太阳能空气净化器设计研究

朱研博

摘 要：目前，能源在人们生活中占据重要的位置，大量的消耗能源给人类的生活环境造成了巨大的破坏，人类资源面临枯竭的严峻考验。可持续发展成为人类发展的新主题方向。目前世界各国都在研究开发新能源以促进社会的和谐发展，太阳能能源成为当前科学家公认的最具发展前途的能源。随着人们生活水平的提高，人们开始广泛关注空气质量问题。空气净化器是一种新的家用生活电器，它能够有效改善空气质量，在生活中广泛使用。如今空气环境日益恶劣，随着人们关注和市场的需求，越来越多的企业开始投入空气净化器的制造。本设计以清洁能源为理念，以交互体验方式为方法，运用美学实际原理，结合太阳能发电技术，使产品造型和结构功能实现优化统一。

关键词：太阳能；空气净化器；设计研究

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）15-0047-02

随着人类经济的发展，人们越来越关注于周围的生活环境，可持续发展成为当今世界发展的主题，太阳能可再生能源被科学家认为最有前途的能源，是研究太阳能发电为主 的新型产品。目前由于太阳能转换效率的问题，太阳能在家电的应用多集中在充电宝等小电子产品上，相应的批量生产销售的产品较少，随着太阳能技术的 成熟发展， 在多种电器上应用前景广阔。

1 空气净化器简介

我国光伏产业目前制造水平技术研发有相对较好的基础，在转型发展上具有广阔空间。目前光伏发电价格在市场上还需要一定的时间，我国大部分太阳能产品用于出口，因此产业发展并无健康持续快速发展。

我国在材料晶体核心技术方面仍较为落后，薄膜电池技术设备也不够先进，与世界发达国家的技术水平还存在一定差距。光伏产业目前的发展重点就是降低成本，只有降低成本才能使光伏产业不断发展，取代传统能源。太阳能光伏技术在小产品上应用广泛，例如太阳能充电器，太阳能灯，太阳能手表等。目前由于受到空气污染原因的影响，国内人们普遍关注空气质量，现代空气净化器起源于美国，美国政府的放射性材料研究员开发了HEPA过滤网。后来由军事转向民用，霍尼韦尔空气净化器被认为是最好的空气净化方法。

荷兰的飞利浦是世界上的知名品牌，主要提出健康生活，因此他们的产品更加舒适，AC4072是空气净化器的代表，实用性非常强，使用柔软的元素增加了亲密感，造型采用简单的几何元素，简约的设计风格。

日本空气净化器的代表就是夏普和松下，F-VXG70C-N是目前市场上最受欢迎的外观设计产品，除尘效果良好。松下空氣净化器充分考虑儿童安全的问题，有人性化的儿童安全门锁设计。国内空气净化器市场法规尚不完善，存在很多劣质品牌。品质较好的亚都KJF2901对甲醛祛除效果较好，由ABS工程塑料，金属材料制作。

制作太阳能电池的材料需要有相对较高的转换效率，材料价格相对较便宜，制造材料环保，可大批量生产。硅是符合上述要求最适合做太阳能的电池材料。

单晶硅技术较成熟，加工工艺建立在高质量的单晶材料基础上。单晶硅技术转换效率非常高，本次设计以单晶硅为材料，但单晶硅的价格并不占优势，薄膜太阳能电池是较为不错的代替材料。晶体硅生产成本较高，它的实际耗材较多，用这些制作太阳能电池不大合理，人们在研究多晶硅薄膜上研制了很多其它的方法。多晶硅在太阳能电池市场发展空间巨大，比单晶硅成本低且效率高。非晶体硅薄膜的生产成本较低，非晶硅太阳能电池的光电转换效率较高，但稳定性较差。

2 太阳能空气净化器

随着全球经济的高速发展，环境污染问题日益严重，据调查，空气污染每年造成全球近百万人丧生，其中大多数为发展中国家。2002年世界卫生组织将室内空气污染列为危害人类健康的十大病害之首。

太阳能空气净化器采用低碳环保材质，能有效去除室内有害气体，设计外观简约大方。产品的色彩搭配外形设计融合现代家居绿色环保理念，外形美观，材质环保，具有强大的家居便利性。

室内空气污染物来源主要是居室装饰，生活产生的细菌等，污染中的甲醛，苯，氨和苳，一氧化碳，氮氧化合物是致癌污染物。活性炭的空气净化器只有转移的作用，易导致循环污染，因此这种净化器产品饱受争议。目前大多净化器的效率较低，存在二次污染的隐患，并不能有效解决空气污染和能耗问题。太阳能净化器能够全方位提高空气清新效果，具有除臭，杀菌，防霉等多种功能。具有空气自动感应的功能，使净化器能够全体自动监测室内空气质量，外形体积较小，节省空间，净化效率较高，费用成本相对较低。

太阳能空气净化器将纳米级Ti02融入改性体系，利用纳米光催化技术，运用于太阳能净化。这种技术始于20世纪70年代，由于Ti02具有化学活性强，光学性能稳定，耐热性好，价格相对低廉，无毒等特点，是目前被认为最佳的绿色环保光催化剂[1]。半导体光催化剂作用的原理是在光电转换中进行氧化还原反应。另外纳米Ti02应用于净化器的环保优势明显，具有较快的降解速度，降解无选择性，无二次污染，应用范围广，氧化反应条件温和等多种优点。

采用纳米光催化分解有害气体技术，结合HEPA除尘技术，紫外杀菌技术的空气净化技术的全方位空气净化器，具有超强的除尘，脱臭，消毒，杀菌等空气净化功能。

应用Ti02泡沫镍金属滤网等活性炭新材料，采用灌流风扇取代传统的离心风扇结构，净化器性能再次提高。镍金属网具有空隙大，通透性好，实际面积大等特性。镍金属网将纳米TI02镶嵌在泡沫金属网上，将光催化材料的杀菌，除臭等功能和镍的稳定性结合，有效解决了其它光催化 材料使用中存在的附着基材易老化等缺陷。

活性炭具有高度发达的空隙构造，是一种多孔性含碳物质，在空气中具有良好的异味吸附性。甲醛吸附改性活性碳应用先进的活性炭改进工艺，除尘效率提高10倍。氨吸附活改性性炭增强了对氨污染物的吸附性能，TVOC吸附改性活性炭能高效吸附空气中的TVOC污染物。光催化空气净化器相对节省空间，实现了HEPA过滤器和除氨特效过滤器的同时使用。

太阳能空气净化器融合了PIP自然触媒净化技术，臭氧净化技术和正离子发生中和的技术，全方位提高空气清新效果，有效的改善了空气质量。令人神情气爽。此产品的空气自动感应装置，使空气净化器全天候智能净化室内空气。

PIP自然触媒净化技术突破了传统光触媒的弊端，比普通光触媒强10倍的反应能力。光脱臭再生技术利用独创超强双波段紫外线灯，再生使用无须过滤耗材。等离子净化技术利用等离子体超强的还原能力阻止细胞代谢，能迅速杀灭几乎所有空气中的病菌，这一过程的产物也是无害的。静电空气净化杀菌除尘利用极不均匀电场集尘除尘。达到净化消毒功效。纯净臭氧O3除菌，其形成的原理和臭氧是一样的，所产生之臭氧，随产随用；太阳能空气净化器显示屏的外圈设置有多个进气孔，靠近显示屏外沿的为内显示灯，连接杆的另一端连接有出气孔，吸盘位于太阳能空气净化器的背面，显示屏和吸盘之间设置有过滤层；采用可控电源智能化等离子体空气净化技术，融合了PIP自然触媒净化技术，臭氧净化技术，彻底祛除室内异味；净化器上的显示灯可在夜晚发光，方便夜用。遥控器用三种颜色红、黄、蓝来显示室内的空气质量。空气检测器可自动检测空气质量。利用太阳能进行室内空气净化，可自动检测空气质量，且净化效率高。

3 产品设计

这款空气净化器使用的是被动吸附过滤式的净化原理，可以过滤大颗粒细菌污染物；其HEPA过滤网可以高效过滤空气；还有能够有效吸附有害物质的活性炭网。机器的面板方便拆卸，方便过滤网的清洗和更换。选择ABS树脂材料作为这款机器主要的材料。其特点温度适应性强，成型工艺简单，成型特性良好，非常易于电镀和染色，且成本低廉。

这款空气净化器的颜色主要为白色，给人以光明、整洁、卫生之感。具有普遍的接受度和流行性。它沉重安稳正好至于机身的底部，更好的表現了机器的功能。绿色，将黑白的单调添加了一丝活力。本产品设计外壳材料使用ABS工程系统，这种材料成本较低，太阳能板设计为吸附窗户玻璃的方式，是一款分体式的空气净化器。据统计城市居民80%以上的时间都是在室内活动，近年来我国每年因室内空气污染致死的人数达11.1万，由此导致的经济损失达800多亿每年，改善人们生活环境条件已迫在眉睫，刻不容缓[2]。

空气净化器能够吸附分解各种空气污染物，有效提高空气清洁度。目前室内空气净化器分为家用和商用两种。空气净化器设计不断更新改进，目前市场上的空气净化器主要有过滤段、机箱、电机、电源、显示屏等。电机是净化器的心脏，过滤段决定了净化的效能。

目前我国家用空气净化器还处于起步阶段，大多消费者对此物认识还并不全面，这也在一定程度上制约了空气净化器在我国市场上的推行。不同的消费层次对空气净化器的要求也不一致。高端消费者更关注于产品的效果，寿命等问题，普通消费者较关注于价格等问题。

松下产品是是目前市场上比较受消费者追捧的一款品牌，其优点是生物除菌，具有净烟模式静音模式多种选择性，人性化的设计理念。亚都产品的有优点是造型美观，形体饱满，功能齐全，富有人性化的清香味型设计。飞利浦产品的设计风格趋于简约，使用方便，拥有注重高效能的空气净化系统。美的产品外观时尚，操作方便，塔型设计占面较小。

空气净化器产品的设计考虑对象包括孕妇、儿童、老人、办公室人员、司机等。产品使用环境一般在新装修居所，有老人、儿童、孕妇的居所等。产品设计创新点有仿生型、多功能型、高科技型、智能型、节能型等。

本次产品设计中心思想是立式的小型空气净化器，外观设计偏时尚，借鉴跑车的设计元素，设计成椭圆球形形式，给人清新的绿色外观。

4 结语

随着人们生水平的提升，人们对空气质量环境的要求越来越高，随着科技发展进步，商业化的带来严重的环境恶化。空气净化器成为一种有效的防治手段，本次设计的太阳能空气净化器采用节能环保的设计理念，综合考虑的人性化的设计，成本费用相对低廉，使得产品得以创新，具有广阔的市场空间。

参考文献

[1]李庆才，翟龙涛，许龙贺，等.新型太阳能智能PM2.5空气净化器的设计与研究[J].山西电子技术，2017，（1）：75-77.

[2]我国“十五”期间工业节水节油总体目标确定[J].陶瓷，2001，（3）：49-51.