基于干雾抑尘的智能空气净化系统研究

贾强乐 暴伟杰

秦皇岛首创思泰意达环保科技有限公司

基于干雾抑尘的智能空气净化系统研究

贾强乐 暴伟杰

秦皇岛首创思泰意达环保科技有限公司

智能空气净化系统汲取了干雾抑尘技术和负离子空气净化的优点，对空气中的可吸入颗粒物进行有效治理，依托PLC的自动化和数字化控制能力，实现在线实时测量空气净化主机进气端和出气端的空气质量，通过串口总线上传到显示终端，同时利用空气质量传感器反馈的数据信息，实现空气净化系统的无故障自动运行。

空气净化；干雾抑尘；智能；负离子

1 引言

可吸入颗粒物是指空气动力学当量直径小于等于10微米的颗粒物，即常说的空气质量参数中PM10和PM2.5的浓度，这些颗粒物可长期漂浮在空气中，污染范围广，对人体的危害也十分巨大，易诱发多种心血管和呼吸系统疾病。而本研究涉及的空气净化系统可以实现对可吸入颗粒物的深度治理，并且能够实现智能化自动控制和管理。

2 空气净化器原理分析

市场上常见的空气净化器从原理上来说主要分为被动吸附过滤式和主动式等两种。其中，被动吸附过滤式空气净化器是用风机将空气抽入机器，通过内置的滤网过滤，能够起到过滤粉尘、异味和消毒等作用，但是需要定期更换滤网，后期运行成本高；主动式的空气净化器不受风机与滤网的限制，可主动有效的向空气中释放净化灭菌因子，通过在空气中弥漫、扩散的特点，起到对室内空气进行净化的效果，但是易产生臭氧，作用范围有限。

本文涉及的空气净化系统，利用负离子净化技术和干雾抑尘技术，并且借助风机的动力有效扩大作用范围，达到大范围净化空气的效果。负离子和干雾能够净化空气中的可吸入颗粒物，同时负离子发生器工作过程中产生的臭氧还可与干雾捕捉到的杂质或有害物质发生氧化反应，可以有效减少直接扩散到空气中的臭氧量，起到稀释干净空气中臭氧浓度的作用。

负离子是空气中一种带负电荷的气体离子，具有镇静、催眠和降血压等功能，还能还原来自大气的污染物质、氮氧化物和香烟等产生的活性氧，减少过多活性氧对人体的危害，并且还可以中和带正电的空气粉尘颗粒使之无电荷后沉降，达到空气净化的目的。

干雾抑尘技术是通过高压离子雾化和超声波雾化，产生1μm～10μm的超细干雾。干雾不会快速沉降并且进行无规则的永不停歇的布朗运动，干雾之间也并不会迅速聚合产生大的液滴，所以可在空气中长时间漂浮，主动出击捕捉空气中的颗粒物，直到受到外力沉降或水雾与粉尘碰撞粘合，形成粉尘团，直至自然沉降，从而达到消除粉尘的效果。

3 空气净化系统结构组成

空气净化系统主要包括主机、空气质量检测系统和智能控制系统等三部分，其中空气净化主机综合负离子和干雾抑尘技术，达到空气净化的要求，而智能控制系统主要依靠PLC的自动化控制功能，结合各种检测传感器反馈的信号，实现系统的智能化和精细化控制。

3.1 空气净化系统主机

主机从结构组成来讲，可分为负离子净化腔、干雾抑尘腔和离子爆炸腔等三个工作腔室。

负离子净化腔内的负离子发生器利用尖端直流高压产生高压电晕，并释放出大量的负离子，对污浊空气有除尘杀菌的作用，可中和空气粉尘颗粒中众多的正离子，并使颗粒物荷负电，提高颗粒物之间相互吸附和惯性碰撞凝结的概率，达到凝聚微小颗粒物的效果。此过程中，凝聚的污染颗粒物一部分会沉降在负离子净化腔内，一部分会随自由流动的空气流进入干雾抑尘腔内进一步被净化。

干雾抑尘腔内安装若干漫射型干雾发生装置，整个腔室到处都弥漫着干雾，污浊空气通过干雾腔室时，微米级干雾滴会与流通的空气中的细微颗粒物结合，起到干雾过滤的作用，用于替代传统意义上的污染物颗粒物过滤网。干雾过滤装置免更换，易于维护和清洗，并且无风阻压差，高效低耗，节能环保。较重的粉尘团在自身重力作用下会自然沉降在干雾腔内，剩余的会随空气流进入离子爆炸腔。

3.2 空气质量检测系统

空气净化系统在空气的进出口均设置温度、湿度、可吸入颗粒物浓度传感器、二氧化碳和TVOC等室内空气品质检测传感器。

温湿度传感器是高精度数字式传感器，二氧化碳传感器是红外非扩散式传感器，TVOC传感器基于PID检测原理，响应快速，分辨率高。

颗粒物浓度传感器是基于激光散射原理，连续采集并计算单位体积内空气中不同粒径的悬浮颗粒物个数，即颗粒物浓度分布，进而换算成质量浓度，并以通用数字接口形式输出，具有适用范围广、测量速度快、准确性高和可在线实时测量等优点，满足空气净化系统的使用要求。

3.3 智能控制系统

选用西门子S7-200 SMART PLC，实时采集上述各种传感器的信号，并进行数据信息汇总和处理，制定合理的控制策略，最终给执行机构发出相应的控制指令，实现系统的智能化自动控制。

控制系统设置本地控制和自动控制两种工作模式，其中本地控制模式允许使用者随时根据自身需要启动和停止设备，还可以任意调整风量等参数，自动控制模式是靠PLC根据传感器反馈的信号决定设备的启停和风量等参数的调整，在达到空气净化目的的同时，起到节约能源的作用。

4 空气净化系统工艺流程

污浊空气靠风机的动力抽送到设备主机管道内，经过空气质量检测区域，然后分别流经负离子净化腔室、干雾抑尘腔室和离子爆炸腔室后，含有众多污染物颗粒物的水雾都将沉降在主机内部，最后在清新空气排出之前再次进入空气质量检测区域进行测量，这样便于空气净化系统进行数据对比。

5 结语

空气中的可吸入颗粒物从数量方面来讲PM0.3占有很大一部分，况且这也是对人体危害最大的细微颗粒物，不容忽视。本文研究的空气净化系统结合干雾抑尘和负离子净化等方法，经试验测得可以净化绝大部分粒径小于0.3微米的超微颗粒物，能对污浊空气起到更深层次净化处理的作用。

[1]朱天乐,郝吉明,周中平,王延吉.室内空气净化技术评述[R].全国室内环境与健康研讨会,2002.

[2]赵华伟.室内空气净化关键技术研究[J].山东工业技术,2017(1):241.