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 隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長，人們的消費(fèi)水平也日益提高，室內(nèi)空氣污染問題得到越來越多的關(guān)注。據(jù)某幼兒園、寫字樓、家庭居室等180余戶的調(diào)查，依據(jù)GB/T 18883-2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量》國家標(biāo)準(zhǔn)判定，室內(nèi)空氣質(zhì)量合格率僅為34.7%，污染問題主要集中在可吸入顆粒物、甲醛、苯、氨、TVOC、微生物等­[1]。作為室內(nèi)空氣凈化類家用電器，空氣凈化器近些年呈現(xiàn)井噴式的爆發(fā)，但不少國內(nèi)企業(yè)入行晚，研發(fā)實(shí)力薄弱，導(dǎo)致其產(chǎn)品質(zhì)量參次不齊。目前，空氣凈化器現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)主要有GB 4706.45-2008《家用和類似用途電器的安全 空氣凈化器的特殊要求》、GB/T 18801-2015《空氣凈化器》和GB 21551.3-2010《家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能空氣凈化器的特殊要求》。作為評價(jià)空氣凈化器對顆粒物、甲醛等目標(biāo)污染物凈化能力的潔凈空氣量（CADR），除菌能力的除菌率[2]等主要性能均需要在30m³試驗(yàn)艙中進(jìn)行檢驗(yàn)。因此，研制30m³試驗(yàn)艙對于評測空氣凈化器凈化性能質(zhì)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

 

1. 空氣凈化器潔凈空氣量檢測方法

空氣凈化器凈化顆粒物、甲醛、甲苯等污染物的CADR試驗(yàn)過程如下：

1）穩(wěn)定的溫度、相對濕度、本底濃度等試驗(yàn)條件符合標(biāo)準(zhǔn)要求；

2）向試驗(yàn)艙內(nèi)注入定量的目標(biāo)污染物，先后進(jìn)行自然衰減測試和總衰減測試，直到達(dá)到規(guī)定的測試時(shí)間停止實(shí)驗(yàn)；

3）自然衰減測試過程中，待測樣機(jī)處于停止工作狀態(tài)，總衰減測試過程中，待測樣機(jī)處于最高凈化狀態(tài)；

4）按標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)間短，測量試驗(yàn)艙內(nèi)污染物濃度，并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合分別獲得自然衰減系數(shù)kn和總衰減系數(shù)ke；

5）通過數(shù)據(jù)運(yùn)算，進(jìn)而獲得潔凈空氣量Q（mg/m³）[3]，具體如公式（1），其中V代表試驗(yàn)艙容積（m³）。

2. 空氣凈化器30m³試驗(yàn)艙的設(shè)計(jì)

30m³試驗(yàn)艙的研制涉及空氣調(diào)節(jié)、材料、生物、化學(xué)、機(jī)械、電氣等多個(gè)學(xué)科、多個(gè)專業(yè)，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程。不同于高、低溫濕熱試驗(yàn)箱運(yùn)行時(shí)，恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組直接與試驗(yàn)箱內(nèi)部循環(huán)進(jìn)行濕量、熱量交換[4]，30m³試驗(yàn)艙屬于高度密閉型試驗(yàn)艙[5]，開始試驗(yàn)后，便不能與恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組進(jìn)行氣流上的濕熱交換。結(jié)合GB/T 18801-2015《空氣凈化器》國標(biāo)要求，本文所述30m³試驗(yàn)艙整體采用內(nèi)外艙嵌套式設(shè)計(jì)，主要由內(nèi)外艙主體、空氣凈化系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)等組成。具體原理見圖1。

圖1：空氣凈化器30m³試驗(yàn)艙原理圖

2.1 內(nèi)外艙主體

內(nèi)艙為試驗(yàn)測試主體，內(nèi)部尺寸長*寬*高=3.5m*3.4m*2.5m，整體由不銹鋼框架組建，四壁采用鋼化玻璃，頂板以及地板采用不銹鋼，艙體拼接縫隙處采用聚四氟乙烯條及硅酮密封膠密封。頂部中央設(shè)有直徑1.2m的攪拌風(fēng)扇，用于混合污染物氣體；側(cè)方離地1.5m，距后壁0.4m處設(shè)有一循環(huán)風(fēng)扇，便于試驗(yàn)過程中空氣的循環(huán)；送樣口和采樣口總計(jì)8個(gè)，用于不同污染物的注入和采集。另外，試驗(yàn)艙內(nèi)部還設(shè)有照明裝置、紫外消毒燈、電源插座等。外艙采用防火、隔熱的巖棉板搭建，用于保證外艙環(huán)境處于恒溫環(huán)境，降低由于內(nèi)外艙熱交換對內(nèi)艙溫濕度的影響，進(jìn)而保證艙內(nèi)污染物的穩(wěn)定性。

2.2 空氣凈化系統(tǒng)

為滿足試驗(yàn)艙本底濃度的要求，試驗(yàn)艙配置的空氣凈化系統(tǒng)包含兩套組合式過濾模塊，主要由中、高效過濾器、風(fēng)機(jī)、活性炭過濾器等組成，分別位于送風(fēng)管道和排風(fēng)管道中，前者結(jié)合空氣循環(huán)系統(tǒng)中的內(nèi)循環(huán)操作模式，可有效凈化、吸附試驗(yàn)艙內(nèi)部的污染物，為試驗(yàn)艙提供符合標(biāo)準(zhǔn)要求的潔凈空氣；后者結(jié)合換氣操作模式，可有效保證試驗(yàn)艙排出的氣體符合環(huán)保排放要求，減少大氣環(huán)境污染。其中，中效過濾器、高效過濾器主要用于過濾粒徑1μm以及0.3μm以上的顆粒物；而活性炭過濾器主要用于吸附分解甲醛、苯、TVOC等氣態(tài)有機(jī)污染物[6]。

2.3 溫濕度控制系統(tǒng)

溫濕度控制系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)試驗(yàn)艙的溫度以及相對濕度，由蒸發(fā)器、加熱器、加濕器、變頻風(fēng)機(jī)等組成。選用恒溫恒濕機(jī)組制冷量5KW，制熱量4.5KW，加濕量5kg/h，風(fēng)量3000m³/h，控制原理圖如圖2所示。以試驗(yàn)艙的回風(fēng)溫度、濕度作為基準(zhǔn)點(diǎn)，控制器實(shí)時(shí)檢測并將其與設(shè)定的溫度、濕度進(jìn)行對比，通過執(zhí)行PID算法[7]，自動調(diào)節(jié)壓縮機(jī)（降溫、除濕），加熱器、加濕器的輸出功率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)艙的恒溫恒濕控制。

圖2：溫濕度控制系統(tǒng)原理圖

2.4 空氣循環(huán)系統(tǒng)

空氣循環(huán)系統(tǒng)包含換氣、內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)等三種模式。換氣是指氣流從新風(fēng)閥經(jīng)內(nèi)艙送風(fēng)閥、內(nèi)艙出風(fēng)閥、排風(fēng)閥、組合式過濾模塊至排風(fēng)管道，主要用于試驗(yàn)結(jié)束后的排出殘余污染物；內(nèi)循環(huán)是指恒溫恒濕空調(diào)結(jié)合組合式過濾模塊與內(nèi)艙形成循環(huán)系統(tǒng)的過程，在此過程中，新風(fēng)閥、排風(fēng)閥關(guān)閉，內(nèi)艙送風(fēng)閥、內(nèi)艙出風(fēng)閥、回風(fēng)閥打開，主要用于試驗(yàn)開始前的調(diào)節(jié)內(nèi)艙溫度、相對濕度、以及本底濃度階段；外循環(huán)是指恒溫恒濕空調(diào)結(jié)合組合式過濾模塊與外艙形成循環(huán)系統(tǒng)的過程，在此過程中，新風(fēng)閥、排風(fēng)閥、內(nèi)艙送風(fēng)閥、內(nèi)艙出風(fēng)閥、關(guān)閉，外艙送風(fēng)閥、外艙出風(fēng)閥、回風(fēng)閥打開，主要用于試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)的外艙保溫。

2.5 數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)

結(jié)合空氣凈化器檢測試驗(yàn)過程，為提高檢測效率，試驗(yàn)艙應(yīng)用PLC控制器、HMI觸摸屏等自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對終端器件的集中監(jiān)控，包含試驗(yàn)內(nèi)外艙的溫濕度、待測樣機(jī)的能耗數(shù)據(jù)采集，攪拌風(fēng)扇、循環(huán)風(fēng)扇、照明裝置、消毒燈、閥門、風(fēng)機(jī)等的集中控制，系統(tǒng)集成圖如圖3所示。

圖3：數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)集成圖

（THE END）