一种空气净化器除臭氧性能的测试装置

本实用新型涉及空气净化器性能测试领域，尤其涉及一种空气净化器除臭氧性能的测试装置。

背景技术：

近年来，臭氧污染问题在我国逐步显现，浓度逐年上升，特别是在夏日高温时节，臭氧(o3)时常“逼宫”pm2.5，成为空气污染的重要源头。根据《2019中国生态环境状况公报》，以o3为首要污染物的超标天数占总超标天数的41.8％，仅次于pm2.5的45％。与pm2.5污染相比，臭氧污染更隐蔽，因为少云无风的晴朗天会加速光化学反应，引起臭氧浓度超标。臭氧对眼睛和呼吸道都有刺激和损伤作用，长时间接触则会明显损伤肺功能，引发炎症，甚至导致死亡。臭氧还可与室内有机物发生化学反应，产生甲醛、丙烯醛等致癌物质，羧酸类刺激性物质，以及含自由基的有机气溶胶等二次污染物，因此需要严格控制室内的臭氧浓度。

空气净化器对pm2.5等污染物有良好的去除效果，且随着gb/t18801-2015《空气净化器》的修订与施行，产品质量明显提升，净化功能更加多元。现行版标准虽然明确了气态污染物洁净空气量(cadr)、累积净化量(ccm)等净化性能测试方法，但是实际室内环境中的臭氧是持续性输入或产生的，标准中单次加载到所需初始浓度的污染物发生方法偏离了污染物实际状态；o3是一种常温下就能分解的气态污染物，标准中采用“单次注入不超过限值100倍”方法进行气态污染物ccm试验，然而臭氧在高浓度时自然分解更加显著，对空气净化器臭氧性能的测试构成严重干扰，因而现行的气态污染物净化性能测试方法并不适用于空气净化器除臭氧性能的评价。此外，尚未发现其他资料中有报道用于此类臭氧净化性能的评价方法，给具有除臭氧功能空气净化器的研发与应用带来极大的困扰，阻碍人们及时应对日益盛行的臭氧污染物，影响人类健康与发展。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供了一种空气净化器除臭氧性能的测试装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本实用新型的一个方面，提供了一种空气净化器除臭氧性能的测试装置，包括：

试验舱，用于容置待测空气净化器，模拟实际室内使用环境；

臭氧发生装置，所述臭氧发生装置与试验舱的进风口相连通，用于持续向所述试验舱内输送臭氧；以及

排风净化装置，所述排风净化装置与试验舱排风口相连通，且所述排风净化装置连通室外。

根据本实用新型的实施例，所述臭氧发生装置包括依次连接的风机、污染物投放口、风量测定装置及上游采样口，其中，

所述风机用于提供送风动力，向试验舱内输送臭氧，并调节输送流量；

污染物投放口设置于风机和试验舱的连接处，用于投放臭氧；

风量测定装置设置于风机的下游，用于测定风机提供的风量；

上游采样口用于测定试验舱进风口的臭氧浓度。

根据本实用新型的实施例，所述的测试装置还包括：

过滤器，所述过滤器包括颗粒物净化装置及气态污染物去除装置，用于净化试验舱本底浓度；或者

纯净气源，用于连接至臭氧发生装置的气源口，提供气源。

根据本实用新型的实施例，所述臭氧发生装置还包括湿度调节器，用于调节输送至试验舱的气体湿度。

根据本实用新型的实施例，所述试验舱包括试验舱本体、气流控制装置、传送装置、进风阀、排风阀、采样点和温湿度调节装置，其中，

所述试验舱本体用于容置待测空气净化器，构成封闭的测试环境；

所述气流控制装置用于控制臭氧和气流的均匀混合；

所述传送装置包括放置待测空气净化器的可升降移动平台，用于调节待测空气净化器的位置，从而试验人员不用进到试验舱内操作，避免对试验人员和试验的影响；

所述进风阀设置于试验舱的进风口，用于实现试验舱与臭氧发生装置的连接处的开闭；

所述排风阀设置于试验舱的出风口，用于实现试验舱与排风净化装置的连接处的开闭；

所述采样点设置于所述试验舱内，用于采集试验舱内的气体浓度；

所述温湿度调节装置设置于所述试验舱内，用于调节所述验舱的温湿度至预定值。

根据本实用新型的实施例，所述传送装置能够实现空气净化器在试验舱操作窗口与指定测试位置之间的相互传送。

根据本实用新型的实施例，所述气流控制装置包括：

搅拌风扇，所述搅拌风扇设置于试验舱的进风口处，用于均匀混合臭氧发生装置输出的气体；以及

循环风扇，所述循环风扇用于测试过程中保证试验舱内的气流充分混合。

根据本实用新型的实施例，试验舱本体的内壁采用抗臭氧氧化腐蚀的材料。

根据本实用新型的实施例，所述排风净化装置包括下游采样口，用于测定试验舱出风口的臭氧浓度。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型空气净化器除臭氧性能的测试装置至少具有以下有益效果其中之一：

(1)本实用新型空气净化器除臭氧性能的测试装置充分考虑了实际室内环境，以及臭氧污染物的分布特征，采用动态平衡法加载初始污染物的浓度，更接近实际室内环境的工况，能真实体现空气净化器除臭氧性能；

(2)本实用新型空气净化器除臭氧性能的测试装置设计合理，模拟了实际环境中臭氧持续发生的现象，并考虑臭氧易分解的特点，科学客观的评价了空气净化器除臭氧性能。

(3)根据公开测试装置的测试结果，对除臭氧空气净化器机的去除原理、结构和运行模式进行优化设计，可进一步空气净化器的使用效果和净化能效；

(4)本实用新型空气净化器除臭氧性能的测试装置可为企业产品研发、质量管理、市场开发提供科学的依据，并能够指导企业标准、团体标准、行业标准的制修订工作，具有积极的社会效益。

附图说明

图1为本实用新型实施例空气净化器除臭氧性能的测试装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例空气净化器除臭氧性能的测试方法中空气净化器测试阶段的臭氧浓度变化示意图。

【附图中本实用新型实施例主要元件符号说明】

10-臭氧发生装置；20-试验舱；30-排风净化装置；11-高效过滤器；12-活性炭过滤器；13-风机；14-污染物投放口；15-风量测定装置；16-上游采样口；21-试验舱本体；22-气流控制装置；221-搅拌风扇；222-循环风扇；23-传送装置；24-进风阀；25-排风阀；31-下游采样口。

具体实施方式

本实用新型提供了一种空气净化器除臭氧性能的测试装置，包括：试验舱，用于容置待测空气净化器，模拟实际室内使用环境；臭氧发生装置，所述臭氧发生装置与试验舱的进风口相连通，用于持续向所述试验舱内输送臭氧；以及排风净化装置，所述排风净化装置与试验舱排风口相连通，且所述排风净化装置连通室外。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

本实用新型某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本实用新型的各种实施例可以由许多不同形式实现，而不应被解释为限于此处所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本实用新型满足适用的法律要求。

在本实用新型的一个示例性实施例中，提供了一种空气净化器除臭氧性能的测试装置。

图1为本实用新型实施例空气净化器除臭氧性能的测试装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型空气净化器除臭氧性能的测试装置包括：臭氧发生装置10、试验舱20和排风净化装置30。臭氧发生装置10与试验舱20的进风口(上游)相连通，试验舱20排风口(下游)与排风净化装置30相连通，排风净化装置30连通室外。排风净化装置30包括下游采样口31，用于测定试验舱20出风口的臭氧浓度。

臭氧发生装置10包括依次连接的高效过滤器11、活性炭过滤器12、风机13、污染物投放口14、风量测定装置15及上游采样口16。其中，空气由气源口进入后首先经过高效过滤器11和活性炭过滤器12，高效过滤器11和活性炭过滤器12用于净化试验舱20本底浓度，其中，高效过滤器11用于过滤去除颗粒物，活性炭过滤器12用于去除气态污染物；风机13用于提供送风动力，向试验舱20内输送臭氧，并调节输送流量；污染物投放口14设置于风机13和试验舱20的连接处，用于投放臭氧；风量测定装置15设置于风机13的下游，用于测定风机13提供的风量；上游采样口16用于测定试验舱20进风口(上游)臭氧浓度。

试验舱20包括试验舱本体21、气流控制装置22、传送装置23、进风阀24、排风阀25、采样点和温湿度调节装置(图未示)。其中，试验舱本体21用于容置待测空气净化器，构成封闭的测试环境；气流控制装置22包括搅拌风扇221和循环风扇222。搅拌风扇221用于均匀混合目标污染物；循环风扇222用于测试过程中保证试验舱内的气流充分混合；传送装置23包括放置待测空气净化器的可升降移动平台，用于调节待测空气净化器的位置，从而试验人员不用进到试验舱内操作，避免对试验人员和试验的影响。进风阀24设置于试验舱20的进风口，即试验舱20与臭氧发生装置10的连接处；排风阀25设置于试验舱20的出风口，即试验舱20与排风净化装置30的连接处。采样点用于采集试验舱20内的气体浓度；所述温湿度调节装置设置于所述试验舱20内，用于调节所述验舱20的温湿度至预定值。

优选地，所述臭氧发生装置10还包括湿度调节器，用于调节输送至试验舱20的气体湿度。

试验舱本体21的内壁采用抗臭氧氧化的材料。示例性地，所述试验舱本体21内壁采用聚乙烯材质或覆盖聚四氟乙烯，以避免臭氧氧化舱体而对试验结果构成干扰、避免臭氧腐蚀试验舱。

试验舱体积可以根据需要进行设置。示例性地，试验舱体积为3m³(尺寸：长1.4×宽1.4×高1.5m)或30m³(尺寸：长3.4×宽3.5×高2.5m)。

在一些实施例中，试验舱20内设置的传送装置23能够实现空气净化器在试验舱操作窗口与指定测试位置之间的相互传送，从而完成待测空气净化器的操作，使得试验员则无需进入舱室，避免舱门启合带来的干扰。在其他实施例中，所述待测空气净化器具有无线通讯功能，从而可以实现远程操作。

本实施例中，进风阀24位于试验舱20的上端，排风阀25位于试验舱20的下端，并且可由风机自动控制开口度。臭氧发生器10能够稳定地持续发生浓度相对恒定的臭氧污染物，与试验舱相连通，满足动态平衡法需求，提供持续发生污染物和动态平衡测试，模拟实际家庭中臭氧持续污染和房间的情况；进一步的，考虑臭氧易于分解，动态平衡法更能有效评价空气净化器的除臭氧性能，区别于仅靠衰减法测试cadr和ccm，更符合实际应用情况；且臭氧发生器10具有流量调节功能，发生的浓度在0.1mg/m³～200mg/m³之间可调。示例性地，在模拟实际环境中，家庭内的房间换气次数每小时不少于1次，一般取每小时1-2次，上游进风量依据试验舱体积而定。

在本实用新型又一个示意性实施例中，提供了一种空气净化器除臭氧性能的测试装置。与上述实施例不同的是，本实用新型臭氧发生装置10还包括氧气源，臭氧发生装置10使用氧气源提供的洁净纯氧气为气体源，则无需在臭氧发生装置10中设置过滤器。

在本实用新型再一个示意性实施例中，提供了一种空气净化器除臭氧性能的测试方法。本实施例空气净化器除臭氧性能的测试方法通过测试空气净化器臭氧洁净空气净化量评价空气净化器的除臭氧性能，包括以下步骤：

s100，将待测空气净化器固定于试验舱内，在预定条件下完成臭氧自然衰减系数测试；

s200，以预定浓度向所述试验舱进风口持续输入臭氧，当试验舱排风口的臭氧浓度稳定后，开启待测空气净化器；

s300，持续以预定浓度向所述试验舱内输入臭氧，当待上游持续通入的臭氧气体累积量达到限值时或者试验舱排风口浓度高于gb/t18883规定的限值时，关闭空气净化器与臭氧发生装置，计算臭氧累计净化量和洁净空气量。

以下对本实施例的各个步骤进行详细的说明。

所述步骤s100中，首先将待测空气净化器固定于试验舱内，在预定条件下完成臭氧自然衰减系数测试。具体地，所述步骤s100包括步骤s101-s104。

s101，空气净化器样机固定于试验舱内的试验台，试验台与传送装置相连，在传送装置上方，空气净化器处于关机状态。

s102，开启试验舱的温湿度调节装置，并开启臭氧发生装置的风机及过滤器，降低试验舱本底污染物浓度，待试验舱内本底浓度，温度和相对湿度达到规定状态。

s103，开启搅拌风扇和循环风扇，打开臭氧发生装置及试验舱的进风阀和排风阀，往试验舱的进风口内持续稳定通入气态浓度为(0.48±0.04)mg/m³的臭氧，同时持续监测试验舱进风口臭氧浓度和风量，以及排风口处臭氧浓度。优选地，进风口送风风量为15-30m³/h，舱内正压控制在5pa左右。

s104，持续监测排风口臭氧浓度，待30min内排风口臭氧浓度变化范围不超过5％时，则试验舱处于上稳定状态，记录半小时内的臭氧浓度，取其平均值记为c0。

具体地，自然衰减常数ke按照以下方法进行计算：

舱内臭氧污染物的质量传递过程满足质量守恒，见式1。

式中：

c——试验舱内污染物浓度，单位为毫克每立方米(mg/m³)；

cin——试验过程中进风口持续恒定投放的臭氧浓度，单位为毫克每立方米(mg/m³)；

qin——试验舱进风口风量，单位为立方米每小时(m³/h)；

k0——污染物的自然沉降率，单位为每小时(h^-1)；

k——试验舱的换气次数，单位为每小时(h^-1)；

v——试验舱体积，单位为立方米(m³)；

q——净化器去除臭氧的洁净空气量，单位为立方米每小时(m³/h)。

当试验舱处于上稳定状态时，式1中的dc/dt＝0且cadr＝0，从而得到自然衰减常数为：

式中：

c0——上稳定状态时，试验舱内污染物浓度，mg/m³。

在步骤s200，完成自然衰减测试后，试验舱的进风口仍稳定持续通入浓度为(0.48±0.04)mg/m³的臭氧，开启待测空气净化器。所述步骤s200包括步骤s201-s204。

s201，自然衰减系数完成后，向试验舱的进风口(上游)内仍持续稳定通入臭氧，同时持续监测试验舱排风口处(下游)臭氧浓度，开启待测样机至额定状态，开启的时刻记为t＝0h。

示例性的，在步骤s201中，开启搅拌风扇和循环风扇，向试验舱的进风口(上游)内持续稳定通入浓度为(0.48±0.04)mg/m³的臭氧，同时持续监测试验舱排风口处(下游)臭氧浓度。其中，上游送风风量为15-30m³/h，例如试验舱为30m³时，采用30m³/h的送风量；试验舱为3m³时，采用15m³/h送风量，舱内正压应控制在5pa左右。

s202，持续监测试验舱排风口处的臭氧浓度，待第一次处于下稳定状态时，即达到第一个相对臭氧浓度稳定点，臭氧cadr测试完成。

示例性地，保持搅拌风扇和循环风扇开启，试验舱的进风口仍稳定持续通入浓度为(0.48±0.04)mg/m³的臭氧，同时持续监测试验舱排风口处臭氧浓度，每2分钟，记录一次数据，包括进风口风量、进风口污染物浓度、排风口污染物浓度，待排风口的臭氧浓度下降至30min内变化范围不超过5％时，则试验舱第一次处于下稳定状态，记录半小时内的臭氧浓度，取其平均值记为下稳定状态的浓度ct。

s203，上游持续通入臭氧污染物，持续监测下游浓度，待稳定时，即达到第二个臭氧浓度相对稳定点。

示例性的，保持搅拌风扇和循环风扇开启，试验舱的进风口(上游)仍稳定持续通入浓度为(0.48±0.04)mg/m³的臭氧，同时持续监测试验舱排风口处(下游)臭氧浓度，保持试验持续进行，下游臭氧浓度变化趋势线见图2。

s204，待进风口持续通入的臭氧气体累积量达到机器针对目标污染物cadr设定对应的累积净化量限值时，或下稳定状态浓度高于gb/t18883规定的限值，两者取最先到达的时间，结束试验，关闭待测空气净化器和臭氧发生装置，记录试验舱内的温度和相对湿度，计算臭氧累积净化量和臭氧洁净空气量。

其中臭氧洁净空气量计算见式3

当试验舱处于上稳定状态时，式1中的dc/dt＝0，从而得到待测样机去除臭氧的洁净空气量为式3：

式中：

ct——下稳定状态时，试验舱内污染物浓度，mg/m³。

臭氧累积净化量计算如下式4

依据式4计算臭氧累积净化量。

式中：

cin——试验过程中进风口持续恒定投放的臭氧浓度，单位为毫克每立方米(mg/m³)；

cout，n——试验过程中，待测样机运行后从t＝0h开始，排风口在n时刻的实时臭氧浓度，单位为毫克每立方米(mg/m³)；

q——每小时舱内换气量，单位为立方米每小时(m³/h)；

t——试验结束点的时刻，小时；

δt——臭氧仪器记录每个臭氧浓度的时间步长(间隔)，小时；

ke——总衰减常数，单位为每小时(h^-1)；

v——试验舱容积，单位为立方米(m³)。

本实施例中，依据实际家庭环境中，房间的换气次数应不低于1h^-1，不同试验舱体积进风口(上游)进风量设置不同，例如30m³试验舱进风口(上游)风量设置成30m³/h，3m³试验舱进风口(上游)风量设置成15m³/h；试验舱进风口(上游)要稳定发生目标污染物，浓度以gb/t18883表1规定的浓度限值的(3±0.25)倍为准，测试时间以臭氧累积净化量限值或者下游浓度高于gb/t18883规定的限值为依据，以先达到者为结束点。

为了达到简要说明的目的，上述实施例1中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

至此，已经结合附图对本实用新型实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本实用新型的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本实用新型实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本实用新型的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。