凈化技術(shù)在空調(diào)中的應(yīng)用

　　摘要室內(nèi)空氣污染物主要分為三大類：顆粒污染物、氣態(tài)污染物、微生物污染物，這其中包括了常見的PM2.5，甲醛，細(xì)菌，霉菌等，也有常常被忽視的苯，異味，過敏原，病毒等，這些有毒有害物質(zhì)給我們的健康帶來重大威脅。空調(diào)作為調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣狀況的重要家電，除了基本的調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的功能，凈化空氣的作用也越來越被消費(fèi)者需求和看重�，F(xiàn)在越來越多的凈化技術(shù)被應(yīng)用到了空調(diào)上，致力于為我們提供“健康空氣”。

　　關(guān)鍵詞室內(nèi)空氣污染物;凈化技術(shù);空調(diào);健康

　　0引言

　　當(dāng)今，人類正面臨“煤煙污染”、“光化學(xué)煙霧污染”之后，以“室內(nèi)空氣污染”為主的第三次環(huán)境污染。室內(nèi)空氣污染目前主要分為三大類，顆粒污染物、氣態(tài)污染物、微生物污染物。顆粒污染物通常包含PM0.3~PM10(粒徑0.3μm~10μm)的固態(tài)顆粒物，俗稱的霧霾，顆粒污染物是其主要組成成分。霧霾的源頭多種多樣，比如汽車尾氣、工業(yè)排放、建筑揚(yáng)塵、垃圾焚燒，甚至火山噴發(fā)等等，霧霾天氣通常是多種污染源混合作用形成的。

　　但各地區(qū)的霧霾天氣中，不同污染源的作用程度各有差異�？晌�入顆粒物直徑一般在2.5μm以下，可直接通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入支氣管，甚至肺部。所以，顆粒污染物影響最大的就是人的呼吸系統(tǒng)，造成的疾病主要集中在呼吸道疾病、腦血管疾病、鼻腔炎癥等病種。氣態(tài)污染物危害較大的主要有：氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等揮發(fā)性有機(jī)物，其來源于建筑及室內(nèi)裝飾材料、室外污染物、燃燒產(chǎn)物和人本身活動(dòng)。其中室內(nèi)裝飾材料及家具的污染是造成室內(nèi)空氣污染的主要方面[1]。

　　國家衛(wèi)生、建設(shè)和環(huán)保部門曾經(jīng)進(jìn)行過一次室內(nèi)裝飾材料抽查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)具有毒氣污染的材料占68%，這些裝飾材料會(huì)揮發(fā)出300多種揮發(fā)性的有機(jī)化合物。其中甲醛、氨、苯、甲苯、二甲苯、揮發(fā)性有機(jī)物以及放射性氣體氡等，人體接觸后，可以引起頭痛、惡心嘔吐、抽搐、呼吸困難等,反復(fù)接觸可以引起過敏反應(yīng)，如哮喘、過敏性鼻炎和皮炎等,長期接觸則能導(dǎo)致癌癥(肺癌、白血病)或?qū)е铝鳟a(chǎn)、胎兒畸形和生長發(fā)育遲緩等。微生物污染物主要包括細(xì)菌，霉菌，病毒等微生物，冬天、夏天為了保證空調(diào)效果需長時(shí)間緊閉門窗，因?yàn)槿狈�氣流交換，室內(nèi)微生物大量滋生，家里的老人和兒童因?yàn)榈挚沽�較弱，這種情況下就非常容易出現(xiàn)身體不適等癥狀，青壯年長期處于這種環(huán)境也會(huì)對(duì)身體健康造成不良影響[2-3]。

　　針對(duì)如此眾多的高危污染物，空氣凈化器最早出現(xiàn)并逐漸被廣大的民眾所接受，能夠吸附、分解或轉(zhuǎn)化各種空氣污染物(一般包括PM2.5、粉塵、花粉、異味、甲醛之類的裝修污染、細(xì)菌、過敏原等)，有效提高空氣清潔度的產(chǎn)品，主要分為家用、商用、工業(yè)、樓宇�？諝鈨艋�器應(yīng)用雖廣泛，但也存在諸如占用室內(nèi)空間，噪音大，更換耗材成本高等缺點(diǎn)。于是凈化技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)的想法被實(shí)現(xiàn)并逐漸推廣開來。應(yīng)用于空調(diào)的凈化技術(shù)大致沿用空氣凈化器的技術(shù)，但又不完全相同，考慮空調(diào)本身的制冷制熱功能以及內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相比凈化器來說，在空調(diào)上實(shí)現(xiàn)凈化功能的難度系數(shù)更大。

　　1凈化技術(shù)按照原理進(jìn)行劃分，大致可分為以下三類

　　1.1被動(dòng)吸附過濾式的凈化原理(濾網(wǎng)凈化類)用風(fēng)機(jī)(單獨(dú)或空調(diào)風(fēng)機(jī))將空氣抽入機(jī)器，通過內(nèi)置的濾網(wǎng)過濾空氣，主要能夠起到過濾粉塵、異味、有毒氣體和殺滅部分細(xì)菌的作用。而濾網(wǎng)主要分為：顆粒物濾網(wǎng)和有機(jī)物濾網(wǎng)。顆粒物濾網(wǎng)又分為粗效濾網(wǎng)、中效濾網(wǎng)和高效濾網(wǎng)。

　　1.2主動(dòng)式的凈化原理(無濾網(wǎng)型)主動(dòng)式的凈化技術(shù)擺脫了風(fēng)機(jī)與濾網(wǎng)的限制，不是被動(dòng)的等待室內(nèi)空氣被抽入空調(diào)內(nèi)進(jìn)行過濾凈化，而是有效、主動(dòng)的向空氣中釋放凈化滅菌因子，通過空氣會(huì)擴(kuò)散的特點(diǎn)，到達(dá)室內(nèi)的各個(gè)角落對(duì)空氣進(jìn)行無死角凈化。市場上凈化滅菌因子的技術(shù)主要有銀離子技術(shù)、負(fù)離子技術(shù)、低溫等離子技術(shù)、光觸媒技術(shù)和凈離子群離子技術(shù)等。

　　1.3雙重凈化類(主動(dòng)凈化+被動(dòng)凈化)這種凈化技術(shù)其實(shí)就是將被動(dòng)式凈化的技術(shù)與主動(dòng)凈化類的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合。此種技術(shù)的應(yīng)用在實(shí)際使用時(shí)的效果相比來說要更好一些。凈化技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)方面，大多是以模塊的方式進(jìn)行安裝，通過空調(diào)本身的風(fēng)機(jī)或結(jié)構(gòu)，使用直接或間接的方式，達(dá)到去除室內(nèi)顆粒污染物、氣態(tài)污染物、微生物污染物等各類污染物的效果，下面是針對(duì)本文所提及的污染物種類，從功能點(diǎn)進(jìn)行劃分，結(jié)合目前市面上的各大空調(diào)品牌產(chǎn)品中所使用的技術(shù)，按照凈化技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)行簡述。

　　2污染物的去除

　　2.1針對(duì)顆粒污染物的去除，主要分為以下兩大類

　　2.1.1HEPA濾網(wǎng)

　　高效微�？諝膺^濾器(HEPA)是空氣凈化中使用的最熱門的技術(shù)之一。標(biāo)準(zhǔn)的HEPA過濾器能夠吸納99.7%大小為0.3μm的懸浮微粒(0.3μm是最難過濾的)，HEPA能使吸進(jìn)的空氣更清新、潔凈，吸收化學(xué)煙霧、細(xì)菌、塵埃微粒及花粉等。HEPA濾網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是有效安全，是去除空氣中顆粒污染物的最主要技術(shù)，但缺點(diǎn)是只能濾除懸浮微粒、無法濾除有害氣體。

　　而且它的風(fēng)阻也相對(duì)比較大，鑒于空調(diào)本身的制冷制熱對(duì)于風(fēng)阻的要求極高，如果將進(jìn)風(fēng)口完全覆蓋的話，制冷制熱效果極差，此種情況覺不會(huì)被廣大用戶所接受，于是空調(diào)廠家會(huì)想辦法降低風(fēng)阻，比如降低厚度、進(jìn)行分體設(shè)計(jì)(單獨(dú)凈化風(fēng)機(jī))、將制冷制熱與凈化分離(凈化模塊可往復(fù)運(yùn)動(dòng))等方式，大大提升了用戶對(duì)于凈化的體驗(yàn)。

　　2.1.2靜電集塵技術(shù)

　　利用高壓靜電吸附的原理去除空氣中的微粒污染物，如灰塵、煤煙、花粉、香煙味和廚房油煙等，此技術(shù)一般使用集塵模塊和負(fù)離子發(fā)生器配合使用。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)阻低，基本不影響空調(diào)的制冷制熱;無需更換耗材，進(jìn)行清洗后可以繼續(xù)使用。最初的電子集塵器是這一技術(shù)的應(yīng)用，由于技術(shù)的不成熟，存在諸如工作時(shí)由于高壓打火，釋放臭氧超標(biāo)等問題;還有3M的HAF產(chǎn)品，材料本身自帶靜電，但是在潮濕環(huán)境中凈化效果衰減會(huì)比較快;目前此技術(shù)應(yīng)用最安全有效的是來自英國達(dá)爾文公司的IFD凈化模塊，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各大空調(diào)廠家的高端凈化產(chǎn)品中。

　　2.2針對(duì)氣態(tài)污染物的去除，主要分為以下兩大類

　　2.2.1活性炭濾網(wǎng)

　　活性碳是一種國際公認(rèn)的高效吸附材料[4]，早在“一戰(zhàn)”時(shí)，它就被應(yīng)用于防毒面具�；钚蕴急粡V泛用于汽車或者室內(nèi)的空氣凈化�；钚蕴际且环N多孔的含碳物質(zhì)，其發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)使它具有很大的表面積，所以很容易與空氣中的有毒有害氣體充分接觸，活性碳孔周圍強(qiáng)大的吸附力場會(huì)立即將有毒氣體分子吸入孔內(nèi)，所以活性碳具有極強(qiáng)的吸附能力也是去除氣態(tài)污染物的主要技術(shù)，而且目前針對(duì)活性炭的改性升級(jí)，也出現(xiàn)了很多的同類高性能產(chǎn)品。活性炭吸附技術(shù)主要分為兩類：物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附主要是針對(duì)大分子有機(jī)氣體(例如苯類等TVOC)通過活性炭自身的微孔結(jié)構(gòu)吸附這些大分子污染物。

　　化學(xué)吸附主要針對(duì)一些小分子氣態(tài)污染物例如(甲醛，硫化氫，氮氧化物等)，因?yàn)樾》肿託怏w被吸附后很容易再次脫開形成二次污染，所以要對(duì)活性炭進(jìn)行化學(xué)處理，使得被吸附的氣體與化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到吸附效果�；钚蕴考夹g(shù)的缺點(diǎn)是使用一段時(shí)間會(huì)飽和，易產(chǎn)生二次污染，需要定期更換，一般間隔半年時(shí)間更換一次。

　　2.2.2光觸媒催化技術(shù)

　　光觸媒是一種以納米級(jí)二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱，它涂布于基材表面，在光線的作用下，具有催化降解功能，能降解空氣中有毒有害氣體。由于需要配備專門的光源，在空調(diào)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)此功能費(fèi)用較高，目前此技術(shù)應(yīng)用性不高。

　　2.3針對(duì)微生物污染物的去除，從使用目的上區(qū)分可分為兩大類

　　第一類除菌技術(shù)是借助空調(diào)實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行除菌的技術(shù)，我們?cè)诳照{(diào)上應(yīng)用除菌技術(shù)的最終目的是殺滅室內(nèi)空氣中的細(xì)菌霉菌病毒等有害微生物，為室內(nèi)環(huán)境提供健康空氣，這類除菌技術(shù)的應(yīng)用大大改善了我們的工作生活環(huán)境。第二類是對(duì)空調(diào)自身滋生的細(xì)菌霉菌等微生物進(jìn)行殺滅去除的技術(shù)，空調(diào)器內(nèi)部因?yàn)闇囟�、濕度比較適宜，灰塵污物等覆蓋在濾網(wǎng)、蒸發(fā)器、接水盤等位置，為細(xì)菌霉菌等微生物滋生提供了良好的條件，若空調(diào)長時(shí)間未清理，灰塵污物等大量聚集，細(xì)菌霉菌大量滋生，空調(diào)就成為了室內(nèi)空氣的污染源，正是因?yàn)檫@個(gè)原因，一方面我們?cè)谌粘Ｊ褂每照{(diào)的過程中，尤其是空調(diào)長時(shí)間未使用，再次開啟時(shí)要先清理空調(diào)，平時(shí)也要定期清理，另一方面在空調(diào)上應(yīng)用一些除菌、清潔技術(shù)，及時(shí)殺滅空調(diào)中滋生的細(xì)菌霉菌。

　　2.3.1第一類對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行除菌的技術(shù)

　　目前應(yīng)用在空調(diào)上的對(duì)室內(nèi)空氣除菌的技術(shù)主要包括兩大類，一種是利用紫外光進(jìn)行除菌，一種是利用帶電離子進(jìn)行除菌。

　　1)紫外光除菌技術(shù)紫外線的UVC波段，波長200nm~275nm，又稱為短波滅菌紫外線。它的穿透能力最弱，無法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外線幾乎被臭氧層完全吸收。紫外線殺菌燈發(fā)出的就是UVC短波紫外線。紫外線消毒是利用適當(dāng)波長的紫外線能夠破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結(jié)構(gòu)，造成生長性細(xì)胞死亡和(或)再生性細(xì)胞死亡，達(dá)到殺菌消毒的效果。紫外線除菌效果穩(wěn)定，無二次污染，除菌效果好，目前國內(nèi)各品牌空調(diào)中海爾母嬰空調(diào)率先應(yīng)用此技術(shù)，UVC-LED燈珠能發(fā)射UVC波段紫外光，有效殺滅經(jīng)過空調(diào)的室內(nèi)空氣中的細(xì)菌霉菌病毒等有害微生物，為室內(nèi)提供健康空氣。

　　2)帶電離子除菌技術(shù)目前空調(diào)上應(yīng)用的帶電離子除菌技術(shù)主要有負(fù)離子除菌、等離子除菌、Nanoe除菌等，離子除菌技術(shù)的核心原理就是帶電離子與微生物表面的帶電基團(tuán)結(jié)合，影響其代謝過程，進(jìn)而破壞微生物的結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致微生物死亡。以“凈離子群技術(shù)”為例，通過等離子放電，釋放出(H+)和(O2−)離子，(O2−)離子奪取微生物表面的(H+)結(jié)合形成(-OH)，導(dǎo)致微生物的代謝紊亂，結(jié)構(gòu)遭到破壞，(-OH)與(H+)結(jié)合生成H2O返回空氣中，微生物因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)被破壞而死亡。

　　帶電離子同樣可作用于PM2.5等微粒，通過靜電吸引，使小粒子相互結(jié)合成大顆粒而沉降，但是帶電離子的穩(wěn)定性相比紫外線要差一些。紫外除菌技術(shù)和帶電離子除菌技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，在應(yīng)用時(shí)可根據(jù)不同的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行選擇。隨著技術(shù)的發(fā)展，這兩類技術(shù)會(huì)不斷的修正自身的缺點(diǎn)，強(qiáng)化自身的優(yōu)點(diǎn)，給我們帶來更好的除菌體驗(yàn)。

　　2.3.2第二類抑制、去除空調(diào)自身滋生微生物的技術(shù)

　　隨著技術(shù)的進(jìn)步，我們?cè)絹碓揭庾R(shí)到空調(diào)自身滋生的細(xì)菌霉菌是我們室內(nèi)微生物污染的重要來源，各種除菌技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中最具代表性的是蒸發(fā)器自清潔技術(shù)、濾網(wǎng)自清潔技術(shù)、抑菌涂層技術(shù)等。海爾獨(dú)有的蒸發(fā)器自清潔技術(shù)，遙控器控制自清潔功能，通過內(nèi)部結(jié)霜使污垢剝離蒸發(fā)器迅速瓦解灰塵污垢，然后通過凝水技術(shù)，沖洗蒸發(fā)器，以達(dá)到清潔的目的，這樣吹出來的風(fēng)都是健康的空氣。濾網(wǎng)自清掃技術(shù)主要部件包括毛刷、集塵盒、聯(lián)動(dòng)裝置，將沉積在濾網(wǎng)上的灰塵污垢清掃下來，收集到集塵盒中，這樣就避免了灰塵污垢在濾網(wǎng)上長期沉積導(dǎo)致滋生細(xì)菌霉菌。

　　空調(diào)的蒸發(fā)器、接水盤、濾網(wǎng)都是容易滋生細(xì)菌霉菌的部位，為了抑制細(xì)菌霉菌的滋生可在這些部件上使用抑菌材料，抑菌涂層就是比較常用的抑菌手段。以Ag+抑菌涂層為例：銀離子(Ag+)接觸細(xì)菌后，導(dǎo)致細(xì)菌的蛋白質(zhì)遭受破壞，造成細(xì)菌死亡。

　　其接觸原理基于電吸附，因?yàn)榧?xì)胞膜帶有負(fù)電荷，而銀離子(Ag+)帶有正電荷，二者產(chǎn)生電吸附使之牢固結(jié)合，其結(jié)果是銀離子穿透細(xì)胞膜并進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，與細(xì)菌體內(nèi)蛋白質(zhì)上的硫氨基(-SH)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)：這個(gè)反應(yīng)造成蛋白質(zhì)凝固，使細(xì)菌合成酶的活性遭到破壞，干擾細(xì)菌DNA的合成，使細(xì)菌喪失分裂增殖能力而死亡。與此同時(shí)Ag+和蛋白質(zhì)的結(jié)合還破壞了細(xì)菌的呼吸系統(tǒng)，物質(zhì)傳輸系統(tǒng)，此外，由于Ag+具有較高的氧化還原(0.798ev，25C)因此細(xì)菌被消滅后又會(huì)游離從菌體釋出，并繼續(xù)再與其他有機(jī)細(xì)菌產(chǎn)生氧化反應(yīng)再度滅除病菌，周而復(fù)始的產(chǎn)生殺菌抗菌的作用。

　　3結(jié)語

　　隨著民眾生活水平的不斷提高，對(duì)于室內(nèi)空氣污染物的重視程度也逐步提升，針對(duì)此需求出現(xiàn)的各品牌空調(diào)和凈化功能一體的機(jī)器也不斷涌現(xiàn)，從一開始單一針對(duì)甲醛或是PM2.5逐步發(fā)展為現(xiàn)在的多效合一(同時(shí)去除各類污染物)，以及凈化性能的極致極速體驗(yàn)，想必具有凈化技術(shù)功能的空調(diào)將會(huì)被越來越多的用戶所接受并購買。

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　　空調(diào)論文投稿刊物：《潔凈與空調(diào)技術(shù)》(季刊)創(chuàng)刊于1994年，是由中國電子工程設(shè)計(jì)院與中國電子學(xué)會(huì)潔凈技術(shù)分會(huì)主辦的，是國內(nèi)目前唯一一本以宣傳潔凈技術(shù)為主要目的，公開發(fā)行的科技期刊。本刊以應(yīng)用技術(shù)為主，兼具學(xué)術(shù)性和信息性，及時(shí)報(bào)導(dǎo)國家有關(guān)建筑節(jié)能及環(huán)境保護(hù)等重大技術(shù)政策。

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