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中央空调空气净化技术

2021-8-18| 来源: 网络整理| 查看: 185


1.1 过滤技术

空气过滤净化是通过石棉、纤维等具有阻隔性质的材料去除空气中的固体颗粒悬浮物、液滴和细菌等污染物。根据过滤性能可将过滤器分为初效、中效、高中效、亚高效和高效5类。

目前,中央空调系统主要通过初效空气过滤去除5 μm以上的尘埃颗粒,初效过滤材料有合成玻璃纤维、尼龙网和金属孔网等。单级初效过滤不能满足使用要求,因此,中央空调机组越来越多的加装布袋式过滤器和静电式过滤器等中效过滤技术,可以有效过滤1 μm以上的尘埃颗粒。高效过滤可以有效去除0.1 μm以上的尘埃颗粒,有机纤维高效滤芯过滤HEPA技术是目前国际公认最好的高效过滤技术,吸附容量大,净化效率高,并具备吸水性,但受限于成本高等因素,目前仅用于核能研究防护、精密实验室、医药生产、原子研究和外科手术等需要高洁净度的场所。

1.2 吸附技术

吸附技术利用活性炭、沸石等材料高度发达的孔隙结构吸附空气中的悬浮颗粒物、细菌和VOCs等空气污染物。中央空调空气净化系统常用的吸附材料主要是粒状活性炭和活性炭纤维。由于吸附容量的限制,需要定期更换或再生吸附材料。

材料科学快速发展以后,纳米吸附逐渐应用于空调气体净化领域。纳米材料的孔隙直径在0.27~0.98 nm之间,呈晶体排列,且具有弱电性,优先吸附甲醛、苯、TVOC等有害气体,从而达到空气净化的效果。

1.3 静电净化技术

静电除尘技术是利用高压静电场使气体中的尘粒荷电后在电场力的作用下浓集在集尘板,从而达到空气净化的效果。迄今为止,静电净化技术经历了针式电场的金属蜂窝静电技术、板式电场的金属平板静电技术、微静电场的电解质材料蜂窝静电技术三代产品,电极间距从2 cm缩短到4 mm,大幅减少了臭氧的产生。

第一代金属蜂窝静电技术效率低,仅能除去大颗粒,主要用于工业除尘。第二代金属平板静电技术通过两个平行的高压平板电极形成均匀电场,产生正极性电晕使颗粒荷电然后被负电极吸附,从而除尘净化。该技术会产生放电、闪火或拉弧,空气中氧气通过放电间隙,氧分子受到电子的激发获得能量,并相互弹性碰撞,从而聚合成臭氧分子。第三代微静电技术利用电解质材料包裹导电体形成1 mm左右的微腔产生微静电强电场,荷电并吸附空气中的带电尘粒,在最小气流阻抗条件下能够吸附几乎100%的空中运动微粒,不会出现打火放电现象,从而杜绝了臭氧的产生。

近期,美国碧姆和国内厚联采用石墨烯电极聚合体利用板式电场结构,推出了第四代静电净化技术,即石墨烯平板静电技术。产品介绍该技术具有高效、低阻、零臭氧的卓越功能,相比第三代微静电技术,相同风速下的风阻降低接近一半。

1.4 光催化净化技术

光催化净化技术利用二氧化钛等半导体材料的光致空穴激发水分子和氧气成为强氧化性物质,从而将有机污染物氧化为二氧化碳和水等无害分子。基于光催化原理的中央空调消毒模块是将催化剂镀在载体上,用特定波长的紫外光源照射催化剂。开启风机使空气以一定流速经过载体,催化剂在紫外线的照射下能在短时间内迅速杀灭空气中的病毒和细菌,是预防呼吸道传染性疾病,防止空气传播病毒细菌,消除吸烟危害和降解室内污染的高效多因子空气净化技术,能有效去除 VOCs、臭味、细菌病毒和灰尘。

纳米材料的引入大幅增加了半导体材料的比表面积,彻底解决了传统催化技术效率低下的问题。纳米光催化主要有封装的紫外杀菌光和纳米材料制成的钠钛网组成,与空气接触面积提高5倍,可同时杀灭细菌、真菌和病毒,并可联合紫外、光催化和臭氧共同作用,是一种光谱的空气净化技术。日本在纳米光催化技术领域的研究和应用最好。

1.5 紫外线消毒技术

紫外线空气消毒技术是通过波长在240~280 nm范围的紫外线直接照射细菌、病毒等微生物的有机分子使之分解失活从而达到空气净化的效果,其中波长为253.7 nm时杀菌作用最强。紫外线照射细菌必须满足一定的辐射剂量才能破坏细菌和病毒的核糖酸结构,而且紫外线的照射会损伤人体皮肤,再加上产生紫外线的能耗很高,所以目前主要应用在医院消毒。目前有厂家推出了循环风紫外线空气消毒技术,不仅杀毒快速而且可以用于有人的场合,有望解决紫外线消毒技术在中央空调系统应用中的瓶颈。

1.6 臭氧消毒技术

臭氧消毒是利用臭氧的强氧化能力去除空气中的VOCs等有机物。中央空调系统中利用循环风携带臭氧扩散至整个空间,即可达到灭菌的效果。但臭氧具有一定的腐蚀性,且强烈刺激人体的呼吸道黏膜,所以必须严格控制室内的臭氧量,目前还没有很好的控制臭氧浓度的方法,所以实际应用不多。

1.7 低温等离子体净化技术

低温等离子体空气净化技术是通过极不均匀电场电晕放电或气体低压辉光放电等产生等离子体,利用等离子体的活性粒子同时分解有机污染物、杀灭细菌并脱除空气中的悬浮固体颗粒的空气净化技术。低温等离子体不仅可以净化有害气体和悬浮颗粒物,而且可以调节离子平衡,具有广阔的应用前景,但受限于理论研究,目前还没有广泛应用于中央空调的空气净化。

1.8 负离子净化技术

负离子净化是利用高压电场放电电离空气产生负氧离子吸附空气中的灰尘和烟雾等污染物,也可杀灭空气中的细菌和病毒。闭合空间内负离子净化技术的效果已得到认可,但人流量大、空间大的场所负离子净化技术的效果有待研究。日本夏普公司独自开发的净离子群净化技术通过净离子发生装置高压放电释放正、负离子群,分解空气中的浮游霉菌、病毒等有害物质,从而达到净化空气的效果。目前有报道,采用纳米级的电触媒材料作为释放尖端,只需要很微弱的电流就可以将大量的负离子释放出来,不会电离空气,没有臭氧、氮氧化物或正离子等衍生污染物产生。

1.9 其他净化技术

冷触媒净化采用具有很强氧化性的低温吸附材料,边吸附边分解从而清除有害细菌和有机污染物,在日本的空调产品中应用较多。

生物高效杀菌过滤技术将生物杀菌剂固定在过滤材料上,不仅可以过滤尘埃和细菌,还可以同步杀灭空气中的细菌、病毒和真菌等微生物。国内一些空调产品采用了这一技术。

纳米生态酶空气净化技术通过将模拟酶催化剂负载在表面具有纳米孔隙和多种活性基团的活性炭纤维-高分子纤维复合材料上,可以有效去除甲醛等有机物污染物,挥发性组分混合物以及病毒、细菌、粉尘颗粒物等污染物。



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