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根據紫外線原理,研制出紫外光空氣凈化系統,其目的就是造成微生物的滅活,從而達到消毒效果;也就是紫外線照射微生物使其發生能量的積累和傳遞的結果。強烈的破壞了細菌及病毒的DNA和RNA,使細菌、病毒不再繁殖和生存從而達到消滅細菌、病毒的效果,有效地提高了空氣質量。本文采用ATM128單片機的智能控制方式,結合各類傳感器的收集數據功能,調節并控制系統的電路,并結合現實所需,研發出能夠實現紫外光線滅菌與室外內空氣流通功能的新型空氣凈化系統,對我們日常生活環境有重要的促進意義。
一、系統控制總體設計
紫外空氣凈化控制系統由主控制系統與驅動控制系統兩部分組成。空氣凈化系統原理總框圖如圖1所示,主控制模塊主要由110V的電源通過變壓、放大、整流與濾波之后輸出的直流電源為5V與9V來供電,而ATM128單片機的工作狀態主要由按鍵指令、紅外遙控、紅外傳感器采集的信號、燈管驅動等功能來決定。驅動控制系統主要由系統電源電路、整流電路、LM7805獲取的5V直流電壓和LM7809得到的9V直流電壓組成。
二、系統硬件設計
系統硬件設計主要由電源控制電路、電機控制電路、燈管控制電路、紅外控制電路、顯示器控制電路、仿真下載電路、傳感器數據采集電路、按鍵控制電路以及單片機程序下載電路等,硬件設計部分總體結構框圖如圖2所示。
電源控制電路電源控制電路是整個控制系統的供電核心,其供電類型有三種,傳感器、ATM128單片機、液晶顯示屏以及控制系統的其它輔助電路由5V直流電壓供電,紅外遙控接收裝置及其放大與保護電路由9V直流電壓供電,燈管由110V交流電壓供電。
電機控制模塊設計采用交流單相異步電動機。由單片機的控制,系統的電機帶動微風扇的轉動,使室內外空氣形成一個循環,調整空氣凈化系統的工作狀態,提升殺菌效果。
燈管驅動控制電機帶動微風扇,使室內外空氣形成一個循環,保證系統與室內外的通風,當空氣經過過濾網時,在紫外光的照射下進行消毒與殺菌。其中系統采用的紫外光燈管是功率為8W紫光燈,額定工作電壓為110V,波長范圍為254~365nm。
液晶顯示器模塊設計應用12864液晶顯示屏。給系統通電,當系統正常工作時,其顯示屏就會顯示出各種信息,關于空氣凈化系統的;其中有定時信息、房間大小、電機轉速、工作模式、過濾網狀態與燈管狀態、當前環境的空氣質量等。
紅外遙控模塊設計紅外發射模塊和紅外接收模塊這兩部分構成空氣凈化控制系統的紅外控制系統,并用編碼器與解碼器專用集成電路芯片來進行遠處遙控操作。
三、系統軟件設計
軟件總體結構設計根據系統功能的需求分析與硬件系統的設計,空氣凈化系統的軟件程序設計分為以下幾個部分:原始程序、顯示屏控制程序、傳感器信號收集與檢測程序、定時、中斷處理、蜂鳴器控制、紅外信號處理、燈管檢測、電機驅動控制、觸摸控制等程序,其控制系統軟件總體結構的設計如圖3所示。系統主程序流程圖根據軟件總體結構的設計,主程序的調度并控制各模塊處理子程序,由此構成控制系統功能。圖4所示為空氣凈化控制系統程序流程,各種工作參數在屏幕上顯示是系統在工作中,啟動運行必須在選擇模式之后,模式間可相互轉換。
四、實驗效果與結束語
【關鍵詞】現代醫院;潔凈手術室;凈化空調系統;運行管理;維護
1 緒論
手術治療已經成為醫院治療病人最重要的方法之一,但是如果手術把握不到位,可能會發生感染,其后果將會給病人帶來重大影響,很多醫院為了避免這種情況的發生,往往會采取對病人加大抗生素的使用量,然而該方式卻給病人帶來了較大的傷害。所以,為了減少手術之后的感染率,越來越多醫院高度重視對手術過程當中各個環節無菌的控制。伴隨醫院的現代化,潔凈手術室凈化空調系統開始進入現代醫院,該系統很好地達到除菌的功效。
2 現代醫院潔凈手術室的設計理念
潔凈、高效、經濟以及無菌環境的全程控制是現代醫院潔凈手術室的基本設計理念。該設計理念的本質是盡可能的消除感染的可能,確保病人在手術的整個過程當中避免一切外在因素的傷害。現代醫院潔凈手術室的設計理念具體表現在:一是手術室對細菌的控制把衛生學與工程學兩門學科相結合,很好的達到控制細菌濃度的目的;二是手術室對細菌的控制是全過程的控制,包括了各個環節,真正的達到了盡可能切斷一切感染源的目的;三是手術室對細菌的控制是區域性、有序、分流的控制,能夠有效的防止外部空氣的侵入。四是手術室對細菌的控制構建起以手術核心區為中心,以手術切口為保護關鍵點,讓手術各個環節均得到有效保護,發揮了潔凈手術室綜合保障體系的作用。
3 現代醫院手術室凈化空調系統的類型與構成
根據設備情況,現代醫院的手術室凈化空調系統主要分為集中式、半集中式以及分散式等3種類型,而集中式凈化空調系統是現代醫院用得比較多的一種。集中式凈化空調系統主要由凈化系統與冷站系統構成,其中,冷站系統又為凈化系統提供源源不斷的冷源或者熱源,然后借助冷水或者熱水通過表冷器對空調機組的空氣實施降溫或者加熱。凈化系統主要由送回風管道系統與空調機組構成。此外,現代醫院手術室凈化空調系統大多由監控設備、風量調節閥、壓力變送器、濕度/溫度傳感器、加濕加熱裝置、表冷器、循環風機、空氣過濾器等設備組成。其中,空氣過濾器在系統當中又劃分成高效、亞高效,中效、初效等4個等級過濾,目的是凈化處理空氣。加濕加熱裝置與表冷器的作用是調節空氣的濕度與溫度。循環風機的目的是為了系統提供流動空氣。風量調節閥主要目的是控制大小風量。
4 現代醫院手術室凈化空調系統的設計分析
4.1 氣流組織的設計
潔凈手術室是現代醫院重要陣地,為此,現代醫院對手術室凈化空調系統的標準與要求十分高。潔凈手術室室內設計相對比較特殊,手術室內部的送風主要從手術臺上方往四周散開,并因此而構成氣流組織,該氣流組織既可向手術臺集中送風,滿足了手術對氣流的需求,保障了手術室凈化空調系統的潔凈程度,又達到了節能的目的。此外,個別醫院對潔凈手術室的標準可能不是很高,可同樣也可以使用該方法,結合實際情形設計出恰當的氣流組織,通常情況下可以采用安裝送風裝置的形式,同樣可以確保手術室凈化空調系統的潔凈。
4.2 手術室凈化空調系統形式
應當依照現代醫院手術室等級確定凈化空調系統形式,并且確定凈化空調系統的時侯需注意幾點:一是相通的潔凈室潔凈等級不相同,那么低等級的應當保持相對負壓,高等級的應當保持相對正壓。二是潔凈室相通并且級別又相同,那么需根據需要或者是根據從內往外的氣流方向,在2室之間保持略小于0的壓差。三是為了預防有害氣體的外溢,需將與麻醉室相通的鄰房控制在相對負壓。四是對跟潔凈區相通的非潔凈區應當保持不低于10Pa的正壓。五是潔凈區跟室外相通的區域需保持不低于15Pa的正壓。六是在濕度與溫度上,夏季的時候應不大于表中的上限值,而冬季的時候則應不小于下限值,跟手術室相通的房間濕度與溫度應和手術室一樣。
4.3 新、排風量的設計
現代醫院陸續建立健全了手術室凈化空調系統,然而不相同的醫院在潔凈手術室的標準與要求上也不盡相同,所以對空氣潔凈程度的要求亦有一定的差異。為破解這個難題,在進行現代醫院手術室空調系統的設計時,應當對壓差實行控制,在這個控制過程中則需重視手術室凈化空調系統新、排風量的設計。尤其設計的時候,需對規格不相同的潔凈手術室的新、排風量實施監控,并設置獨立的送風裝置在不相同的手術室當中,進而很好的確保手術室的潔凈程度。
4.4 過濾系統的設計
現代醫院的潔凈手術室通常根據不同手術需要設置有高效、亞高效,中效、初效4個不同等級的過濾系統,以此確保手術室內新風的質量。通過調查顯示,盡管很多現代醫院采用了潔凈手術室,然而高效、亞高效,中效、初效4級過濾系統還未得到推廣應用,這在一定程度上影響了潔凈手術室內空氣的質量。特別當潔凈手術室空置時,很多污染空氣就會流入手術室內,而當潔凈手術室需要工作的時候,就要耗費很多的財力、物力、人力去清理污染空氣。所以,過濾系統的設計非常重要,必須根據醫院潔凈手術室的不同規格來設計4級過濾系統。
5 現代醫院手術室凈化空調系統設計的優化
在設計現代醫院手術室凈化空調系統的過程當中,需要注意的細節很多。一是關于現代醫院潔凈手術室內的冷負荷,需綜合分析,并設置不同的參數值,運用科學恰當的處理辦法,不斷提升手術室凈化空調系統的潔凈功能。二是關于現代醫院潔凈手術室內的濕負荷,多數潔凈手術室內的濕負荷均來源于醫院的工作人員自己且濕負荷的大小值相對較為穩定,一般情況下,醫院工作人員進行清洗時自身仍舊附帶有較多的濕負荷,所以設計醫院手術室凈化空調系統的時候,可以運用部分降濕儀器。三是關于送風精準的控制。在設置送風的時候,為確保手術室凈化空調系統的風量達到精準控制,需在送排風系統當中安裝對應的風量儀器。四是關于設計時需綜合考慮手術室凈化空調系統的方方面面,既需較好的完成溫度的控制、空氣的凈化等工作,又需較好的確保工作實效,并且需充分考慮凈化空調系統設計的難易程度以及如何避免凈化空調系統工作當中有可能出現的錯誤性操做。五是關于手術室凈化空調系統的維修問題,需要定期對系統部件進行檢修,及時更換,確保系統處于最佳的運行狀態。
6 現代手術室凈化空調系統的管理及維護
現代手術室凈化空調系統的管理及維護是日常中的一項重要事情,只有管理好、維護好才能為潔凈手術室提供一個良好的環境。根據我國衛生部《醫院空氣凈化管理規范》(WS/T368―2012)的要求,并結合我院空氣潔凈設備的維護情況,針對手術室在日常的運行管理與維護過程當中碰到的問題對凈化空調系統進行分析。
(1)在調節手術室內的濕、溫度的時候波動的范圍比較大,難以滿足手術室規定的標準和要求。
原因分析:一是控制的方式比較落后。比如夏天的時候由于除濕不夠徹底,造成手術室內的溫度降得比較快,致使實際的溫度超過標準,應當先降溫再進行除濕工作。二是對溫度與濕度實施調節控制的過程中,進行調節的次序比較混亂。三是新風系統帶來的流動空氣并不能有效的對溫度和濕度進行處理。
解決對策:對于新風系統應當加裝溫度與濕度控制調節裝置,加裝定風量閥,還需對工作人員做好相關培訓工作。當對濕度與溫度進行調節的時候,應當先是濕度然后是溫度。針對潔凈手術室內的變頻器、傳感器進行實時的監控的時候,應當第一時間掌握系統有效信息,并作好控制管理工作。
(2)手術室內的風壓偏高,每個分區的氣流壓力與流向分布不夠科學合理,導致室內正壓的不夠穩定。
原因分析:手術室層流凈化空調的送風系統的閥門控制出現了故障。
解決對策:檢查各個定風量閥門是否正常,包含檢查系統排風支路與新風支管等的自動調節閥與手動調節閥是否正常。與此同時,倘若發現排風量或者調節回風等的壓差變化不甚明顯,那么需采取調節回風量到最大限度,調整新風支管的定風量閥門,在壓差允許變化的范圍以內進行平順調節。
(3)手術室內在夏天時的濕度偏高
原因分析:夏季氣溫后,外界空氣的濕度普遍較高,當凈化空調系統進行送風的時侯,需除去新風的濕度,盡可能的將手術室內空氣的濕度保持在40%至60%左右。
解決對策:加大氟表制冷設備,對新風實行除濕降溫,把溫度盡可能的控制在大約l8攝氏度,當混合了回風以后,需要做二次除濕降溫,當濕度控制達到合理范圍以后,需要對空氣實行加熱,確保室內溫度在各區間達到要求。通常情況下,當冷凍水溫度控制在7攝氏度以下的時侯,空調機組具有較好的降溫能力,這個時候,手術室里邊的濕度、溫度均可控制在合適范圍。
(4)關于凈化空調系統的維護清理
現代醫院層流潔凈手術室在最初第一次使用的時侯應當讓其連續運行超過過二十四小時,經過空氣培養兩次達標以后才可以正式投入運行,運行以前還應當對各個科室的工作人員進行學習培訓,讓每個人熟練了解并掌握現代醫院層流潔凈手術室應當注意的事項。當需要進行手術,應當在手術一小時以前運行凈化空調系統,并清潔物品表面與地面,當手術以后繼續運行半個小時,以確保手術室內的空氣質量。凈化空調系統需安排專業人員定期與不定期進行維護,遵循設備的使用說明進行保養與維護,并制定運行手冊,有檢查和記錄,尤其包括空氣處理機組、新風機組定期檢查,保持清潔;過濾器的更換與清洗等。其中,新風機組粗效濾網宜每2天清潔一次;粗效過濾器宜1月―2月更換一次;中效過濾器宜每周檢查,3個月更換一次;亞高效過濾器宜每年更換;末端高效過濾器宜每年檢查一次,當阻力超過設計初阻力160Pa或已經使用3年以上時宜更換;排風機組中的中效過濾器宜每年更換。與此同時,定期檢查回風口過濾網,宜每周清潔一次,每年更換一次,如遇特殊污染,及時更換,并用消毒劑擦拭回風口內表面。除此之外,嚴格控制手術室內的濕度與溫度,溫度應當保持在24攝氏度到26攝氏度,濕度應當保持在相對40%到60%左右
參考文獻:
[1]胡偉.醫院手術室凈化空調系統管理及維護要素的探討[J].中國醫學裝備,2008(12).
中圖分類號:R文獻標識碼: A 文章編號:
一、前言:
我國的清潔技術在近年來有了廣泛發展,已廣泛應用于高科技領域,包括醫療,制藥,食品等行業。潔凈技術的應用是為了保證產品質量,強調控制產品生產的全過程。潔凈度是潔凈技術的主要參數之一,也是影響產品最終結果的主要因素之一。本文就在潔凈技術應用中,能夠直接影響潔凈度結果的幾個重要因素進行分析評述。
二、影響潔凈度的設計因素
1、 凈化系統
空氣凈化系統是為建立一個干凈的區域最基本的前提條件,整個系統的塵粒 90% 是來源于新風,而塵粒又攜帶多種菌,所以新風處理是一關鍵環節[1]。 現在大部分空調系統均采用粗效、中效和高效三級過濾的做法。經過這三級處理基本上可以把絕大部分塵粒阻擋于潔凈區外,這也是保證該潔凈區域潔凈度級別的最基本前提。
2、 換氣次數
換氣次數是單位時間內通入房間內的空氣量相當于房間體積的倍數,單位為次/h。換氣次數是決定亂流潔凈室潔凈度水平的最重要參數,而風速是決定單向流潔凈室潔凈度水平的最重要參數。在實用范圍內,潔凈度級別會隨著換氣次數的增高而提高。
為了檢驗換氣次數對潔凈室潔凈度( 以含塵濃度為準) 的影響,通過檢測部分潔凈房間( 注: 該部分潔凈房間為同一凈化系統) 含塵濃度( 以≥5 μm 粒徑為準) 以確定所達到潔凈度級別( 根據藥品生產管理規范 98 版) 和該房間的換氣次數進行對比分析。
隨著不斷變化的換氣次數,潔凈區粉塵濃度也在發生變化,總體來看隨著換氣次數的不斷增高,含塵濃度會不斷下降,潔凈度級別不斷增高,即系統凈化能力增強。可見,換氣次數是影響潔凈度級別的重要參數之一。但有時換氣次數相近,含塵濃度也有一定差異,甚至換氣次數高的房間含塵濃度也不低,表明除換氣次數外,潔凈度級別還受其他因素的影響。
3、 靜壓差
靜壓差是一個相對的概念,正的靜壓差是潔凈室抵檔外來污染的一個重要參數,負的靜壓差是防止潔凈室內污染外溢的一個重要參數。靜壓差對潔凈度級別的影響也非常重要。
為了檢驗靜壓差對環境的影響,在同一潔凈區內選擇相鄰的兩個房間( 注: 潔凈級別相同) ,通過調節送回風的比例來改變兩個房間的靜壓差狀態,分別檢測不同狀態下兩個房間的含塵濃度( 以≥0. 5μm 粒徑為準) 變化,以判定靜壓差對潔凈室潔凈級別的影響。
靜壓差對于潔凈度的影響是非常直觀的,如果一個獨立的潔凈室附近環境的是一個合理的正壓狀態,勢必會阻礙其他污染沿氣流方向進入該環境,可以保證該環境的潔凈度,反之,則會受到污染,影響該環境的潔凈度。因此一般潔凈區壓力走向應是由里向外形成一定梯度,這樣可保證外界污染不會進入潔凈區。當然靜壓差的設計首先要滿足工藝要求,如該環境受工藝影響產塵量較大,或可產生有害物質,則需要設計成負壓,直排風處理。一般靜壓差絕對值不要太大,否則有可能對潔凈度產生不良影響。
三、電氣自控
與所有工業潔凈廠房一樣,空氣凈化措施也是醫藥工業潔凈廠房中的一項重要技術。由于醫藥工業潔凈廠房既不同于以微粒為污染控制對象的一般工業潔凈廠房,也不同于以生物粒子為污染控制對象的醫院、生物安全實驗室等生物潔凈室,它是對微粒和微生物都要控制的特殊工業潔凈廠房。因此,我們需要正確認識空氣凈化措施在醫藥工業潔凈廠房中的作用。
(一)在醫藥工業潔凈廠房中采用空調自控空氣凈化措施,要掌握以下基本思路:
(1)GMP 是藥品生產和質量管理的基本準則。它對藥品生產潔凈室 ( 區 ) 的空氣凈化系統設置、空氣潔凈度等級、壓差、溫濕度等要求都有明確規定,必須遵照執行。
(2)防止藥品生產的污染和交叉污染是 GMP 要求,也是確保藥品質量的需要。醫藥工業潔凈廠房的空氣凈化系統應有相應措施,避免因設計和建造不當,給藥品生產帶來污染隱患和風險。
(3)藥品生產品種多、工藝復雜,有些還有特殊要求,空氣凈化系統的設置必須滿足其生產特點,并嚴格區分。
(4)醫藥工業潔凈廠房空氣凈化系統只是控制污染的一種輔助手段,單純的空氣凈化無法有效地控制微生物污染,要確保藥品質量或達到無菌要求,還必須采取綜合潔凈技術和嚴格的無菌控制措施。
(二)空氣凈化的三大措施
為有效控制醫藥工業潔凈廠房中的微生物污染,空氣凈化必須全面實施三大措施。一是空氣過濾,確保送入潔凈室空氣符合微生物控制要求;二是合理組織氣流,稀釋或排除潔凈室空氣中新增的微生物;三是控制壓差,阻止室外或鄰室污染空氣的侵入,切斷空氣傳播微生物污染的途徑。然而,大量工程實例偏重空氣過濾技術,不重視氣流技術和壓差控制技術。由于空氣凈化系統設計不當,造成藥品之間的污染和交叉污染,這是藥品生產采用空氣凈化技術后帶來的新問題。以為只要提高過濾器效率就能達到潔凈度等級要求,卻不知由于室內外的微生物污染得不到及時排除和阻擋,同樣難以確保潔凈室的潔凈度。
(三)空氣凈化措施的局限性
藥品生產潔凈室的微生物污染并不完全來自空氣,生產所用的物料、設備、管道、容器具以及生產過程、操作人員都可能攜帶、產生大量微生物,這些微生物除一部分進入潔凈室空間,由空氣凈化措施處理外,大部分沉積在設備、管道、容器具及人體表面和內部的微生物,空氣凈化措施對此卻無能為力。因此,必須采取清場、清洗、消毒、滅菌等專門技術,以彌補空氣凈化措施對微生物污染控制能力的不足。對于可搬出潔凈室的容器具則送入清洗室清洗、消毒、滅菌,大部分不能移動的設備、生產線,必須在潔凈室內進行在位清洗 (CIP) 和在位滅菌 (SIP)。
四、影響潔凈度的其他因素
潔凈車間建筑裝飾裝修對清潔有很大的影響,根據藥品生產質量管理規范( 98 版) 的精神,應強調建筑裝飾的實用性和功能性,應做到不產塵、不產菌、不積塵、不積菌、容易清潔消毒和對產品無影響等。這些硬件基礎條件具備后,剩下的主要就是管理維護,主要包括怎樣保持原設計狀態的措施及制定制度實施該措施。五、結論
上述分析表明,影響醫藥工業潔凈室潔凈度的因素是多方面的,就其重要程度來講,系統設計、建筑安裝和維護管理三方面都很重要。設計上就換氣次數而言,應根據房間布局、面積大小和人員配備,計算出一個合理的、稍偏于安全的、實際操作中可達到要求的數值。在換氣次數達到要求以后,根據工藝要求,通過調節送回風的比例來調節靜壓差,以控制各房間之間的氣流走向,達到控制潔凈度的要求。凈化車間的地面、墻面和裝飾材料的選擇,包括施工等均以保障潔凈度的要求為原則,施工中尤其要強調的是管道系統要嚴密,不能有漏風的地方,這會影響整個系統,包括房間的各換氣次數、靜壓差等設計參數,都會影響潔凈度。
在維護管理上要做到制度化、規范化,其目的在于: 生產運行中的產塵產菌要控制在設計要求以下,系統設備運行正常,有效地實現設計上阻止塵菌進入的目的,及時清除已產生的塵菌,防止非常事件的發生。所以就潔凈室設計而言,是一系統工程,而建成后的系統調試以及日常管理工作是否到位也非常重要。這就要求施工方在合理設計、準確施工后,嚴格按照設計要求對系統進行調試,保證換氣次數、靜壓差等參數均達到標準要求。使用方要制訂出嚴格的潔凈室運行操作規程,控制好每一環節,保障空調系統有效的運行,以生產出健康安全的產品。
cleanair指的是空氣凈化的意思,汽車在開啟空調的同時按下這個按鍵,就可以起到凈化空氣的作用。
汽車空調可以使用內循環也可以使用外循環,汽車在市區行駛過程中需要使用內循環,因為在市區汽車尾氣比較嚴重,汽車使用內循環可以阻止外部空氣通過進風口進到車內,減少對駕乘人員身體的傷害。
空調的內循環模式還可以防止外界空氣的塵土、煙霧等有害物體進入車內,如果汽車在高速行駛,需要長時間駕駛時,建議打開汽車的外循環,這樣可以讓車內保持新鮮的空氣,如果一直開內循環,會導致車內氧氣不足,容易導致駕駛員在開車的過程中產生疲勞,在高速行駛的狀態下非常容易發生危險。
當然,如果外循環開的時間長了,空氣中的PM2.5會進入到車內,有害物質會對駕駛員以及車內的乘客造成一定的傷害,因此大眾汽車配備了cleanair空氣凈化系統,這個空氣凈化系統可以全面過濾外界的PM2.5,過濾率高達99%,讓車內始終保持空氣清新。
(來源:文章屋網 )
關鍵詞 空氣凈化器 計重效率 計數效率
前 言
集中空調系統以其制冷/熱快速、使用方便、無噪聲等優點被廣泛應用,它以機械方式創建適宜的人工環境,滿足人們對室內環境舒適性要求,但是其衛生安全問題也不容樂觀。2003年SARS盛行爆發和與空調相關的各類不良建筑綜合癥的出現,引起社會各界對公共衛生安全的廣泛關注,為此,2003年8月衛生部緊急制定《公共場所集中空調通風系統衛生規范》[1],規范對空調送風質量和空氣凈化裝置提出嚴格要求,隨后空氣凈化器等空氣凈化類產品開始廣泛應用。近年來,空氣凈化裝置在許多大型公共建筑中廣泛使用,如奧運場館、世博園區、機場航站樓、城市地鐵站等都安裝空氣凈化裝置。我國每年空氣凈化器行業的總產值達幾十億元,并呈現逐年遞增的趨勢。但是其中也存在不和諧的聲音,有些產品華而不實,存在著欺騙消費者的現象;更為嚴重者是有些產品質量不過關,還會引起2次污染。2011年上海環保產品質量監督檢驗中心在空氣凈化器產品抽檢中,發現部分產品的臭氧嚴重超標。2012年國家空調質量監督檢驗中心舉辦空氣凈化器全國統檢,參加單位多為行業內知名企業,大多數企業產品能夠達到國家標準要求,但是少數產品也存在不盡如人意的地方。因此,采取適宜檢測手段控制空氣凈化器的質量,對于規范和促進空氣凈化器行業的發展至關重要。顆粒物凈化效果是考核空氣凈化器的重要指標之一,國內很多機構和專家也把顆粒物凈化作為主要研究對象,并取得一些有價值的研究成果[2~13]。本文針對通風系統用空氣凈化器顆粒物凈化效果檢測方法做細致研究,希望能對生產廠家或檢測單位有所幫助,并且為今后空氣凈化器的標準編制提供參考。
1 試驗部分
1.1 試驗裝置
空氣凈化器檢測裝置通常是由風道系統、污染物發生裝置和測量設備3部分組成(見圖1)。風道系統由風機、風管、靜壓室、流量測量裝置等組成,提供檢測所需風速(量)和測試平臺。發塵器為大粒徑氣溶膠發生器(美國TSI公司)和人工塵螺旋發塵器(中國建筑科學研究院研制),氣溶膠發生器用于產生KCl氣溶膠,人工塵螺旋發塵器用于將黃土塵產生氣溶膠。顆粒物測量設備有激光塵埃粒子計數器(型號8220,美國TSI公司)和粉塵測試儀(型號為AM510,美國TSI公司),它們分別適用于計數效率和計重效率檢測。
1.2 塵源
選用GSS27號黃土塵和KCl氣溶膠作為檢測塵源,GSS27號黃土塵由中國地質科學研究院提供,主要成分為西北黃土塵,這2種塵源的粒徑分布(見表1),GSS27號黃土塵化學成分(見表2)。
1.3 測試方法
空氣凈化裝置顆粒物凈化效率檢測主要依據GB/T 14295-2008《空氣凈化器》[14]和《公共場所集中空調通風系統衛生規范》。顆粒物凈化效果評價有計重效率和計數效率2種評價方法,計重效率是指PM10一次通過的凈化效率,計徑計數效率是指凈化設備對某一段粒徑的顆粒物凈化效果。測試時,首先將樣品安裝在測試風道上,通電驗證其是否正常工作;調節風速至測試風速,然后在凈化設備上游用發塵器發生氣溶膠顆粒物;待發塵均勻穩定后,用塵埃粒子計數器和粉塵測試儀測試空氣凈化裝置上下游濃度,從而求出其凈化效率。
1.4 試驗樣品
測試選用的空氣凈化器為一臺靜電式空氣凈化器,規格為670mm×610mm×170mm;電壓為220VAC,功率為39W。
2 結果與討論
2.1 塵源類型的影響
大氣塵是指大氣環境中的懸浮微粒,是一種既包含固態微粒,同時也包含液態微粒的多分散氣溶膠。大氣塵計數法是以大氣塵作為塵源來檢測空氣凈化裝置過濾效率的一種方法,自上世紀末在我國廣泛使用。大氣塵計數法存在著明顯不足之處:由于大氣塵濃度和粒徑分布受室外污染源、風速風向、空氣溫度和空氣濕度等因素的影響,因此,在時間上和空間上都存在很大波動,粒子濃度和粒徑分布很難控制,造成不同實驗室間的測試結果無法比較。因此,現在大多數實驗室都采用KCl氣溶膠作為塵源。
KCl氣溶膠是我國空氣過濾器檢測的主要測試塵源,塵源粒徑范圍在0.3~10μm,可以全面覆蓋空氣凈化器作用對象,所以本實驗將KCl氣溶膠作為一種塵源。另外,還選擇一種GSS27黃土塵,該黃土塵和KCl氣溶膠粒徑分布差別很大,黃土塵粒徑大部分位于2~5μm,而絕大部分KCl氣溶膠粒徑≤2μm。選擇這2種塵源可以比較出凈化設備對不同粒徑段粒子的作用效果。
在2.5m/s風速下,空氣凈化器PM10計重效率檢驗結果(見表3),計數效率檢驗結果(見表4)。從表3可以看出,空氣凈化器對黃土塵的計重效率略高于KCl氣溶膠,黃土塵的粒徑比KCl氣溶膠要高,所以空氣凈化器對2~5μm粒徑段的粒子凈化效果要高于0.3~1μm粒徑段的粒子;除與粒徑大小有關外,與塵源的物理化學性質也不無關系。從表4也可看出,采用黃土塵作為塵源,計數效率略高一些,粒徑越高的顆粒物凈化效果越好。從表3和表4對比可看出PM10凈化效率與≥0.3μm粒子凈化效率檢測結果比較接近,計數效率檢測結果略高,對于同一臺空氣凈化器而言,在相同的實驗條件下,計重效率和計數效率應該相同或相近,二者存在差別是因為PM10為小于10μm的所有粒子,除包括≥0.3μm粒子,還包括≤0.3μm的粒子,計數效率僅是指≥0.3μm粒子凈化效率。
2.2 塵源濃度的影響
采用黃土塵和KCl氣溶膠為檢測塵源,分別控制在3個不同濃度水平,當測試風速為2.5m/s時,空氣凈化器PM10計重效率(見表5)。對于計重效率,當使用同一塵源時,從表5可以看出,不論是黃土塵,還是KCl氣溶膠,當濃度相差幾倍時,凈化效率檢測結果偏差很小,且不成規律變化,這說明濃度對凈化效率影響很小。在一些標準中,對顆粒物濃度也沒有特別高的要求,比如《公共場所集中空調通風系統衛生規范》中規定凈化設備上游塵源濃度范圍為0.45~1.50mg/m3,濃度范圍要求很寬,GB/T14295-2008《空氣凈化器》對顆粒物濃度僅要求粒子數目不要超過檢測儀器的檢測上限,沒有對粒子數目做出具體要求。
2.3 風速的影響
風速是影響顆粒物凈化效果的因素之一。采用KCl氣溶膠作為測試塵源,分別在1.0m/s,2.5m/s和3.0m/s 3種風速下,空氣凈化器對顆粒物凈化效率檢測結果(見表6)。從表6中可看出,風速對凈化效率的影響很大,當風速由1.0m/s 升高至2.5m/s時,PM10凈化效率下降約16.6%,≥0.5μm粒子凈化效率也降低13.3%;當風速升高至3.0 m/s,PM10凈化效率下降26.0%,≥0.5μm粒子凈化效率降低24.3%,計數效率和計重效率呈現相同規律。風速直接影響著顆粒物通過空氣凈化裝置的時間,風速快,則顆粒物通過空氣凈化裝置時間就短,被捕獲的幾率就小。另外,風速較高的情況下,空氣中顆粒物運動速度更高,動能更大,更容易穿透玻纖或濾紙等過濾材料。不同的空氣凈化裝置因為安裝位置不同,其對風速要求也不同,空調回風口風速較小,通常1.0m/s左右,而在風機箱中風速很高,一般為2.5m/s或者3.0m/s,不同空調系統,風速略有差別。因此,在檢測中,就要根據凈化裝置安裝位置不同,合理選擇風速。
3 結論
本文以靜電式空氣凈化器為研究對象,以KCl氣溶膠和GSS27黃土塵為塵源,分別研究塵源類型、塵源濃度和風速對顆粒物凈化效率的影響,得出如下結論:(1)不論是計重效率,還是計數效率,以GSS27黃土塵為塵源時,與KCl氣溶膠相比,凈化效率略高,對PM10凈化效率與對粒徑≥0.3顆粒物凈化效率檢測結果比較接近;(2)不論采用哪種塵源(KCl氣溶膠和GSS27黃土塵),塵源濃度對PM10計重效率影響很小;(3)風速對于顆粒物凈化效率檢測結果影響很大。在樣品選型時,可以根據安裝位置不同和空氣凈化裝置的凈化效果要求,合理選擇所需。
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