空气净化系统的制作方法

1.本技术涉及一种用于设置于中央空调系统的空气处理机组中的系统。更特别地，本技术涉及一种内置在空气处理机组的空气通道中向环境提供空气净化能力的空气净化模块。


背景技术：

2.如今，大多数空气净化设备都配备了传统的纤维过滤器。那些传统的空气过滤器，包括高效微粒空气过滤器，都是基于平面纤维过滤技术。所使用的原材料基本上是纸质和塑料纤维，编织在一起以生产具有致紧密网状结构和足够厚度的过滤器。由于物理屏障和粘附效果，这些过滤器对一般颗粒物会具有良好的捕获效率，符合高效空气过滤标准。但是，这些常用的纤维过滤器存在明显的缺点，包括过高的空气阻力和有限的对有害微生物的抑制能力。此外，它们的有效过滤面积比表面积小得多，因此过滤器必须折叠成许多层，以便将表面积增加到所需的体积比。由于过滤器是用纸和塑料制成的，因而既不耐热、也不防潮而且不能长时间使用。塑料制成的过滤器不是可降解的，在被丢弃时必然会造成双重的次生污染，即产生不可回收物与任由活性微生物继续繁殖。因此，必须使用新的可生物降解的过滤器。
3.在本技术中引入了可生物降解的软质聚氨酯低回弹记忆海绵和泡沫金属。中国专利号为 zl200810178640.6公开了软质聚氨酯低回弹泡沫，通过调整多元醇、多异氰酸酯、表面活性剂、交联剂、催化剂或其他添加剂的用量和类型而制成。泡沫金属则可以通过使用金、银、铜、铁、镍、锌、锡、钛、铅、不锈钢或其他合金来制备。记忆海绵和泡沫金属都具有高透气性和低空气阻力的共同特征，并且最重要的是它们都是可生物降解的。
4.所有细菌和病毒都必须附着在某种物质上，无论是颗粒物(pm，particulate matter)还是某种水汽或气溶胶，藉以向周围扩散。一种有效捕获这类颗粒物、气溶胶的方法变得越来越重要。静电与泡沫金属的结合就是一种理想的机理。
5.脉冲杀菌是通过高压脉冲电场灭活细胞的方法，可导致细胞膜破坏和细胞消亡。由于产生的热量相对较低，所以该方法具有在不使受试者的生理化合物变性的情况下对那些有害污染物进行杀菌的优点。英国早在1967年开始脉冲杀菌。初期使用了射频(rf，radio frequency) 电场，但结果不尽人意，因为小于2千伏/厘米的电场(sale，1967年)并不足以杀死细菌。在不断进行实验之下，人们发现达到2.5万伏/厘米的直流(dc，direct current)脉冲可有效杀灭细菌和酵母菌。消除率取决于电脉冲的宽度、放电次数和电场强度。各种细菌对电场的敏感性不同，酵母菌比营养细菌更敏感。实验表明，强电场可以导致红细胞和原生质的溶解、细胞间物质的泄漏、大肠杆菌的失活和漆毒酸的松弛。结论是，强电场会对细胞膜造成不可逆的损害，并最终导致细胞消亡。由于泡沫金属本质上是金属并可以导电，因此当有害污染物在泡沫金属的气孔中被捕获时，脉冲高压直流静电流释放，被捕获的生物污染物可以被立即杀灭。高压静电的电压虽然高，但由于电流小，即便采用2万伏的高压静电，也不会给人类生活带来危险。不过，因为静电放电也会在其周围产生电磁场，虽然持续
时间较短，但强度较高。所以在设计的时候必须建立广泛的安全措施，例如绝缘和基于传感器的电源开关，以在遭遇紧急情况时能有所保障。此外，根据发明人了解，目前使用高电压(如2万伏或以上)以杀灭病菌只能在液体环境下安全地进行。
6.杀菌紫外线，又称短波紫外线或uv-c紫外线(包括253.7nm波长的杀菌紫外线)，通常用于空气、物体表面和水的杀菌。它杀死多类病菌，例如细菌、病毒、霉菌、真菌和孢子等，这些病菌会传播感染，引起过敏，引发哮喘发作或引起其他不利于健康的影响。意外暴露于短波紫外线会导致皮肤发红和眼睛发炎，但据哈佛医学院的nardell博士说，它不会引起皮肤癌或白内障。从技术上来说，紫外线不会直接“杀死”细菌，而是会通过破坏其dna来抑制复制或对其进行灭活。更详细的解释是，短波紫外线能量被细胞中包含的dna和rna吸收，并在相邻核苷酸(胸腺嘧啶)之间形成二聚体或“双键”。这些二聚体的形成抑制了链复制的能力，从而导致了菌落的消亡。紫外线杀菌所需的时间与紫外线强度和时间有关，紫外线强度越高，所需的接触时间越短。通常，需要花费几分钟才能在室外完成一轮杀菌。正确设计和应用的高压交流电(hvac，high voltage alternating current)线圈杀菌紫外线系统可帮助清洁线圈并避免微生物在线圈上的滋生，减少能源使用和维护成本。根据美国建筑技术协会推荐的最佳行业实践(ashrae手册-暖通空调应用，第62章，紫外线空气和表面处理)，将紫外线冷却盘管杀菌与气流照射相互结合，以获得最有效的紫外线解决方案。在本技术中取其本意，加入杀菌紫外线以增强杀菌作用。
7.近年来，多相光催化成为消除生物污染的一种有效且具有较高成本效益的方法。产生的活性氧(ros，reactive oxygen species)，例如，羟基自由基(oh)、超氧化物(o2)、单重态氧(1o2)和过氧化氢(h2o2)等等，可以作为强氧化剂来破坏有害微生物。诸如氧化锌(zno) 和二氧化钛(tio2)之类的半导体是具有杀菌活性的潜在光触媒，并在空气杀菌中有良好表现。但是，特别是在高速气流下结合其他污染物(例如，颗粒物和挥发性有机化合物(vocs， volatile organic chemicals))的情况中，它们的杀菌效率远不能令人满意。泡沫金属具有各种关键特性，例如大表面积、高孔隙率、高分散的活性中心和可调节的功能，这些功能使泡沫金属不仅适用于空气过滤，而且可以直接用于提供氧化空气污染物的催化剂。泡沫金属通过合理调节的金属簇和有机连接链来获得在分子水平上对光触媒催化性能优化的可能性，这被认为比传统导体具有更显着的竞争优势。泡沫金属的接触表面积明显比平坦表面大；泡沫金属的光催化性能也较高。由于其出色的设计，泡沫金属已成功应用于光催化、减少二氧化碳排放和基于活性氧的有毒化学品的氧化。
8.本技术提供一种高效能、安全、结构简单的空气净化模块。本发明模块能适应地安装到不同的中央空调系统的空气处理机组中或作为一独立的空气净化装置，方便地应用于不同建筑物或室内环境里以提高室内空气质素。


技术实现要素：

9.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一，为此，根据本技术的一个方面，本技术的实施例提出一种空气净化模块，用于设置于建筑物的中央空调系统的空气处理机组(ahu，air handling unit)的空气通道，空气净化模块包括：第一外壳，第一外壳包括封闭面、允许气流流通的相对的进气面和排气面；面板组，面板组可拆卸地装设于第一外壳的内部；短波紫外线灯组，短波紫外线灯组装设于第一外壳的内部；控制
器，控制器安装在第一外壳外侧的第二外壳内；以及直流高压发生器，直流高压发生器安装在第一外壳外侧的第三外壳内，其中，面板组包括：第一面板，第一面板包括清洁过滤面板；第二面板，第二面板包括邻接设置的第一泡沫金属面板和第二泡沫金属面板，第一泡沫金属面板和第二泡沫金属面板分别连通高压直流输电发生器的正负极；第三面板，第三面板包括若干具有光触媒涂层的第三泡沫金属面板，其中，第一面板、第二面板和第三面板沿从进气面朝排气面的方向依次平行设置。
10.根据一个示例，清洁过滤面板由可降解的软质聚氨酯低回弹记忆海绵制成，清洁过滤面板设置有第一传感器，第一传感器用于监控清洁过滤面板的清洁程度。
11.根据一个示例，短波紫外线灯组包括设置于第二面板和第三面之间的若干短波紫外线灯。
12.根据一个示例，短波紫外线灯组包括设置于第二面板和第三面板之间的若干基于led的短波紫外线灯带。
13.根据一个示例，第一泡沫金属面板和第二泡沫金属面板分别设置有第二传感器，第二传感器用于监控施加在第二面板上的电压。
14.根据一个示例，第一泡沫金属面板和第二泡沫金属面板之间的间隙至少应为15厘米并且外边缘用绝缘材料密封牢固。
15.根据一个示例，第三泡沫金属面板上的光触媒层为二氧化钛涂层。
16.根据一个示例，空气净化模块连通有外部电源。
17.根据一个示例，第一外壳、第二外壳和第三外壳分别包括门和设置于门上的门传感器，门传感器与外部电源连通，用于在门打开时控制外部电源断开。
18.根据一个示例，第三面板的所述若干具有光触媒涂层的第三泡沫金属面板被一块或多块高效空气过滤(hepa)面板代替。
19.根据本技术的一个方面，本技术的实施例还提供一种空气净化装置，包括根据上面所说的空气净化模块和风扇，风扇装设于空气净化模块的内侧，用于引导气流从进气面流向排气面。
附图说明
20.本文描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本技术的范围。
21.图1是根据本技术的一实施例提供的空气净化模块的结构的分解示意图。
22.图2是根据本技术的一实施例提供的面板组和短波紫外线灯组的结构的立体示意图。
23.图3是根据本技术的另一实施例提供的空气净化模块的结构的透视示意图。
24.图4是根据本技术的另一实施例提供的空气净化模块的结构的侧视示意图。
25.图5是根据本技术的一实施例提供的空气净化装置的结构的侧视示意图。
26.附图标记：
27.100 空气净化模块
28.200 第一外壳
29.202 封闭面
30.204 进气面
31.206 排气面
32.210 第二外壳
33.220 第三外壳
34.230 门
35.232 门传感器
36.300 面板组
37.310 第一面板
38.312 清洁过滤面板
39.314 第一传感器
40.320 第二面板
41.322 第一泡沫金属面板
42.324 第二泡沫金属面板
43.326 第二传感器
44.330 第三面板
45.332 第三泡沫金属面板
46.400 短波紫外线灯组
47.500 控制器
48.600 直流高压发生器
49.700 外部电源
50.800 风扇
具体实施方式
51.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
52.参见图1至图3，以下根据本技术的一种实施例来阐述本技术中的空气净化模块100的一种具体配置。参见图1，图1是根据本技术的一种实施例提供的空气净化模块的结构的分解示意图。图1中的空气净化模块100的形状采用矩形仅出于说明目的，事实上，空气净化模块100的形状及尺寸应根据在空气处理机组内的实际环境来构成为正方形、矩形或者其他任意形状。
53.空气净化模块100包括：第一外壳200，第一外壳200包括封闭面202、允许气流流通的相对的进气面204和排气面206；面板组300；短波紫外线灯组400；控制器500；和直流高压发生器600。进气面和排气面可分别包括空气入口和空气出口。在一实施例中，空气入口设置于靠近进气面的封闭面上。在另一实施例中，空气出口设置于靠近排气面的封闭面上。空气入口和出口的实际位置取决于空气处理机组内的实际环境或空气净化装置的设计需要。
54.其中，面板组300包括：第一面板310，第一面板310包括清洁过滤面板312；第二面板 320，第二面板320包括邻接设置的第一泡沫金属面板322和第二泡沫金属面板324，第一泡沫金属面板322和第二泡沫金属面板324分别连通高压直流输电发生器600的正负极；第三面板330，第三面板330包括若干具有光触媒涂层的第三泡沫金属面板332，其中，第一面
板 310、第二面板320和第三面板330沿从进气面204朝排气面206的方向依次平行设置。其中，图1中的箭头显示了气流流动的方向。一实施例中，该高压直流为2万伏/厘米或以上。一实施例中，该高压直流为2万伏/厘米。其中，面板组的一块或多块面板之间至少有150mm距离。
55.继续参见图1，第一外壳200是定制的金属外壳，第一外壳200的尺寸和构造必须与所处的空气通道相适配。第一外壳200内侧容纳有面板组300和短波紫外线灯组400。控制器 500安装在第一外壳200外侧的第二外壳210内，第二外壳210同样为金属外壳，控制器500 用于远程监控第一外壳200内的所有传感器的运作。直流高压发生器600安装在第一外壳200 外侧的第三外壳220内，第三外壳220同样为金属外壳。
56.参见图2，图2是根据本技术的一实施例提供的面板组和短波紫外线灯组的结构的立体示意图。根据本技术的一个实施例，清洁过滤面板312由可降解的软质聚氨酯低回弹记忆海绵制成，清洁过滤面板312设置有第一传感器314，第一传感器用于监控清洁过滤面板312 的清洁程度，该特殊传感器能够在该清洁过滤面板312的清洁程度降低到预定阈值时，发出警告通知维护人员。
57.根据本技术的一个实施例，第一泡沫金属面板322和第二泡沫金属面板324分别设置有第二传感器326，第二传感器326用于监控施加在第二面板320上的电压，以方便通过该电压传感器来监控施加在第二面板320上的电压，从而确保直流输电的强度足以执行杀菌过程。
58.同时，第一泡沫金属面板322和第二泡沫金属面板324之间的间隙至少应为15厘米并且外边缘用绝缘材料密封牢固，以避免可能产生的火花和由此带来的危险。本技术的泡沫金属面板之间的间隙允许在空气中也能够安全地使用高电压(如2万伏/厘米或以上)杀灭病菌。
59.根据本技术的一个实施例，第三泡沫金属面板332上的光触媒层为二氧化钛电镀层，当然，本领域技术人员也可以采用其他合适的光触媒材料作为替代，光触媒层可以直接用于提供氧化空气污染物的催化剂，从而提高第三泡沫金属面板332的净化能力。一实施例中，第三面板可以是一块或多块高效空气过滤(hepa filter,high efficiency particulate air filter)面板。
60.根据实际需求，面板组300和短波紫外线灯组400中的每一块面板或短波紫外线灯都可以拆出以进行定期维护和清洁，甚至以新的面板或短波紫外线灯来进行替换。
61.参见图3至图4，以下根据本技术的另一实施例来阐述本技术中的空气净化模块100的一种具体配置。其中，图4中的箭头显示了气流流动的方向。空气净化模块100包括：第一外壳200，第一外壳200包括封闭面202、允许气流流通的相对的进气面204和排气面206；面板组300；短波紫外线灯组400；控制器500；和直流高压发生器600。短波紫外线灯组的灯管数量和位置不作出限定，本技术短波紫外线灯组的灯管可以是一根(如图1所显示)、两根或更多。如图4和5所示，短波紫外线灯组可为三根灯管均匀地分布第二面板(320)和第三面板(330)之间。
62.其中，面板组300包括：第一面板310，第一面板310包括清洁过滤面板312；第二面板 320，第二面板320包括邻接设置的第一泡沫金属面板322和第二泡沫金属面板324，第一泡沫金属面板322和第二泡沫金属面板324分别连通高压直流输电发生器600的正负极；第
三面板330，第三面板330包括若干具有光触媒涂层的第三泡沫金属面板332，其中，第一面板 310、第二面板320和第三面板330沿从进气面204朝排气面206的方向依次平行设置。
63.参见图3，图3是根据本技术的另一实施例提供的空气净化模块的结构的透视示意图。为便于理解金属外壳内的各组件的位置和连接关系等，图3中的第一外壳200、第二外壳210 和第三外壳220均采用虚线绘制。上述三个金属外壳均有单独的门230，分别用于维修人员来打开这些金属外壳，并检修其中的面板组300和短波紫外线灯组400、控制器500或直流高压发生器600。门230上还配置有门传感器232以控制及记录上述金属外壳的门230的活动。特别是，当打开面板组300和短波紫外线灯组400或直流高压发生器600对应的门230 时，门传感器232将会指示空气净化模块100接入的外部电源700自动断开，从而使用者或维修者能够安全地根据相关工作流程进行后续处理。相反，当控制器500对应的门打开时，门传感器232将会指示空气净化模块100接入的外部电源700向控制器500保持提供电源。本技术的另一实施例，其中，面板组300设置为包括四块面板或五块面板或更多面板。本技术一实施例中，面板组300的具体配置可以如下：
64.第一方面，上述面板组300中的一块面板312，作为可生物降解的软质聚氨酯低回弹记忆海绵面板，用于清除挥发性有机化合物和滤除直径较大的颗粒物，并安装特殊传感器以监控该面板的清洁程度，特殊传感器能够在该面板的清洁程度降低到预定阈值时，发出警告通知维护人员。
65.第二方面，上述面板组300中的两块面板，为第一泡沫金属面板322和第二泡沫金属面板324，第一泡沫金属面板322和第二泡沫金属面板324的四周边缘会用绝缘材料密封牢固。第一泡沫金属面板322和第二泡沫金属面板324会连接到直流高压发生器600，具体地来说，第一泡沫金属面板322连接到直流高压发生器600的正极，第二泡沫金属面板324连接到直流高压发生器600的负极。该高压直流输电发生器600则会安装在第一外壳200外侧的第二外壳220内，第一泡沫金属面板322和第二泡沫金属面板324分别配置有电压传感器，以方便通过电压传感器来监控施加在泡沫金属上的电压，从而确保直流输电的强度足以在空气环境中执行杀菌过程。根据本技术的设计，相邻的第一泡沫金属面板322和第二泡沫金属面板 324之间的间隙至少应为15厘米，并且外边缘用绝缘材料密封牢固，以避免可能产生的火花和由此带来的危险。
66.第三方面，上述面板组300中的一块或两块面板为具有光触媒涂层的第三泡沫金属面板 332。根据本技术的实施例，泡沫金属面板涂覆的光触媒可以是二氧化钛或者其他合适的材料。基于第一外壳200的尺寸，采用两块具有光触媒涂层的第三泡沫金属面板332，能够进一步增强第三面板330的空气净化和杀菌能力。在另一实施例中，上述面板组300包括一块或多块高效空气过滤面板为第三面板330。
67.根据本技术的一实施例，短波紫外线灯组400中的短波紫外线灯，既可以采用传统的短波紫外线灯，也可以采用基于led的短波紫外线灯带，从而进一步增强第三面板330的空气净化和杀菌能力。
68.此外，基于led的短波紫外线灯带和具有光触媒涂层的泡沫金属面板330，可以用于构建成简易空气净化模块，用于安装在室内场所的空气管道的出口提供空气灭菌功能。
69.参见图5，图5是根据本技术的一实施例提供的空气净化独立装置的结构的侧视示意图，其中，图5中的箭头显示了气流流动的方向。根据本技术的一个实施例，还提供有一种
空气净化装置，其包括根据上述空气净化模块100和风扇800，风扇800装设于空气净化模块100 的内侧的顶部，用于引导气流从底部的进气面204流向顶部的排气面206，从而构成能够自主运作的空气净化装置。风扇800可以是换相ec风扇或者其他合适的风扇。在本实施例中，当打开面板组300、短波紫外线灯组400、风扇800或直流高压发生器600对应的门230时，门传感器232将会指示空气净化模块100接入的外部电源700自动断开，从而使用者或维修者能够安全地根据相关工作流程进行后续处理。
70.更进一步，本技术还提供智能室内空气质量(iaq，indoor air quality)监控系统。该智能系统包括空气净化模块100的网络及传感网络。空气净化模块100能够通过与智能传感网络运作来进行远程监控。本技术的一实施例还包括互联网、云技术以及建筑信息模型(bim， building information modeling)和最新数字孪生技术相集成结合构成一远程室内空气质量监控系统，用于提供具体位置和室内空气质量的详细信息。
71.由于本技术的整个操作在中央空调系统内的空气处理机组的空气通道内进行，通过各种传感器进行紧密监控，以提供智能监控和操作控制。完整的室内空气质量监控系统由两部分组成：内部控制系统和远程监控系统。室内控制系统内的数据和操作监控包括但不限于以下部分：远程电源开关、机器状态检查仪(如；功耗量)、风扇状态检查仪(如：风量)、面板的清洁度(检查压差和红外热像)、传感器用于检查温度和湿度、检测器用于检查漏水、辐射计检查紫外线灯强度、电压表检查高压直流输电(hvdc，high voltage direct currenttransmission)的放电强度等。远程监控系统根据中华人民共和国香港特别行政区政府于2019年7月1日发布的最新室内空气质量目标建立，在空气净化系统以外还应考虑和检查以下参数：二氧化碳(co2)、一氧化碳(co)、可吸入悬浮颗粒物(pm10)、二氧化氮(no2)、臭氧(o3)、甲醛(hcho)、及总挥发性有机化合物(tvoc，total volatile organic compound)和氡气(rn)，而空气中的细菌只能通过实验室检查，霉菌可以通过预排检查的形式进行评估。室内空气质量监控系统与建筑信息模型和最新数字孪生技术相集成，以提供有关室内空气质量的具体位置及详细信息。如发现有任何问题，服务技术人员可即时前往检查。室内空气质量监控系统将结合互联网技术及云技术，支持通过移动电话进行访问，从而使所有用户都可以在任何时间和地点，无需使用任何特殊终端或设备即可使用该系统。
72.通过示范性和非限制性的示例，上文已提供了对本技术的示范实施例的详细描述。但结合附图和权利要求来考虑，对以上实施例的多种修改和调整对本领域技术人员来说是显而易见的，但不偏离本技术的范围。因此，本技术的恰当范围将根据权利要求确定。