成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，本科，研究方向：光電子技術(shù)。