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【西安中央空调】中央空调空气净化技术

添加时间:2018-07-15 来源:新风系统

  随着我国市场经济的高速发展, 建筑数量和规模不断上升, 大量建筑基本都是采用中央空调系统来营造室内较为舒适的人工环境。但是, 由于中央空调封闭的室内环境, 导致室内空气不循环, 室内的空气污染物逐步累积, 降低了室内空气的质量, 同时室内装饰中建筑材料的使用, 造成室内散发大量有害气体。中央空调既带来舒适的室内环境, 也引发室内空气质量下降, 长期生活在空气质量不高的室内环境中, 容易引发人类多种疾病, 并且发病率逐年上升。随着人们健康意识和环境意识的提高, 室内空气污染问题已经引起了我国的高度重视。

  中央空调的研发技术主要集中在制冷技术和安全运行方面, 而中央空调对空气品质的净化效果没有得到深入研究。现有研究表明, 中央空调对空气净化效果不佳, 导致室内存在较多空气污染物, 空气中的颗粒物容易引发呼吸道炎症、肺癌等疾病, 其中的气态污染物对人体有致癌、致畸等危害, 微生物容易引发人体多种过敏性疾病, 而室内一些放射性元素对人体则容易诱发肺癌[2]。复合净化技术是当前我国室内空气净化技术发展的主要方向。一般来说, 室内空气净化的主要手段有:通风换气式、过滤式、光催化、静电以及负离子、吸附式、催化净化式等多种方式[3-4]。本文针对使用中央空调系统后室内空气环境的污染和危害以及中央空调系统中甲醛、细菌、病毒等对空气质量产生污染的特点, 研究中央空调空气净化装置, 并且对其进行测试。测试结果表明:研制的中央空调空气净化装置能够有效减少净化室内空气中的甲醛、细菌、病毒等空气污染物。

  中央空调系统主要包括主机和末端系统, 中央空调系统的主要组成设备包括主机风柜、风机盘管等。中央空调系统有多种, 可以根据不同的性质进行划分, 如果按照负担室内热湿负荷所用的介质可以分为全空气系统、全水系统、制冷剂系统等;按照中央空调空气处理设备的集中程度可以分为集中式和半集中式。

  一般情况下, 现代建筑都是依靠中央空调来进行通风换气, 以供应室内所需空气。根据调査研究, 若中央空调系统使用不当, 不仅不能净化室内空气, 反而会对室内空气造成污染, 危及到人们的生活健康。中央空调的空气来源一般是新风和回风, 过滤方式主要是初效和中效过滤器, 但是这两种过滤器不能够有效过滤空气中存在的大颗粒物和对人体具有危害的微小颗粒物以及有害气体。微小颗粒物中包含有致病微生物, 容易通过中央空调通风管道的气流进入中央空调系统, 结成灰尘并且在中央空调通风系统管道中累积, 同时中央空调的恒温环境使累积在通风管道中的微生物在良好的环境中大量繁殖, 微生物就通过通风管道进入室内, 污染室内空气。

  中央空调空气污染危害表现在对人体健康的影响。中央空调通风系统引起的人类健康问题疾病主要是传染性疾病、过敏性疾病、不良建筑综合症。由于中央空调会导致室内空气的污染, 对人体健康有直接影响, 人长期处于这种室内环境中容易感到恶心头晕胸闷, 并且长期使用中央空调会降低空气中的负离子浓度, 使人体出现如失眠、头痛等不良反应, 导致人体对自然的适应感受能力下降, 容易让人换上呼吸道疾病, 降低对冷热环境的耐受力。

  空气净化技术是追求室内空气洁净环境的一项综合性技术, 主要通过粗效、中效、高效三种过滤器过滤掉空气中的微粒, 得到洁净空气, 然后通过中央空调匀速的送风吹走有微粒的空气, 使室内空气达到净化效果。

  目前, 室内空气净化技术主要包括除尘技术、气体净化技术、杀菌消毒技术。其中, 除尘技术主要是采用活性炭过滤法, 杀菌消毒技术主要是紫外线杀菌消毒技术。纳米二氧化钛光催化技术, 将纳米二氧化钛作为氧化剂, 通过紫外光进行照射, 激发空气中的氧和水分子, 羟基自由基氧化来分解空气中的各种有机物、甲醛、细菌等。中央空调由于通风量较大, 室内空气流速较大, 纳米二氧化钛光催化产生的毒性随着循环风被带到室内, 形成室内二次空气污染。

  借鉴国内外相关的中央空调空气净化技术, 对室内空气进行初效过滤, 去除室内空气中的灰尘、细菌、气态的颗粒物等;然后采用灭菌型中效过滤器, 过滤空气中的细菌;最后进行紫外线杀菌, 利用Ti O2的碳纤维布和阴极紫外线灭菌灯分解细菌的有机分子, 达到灭菌的效果。

  中央空调空气净化流程中, 需考虑纳米二氧化钛光催化反应器布置, 保证光子具有较高的利用率。在设计净化设备时, 需考虑减少气流通过净化消毒装置的阻力以及能够更加有效地利用紫外灯发出的光子能。如何使光子能够得到有效利用, 主要是确保紫外灯的光子能够被全部激发, 生成电子和空穴, 并且要保证生成的光电子和空穴能够被充分利用。所以在设计中央空调空气净化装置时要考虑到气流流场、浓度场, 其内部结构必须充分考虑气流通过装置的阻力、辐射场、流场等问题。

  影响光催化反应的主要因素有:污染物浓度、空气流速度、反应速率、相对湿度、光强和催化剂等。反应速率随着污染物浓度的增加而增加。污染物浓度影响送回风结合方式, 反应速率受催化剂影响较大, 空气流速度影响催化剂的阻力。

  本文提及的中央空调空气净化技术研究, 包括预过滤器、中效过滤器、紫外灭菌和纳米光催化器。污染空气先经过预过滤器过滤, 过滤掉空气中较大的尘埃, 然后进入中效过滤器, 进一步过滤掉其中的颗粒物、细菌等, 再经紫外灭菌灯杀灭空气中的细菌, 最后经纳米二氧化钛光催化反应器, 吸附各种有害物质和异味臭味, 最终得到净化后的空气。

  在空气净化过程中, 纳米二氧化钛光催化可以将甲醛氧化为甲酸, 再经过紫外线照射后氧化为二氧化碳。在检测甲醛净化效果的过程中, 采用无空气净化装置、安装活性炭、安装活性炭和紫外灯、安装活性炭负载纳米二氧化钛、安装活性炭负载纳米二氧化钛和紫外灯等5种不同方式, 分析室内甲醛浓度。通过测试分析, 活性炭负载纳米二氧化钛和紫外线光的催化对空气中甲醛的净化效果最佳。光照对二氧化氮的催化影响主要体现在波长和光照强度上, 中央空调空气净化装置的主波长是256 nm的紫外光灯, 用短波紫外光灯照射纳米二氧化钛后, 纳米二氧化钛会生成电子和空穴, 吸附效果更好。

  中央空调采用预过滤器、中效过滤器、紫外灭菌和纳米光催化器进行空气净化技术可行。活性炭负载纳米二氧化钛和紫外线光的催化对空气中甲醛的净化效果最佳。利用纳米二氧化钛光催化净化装置可对初始浓度低的二氧化氮进行净化。较高的光催化活性可高效氧化室内空气中的二氧化氮气体, 也可以对空气中的细菌、病毒等氧化消灭, 紫外线灯可以双效消灭室内空气中的细菌、病毒。纳米二氧化钛和活性炭纤维其化学稳定性、热稳定性好, 使用寿命长, 符合工业催化剂的标准。