基于干霧抑塵的智能空氣凈化系統(tǒng)研究

賈強(qiáng)樂(lè) 暴偉杰

秦皇島首創(chuàng)思泰意達(dá)環(huán)保科技有限公司

基于干霧抑塵的智能空氣凈化系統(tǒng)研究

賈強(qiáng)樂(lè) 暴偉杰

秦皇島首創(chuàng)思泰意達(dá)環(huán)?？萍加邢薰?/p>

智能空氣凈化系統(tǒng)汲取了干霧抑塵技術(shù)和負(fù)離子空氣凈化的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)空氣中的可吸入顆粒物進(jìn)行有效治理，依托PLC的自動(dòng)化和數(shù)字化控制能力，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量空氣凈化主機(jī)進(jìn)氣端和出氣端的空氣質(zhì)量，通過(guò)串口總線(xiàn)上傳到顯示終端，同時(shí)利用空氣質(zhì)量傳感器反饋的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)空氣凈化系統(tǒng)的無(wú)故障自動(dòng)運(yùn)行。

空氣凈化；干霧抑塵；智能；負(fù)離子

1 引言

可吸入顆粒物是指空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于10微米的顆粒物，即常說(shuō)的空氣質(zhì)量參數(shù)中PM10和PM2.5的濃度，這些顆粒物可長(zhǎng)期漂浮在空氣中，污染范圍廣，對(duì)人體的危害也十分巨大，易誘發(fā)多種心血管和呼吸系統(tǒng)疾病。而本研究涉及的空氣凈化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)可吸入顆粒物的深度治理，并且能夠?qū)崿F(xiàn)智能化自動(dòng)控制和管理。

2 空氣凈化器原理分析

市場(chǎng)上常見(jiàn)的空氣凈化器從原理上來(lái)說(shuō)主要分為被動(dòng)吸附過(guò)濾式和主動(dòng)式等兩種。其中，被動(dòng)吸附過(guò)濾式空氣凈化器是用風(fēng)機(jī)將空氣抽入機(jī)器，通過(guò)內(nèi)置的濾網(wǎng)過(guò)濾，能夠起到過(guò)濾粉塵、異味和消毒等作用，但是需要定期更換濾網(wǎng)，后期運(yùn)行成本高；主動(dòng)式的空氣凈化器不受風(fēng)機(jī)與濾網(wǎng)的限制，可主動(dòng)有效的向空氣中釋放凈化滅菌因子，通過(guò)在空氣中彌漫、擴(kuò)散的特點(diǎn)，起到對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行凈化的效果，但是易產(chǎn)生臭氧，作用范圍有限。

本文涉及的空氣凈化系統(tǒng)，利用負(fù)離子凈化技術(shù)和干霧抑塵技術(shù)，并且借助風(fēng)機(jī)的動(dòng)力有效擴(kuò)大作用范圍，達(dá)到大范圍凈化空氣的效果。負(fù)離子和干霧能夠凈化空氣中的可吸入顆粒物，同時(shí)負(fù)離子發(fā)生器工作過(guò)程中產(chǎn)生的臭氧還可與干霧捕捉到的雜質(zhì)或有害物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，可以有效減少直接擴(kuò)散到空氣中的臭氧量，起到稀釋干凈空氣中臭氧濃度的作用。

負(fù)離子是空氣中一種帶負(fù)電荷的氣體離子，具有鎮(zhèn)靜、催眠和降血壓等功能，還能還原來(lái)自大氣的污染物質(zhì)、氮氧化物和香煙等產(chǎn)生的活性氧，減少過(guò)多活性氧對(duì)人體的危害，并且還可以中和帶正電的空氣粉塵顆粒使之無(wú)電荷后沉降，達(dá)到空氣凈化的目的。

干霧抑塵技術(shù)是通過(guò)高壓離子霧化和超聲波霧化，產(chǎn)生1μm～10μm的超細(xì)干霧。干霧不會(huì)快速沉降并且進(jìn)行無(wú)規(guī)則的永不停歇的布朗運(yùn)動(dòng)，干霧之間也并不會(huì)迅速聚合產(chǎn)生大的液滴，所以可在空氣中長(zhǎng)時(shí)間漂浮，主動(dòng)出擊捕捉空氣中的顆粒物，直到受到外力沉降或水霧與粉塵碰撞粘合，形成粉塵團(tuán)，直至自然沉降，從而達(dá)到消除粉塵的效果。

3 空氣凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

空氣凈化系統(tǒng)主要包括主機(jī)、空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)等三部分，其中空氣凈化主機(jī)綜合負(fù)離子和干霧抑塵技術(shù)，達(dá)到空氣凈化的要求，而智能控制系統(tǒng)主要依靠PLC的自動(dòng)化控制功能，結(jié)合各種檢測(cè)傳感器反饋的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化和精細(xì)化控制。

3.1 空氣凈化系統(tǒng)主機(jī)

主機(jī)從結(jié)構(gòu)組成來(lái)講，可分為負(fù)離子凈化腔、干霧抑塵腔和離子爆炸腔等三個(gè)工作腔室。

負(fù)離子凈化腔內(nèi)的負(fù)離子發(fā)生器利用尖端直流高壓產(chǎn)生高壓電暈，并釋放出大量的負(fù)離子，對(duì)污濁空氣有除塵殺菌的作用，可中和空氣粉塵顆粒中眾多的正離子，并使顆粒物荷負(fù)電，提高顆粒物之間相互吸附和慣性碰撞凝結(jié)的概率，達(dá)到凝聚微小顆粒物的效果。此過(guò)程中，凝聚的污染顆粒物一部分會(huì)沉降在負(fù)離子凈化腔內(nèi)，一部分會(huì)隨自由流動(dòng)的空氣流進(jìn)入干霧抑塵腔內(nèi)進(jìn)一步被凈化。

干霧抑塵腔內(nèi)安裝若干漫射型干霧發(fā)生裝置，整個(gè)腔室到處都彌漫著干霧，污濁空氣通過(guò)干霧腔室時(shí)，微米級(jí)干霧滴會(huì)與流通的空氣中的細(xì)微顆粒物結(jié)合，起到干霧過(guò)濾的作用，用于替代傳統(tǒng)意義上的污染物顆粒物過(guò)濾網(wǎng)。干霧過(guò)濾裝置免更換，易于維護(hù)和清洗，并且無(wú)風(fēng)阻壓差，高效低耗，節(jié)能環(huán)保。較重的粉塵團(tuán)在自身重力作用下會(huì)自然沉降在干霧腔內(nèi)，剩余的會(huì)隨空氣流進(jìn)入離子爆炸腔。

3.2 空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)

空氣凈化系統(tǒng)在空氣的進(jìn)出口均設(shè)置溫度、濕度、可吸入顆粒物濃度傳感器、二氧化碳和TVOC等室內(nèi)空氣品質(zhì)檢測(cè)傳感器。

溫濕度傳感器是高精度數(shù)字式傳感器，二氧化碳傳感器是紅外非擴(kuò)散式傳感器，TVOC傳感器基于PID檢測(cè)原理，響應(yīng)快速，分辨率高。

顆粒物濃度傳感器是基于激光散射原理，連續(xù)采集并計(jì)算單位體積內(nèi)空氣中不同粒徑的懸浮顆粒物個(gè)數(shù)，即顆粒物濃度分布，進(jìn)而換算成質(zhì)量濃度，并以通用數(shù)字接口形式輸出，具有適用范圍廣、測(cè)量速度快、準(zhǔn)確性高和可在線(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足空氣凈化系統(tǒng)的使用要求。

3.3 智能控制系統(tǒng)

選用西門(mén)子S7-200 SMART PLC，實(shí)時(shí)采集上述各種傳感器的信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)信息匯總和處理，制定合理的控制策略，最終給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的控制指令，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化自動(dòng)控制。

控制系統(tǒng)設(shè)置本地控制和自動(dòng)控制兩種工作模式，其中本地控制模式允許使用者隨時(shí)根據(jù)自身需要啟動(dòng)和停止設(shè)備，還可以任意調(diào)整風(fēng)量等參數(shù)，自動(dòng)控制模式是靠PLC根據(jù)傳感器反饋的信號(hào)決定設(shè)備的啟停和風(fēng)量等參數(shù)的調(diào)整，在達(dá)到空氣凈化目的的同時(shí)，起到節(jié)約能源的作用。

4 空氣凈化系統(tǒng)工藝流程

污濁空氣靠風(fēng)機(jī)的動(dòng)力抽送到設(shè)備主機(jī)管道內(nèi)，經(jīng)過(guò)空氣質(zhì)量檢測(cè)區(qū)域，然后分別流經(jīng)負(fù)離子凈化腔室、干霧抑塵腔室和離子爆炸腔室后，含有眾多污染物顆粒物的水霧都將沉降在主機(jī)內(nèi)部，最后在清新空氣排出之前再次進(jìn)入空氣質(zhì)量檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，這樣便于空氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比。

5 結(jié)語(yǔ)

空氣中的可吸入顆粒物從數(shù)量方面來(lái)講PM0.3占有很大一部分，況且這也是對(duì)人體危害最大的細(xì)微顆粒物，不容忽視。本文研究的空氣凈化系統(tǒng)結(jié)合干霧抑塵和負(fù)離子凈化等方法，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得可以?xún)艋^大部分粒徑小于0.3微米的超微顆粒物，能對(duì)污濁空氣起到更深層次凈化處理的作用。

[1]朱天樂(lè),郝吉明,周中平,王延吉.室內(nèi)空氣凈化技術(shù)評(píng)述[R].全國(guó)室內(nèi)環(huán)境與健康研討會(huì),2002.

[2]趙華偉.室內(nèi)空氣凈化關(guān)鍵技術(shù)研究[J].山東工業(yè)技術(shù),2017(1):241.