静电除尘和滤网过滤技术的华山论剑
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小小草
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发表于 2017-6-6 14:23:32
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静电除尘技术 VS 滤网过滤技术 静电除尘和滤网过滤这两种技术都不是新鲜事物，在工业上，滤网过滤与静电除尘博弈了近100年，就像江湖上两个门派，各有优势。 在高度洁净应用中，滤网过滤技术占了上风。但在重粉尘环境下，静电是相当好的吸附设备。燃煤发电厂的烟囱尾气除尘，主力就是高压静电除尘设备 其实真正的好技术原来在我们国内，他们的高能离子除臭技术更是一绝。 静电除尘技术的原理 静电除尘（Electrostatic Precipitator，ESP）由集尘装置、离子化装置、送风机和电源等部件构成。 原理是用一根根的钨金属丝通电，成为电离发生极，同时在后边把一组平行的基板也通上5000伏以上的高压电，（注：最好的技术是在电离区（钨丝）采用8000伏，在集尘区（平行基板）采用4000伏；也有采用6000伏和3000伏的。） 在空气经过发生极的电离丝时，空气分子被电离为正离子和电子，电子与烟尘微粒结合，使尘粒带上电荷。为了控制臭氧的浓度，最好是使尘粒带上正电。电荷之间有异性相吸的原理。当空气经过带电的阳极基板时，带负电荷的尘粒在电场力的作用下，会向阳极板移动，并附在其上。 当空气经过带电的负极基板时，带正电荷的尘粒在电场力的作用下，会向负极板移动，并附在其上。这样，尘粒被捕获到板上了，流走的是洁净的空气。 静电除尘基板随着民用产品应用的深入，也进行了技术的革新，比较早的基板之间间矩是一两厘米，该技术电压比较高，容易产生臭氧，集尘的效率也不高。现在第三代静电式技术间距大约4mm。静电除尘技术基板与纤维间距几十微米而且还互相交织的EPA滤网相比，基板可谓是非常透风，风阻低到可以忽略的地步。 静电除尘技术的效率 第一代的静电技术对较大颗粒物吸附效果明显，但对于微颗粒物的去除效果不如EPA滤网，第一代静电集尘的吸附效率与风速成反比，风速越快，效率越低。 经过多年的技术发展，第三代静电技术是针对医用领域来设计的，在风速在2.5米/秒的情况下检测时，对PM2.5的一次性去除率效果明显。 备注：风速在2.5米/秒是常用的中央空调系统管道里面的标准。 大型中央空调的静电过滤的效率一般不超过 F7（85～92%）。不过对于家用级小风量的过滤来说，倒也是可以做到E11的级别（97～98%），和大部分空气净化器的高水准相当。 静电集尘使用的高压电可以破坏细菌病毒，HEPA过滤网主要功能是除尘。所以一个合格的空气净化机必须要同时采用多种技术，静电式空气净化机一般会结合等离子技术使用。该技术在除去臭氧的同时，可以分解甲醛等有害气体，同时避免二次污染问题。 臭氧——是不是问题？ 静电吸附产生的副产物臭氧的问题，也就是在电离空气使杂质带电时的同时，也会导致氧气变成臭氧，很多人有疑虑。目前静电吸附的臭氧控制已经比较得当了，臭氧释放浓度，一般都能控制在2PPB左右。进入室内的臭氧基本可以说微乎其微。 理解臭氧问题，需要用到一个术语——PPB，Part Per Billion ，即十亿分之一。这是一个描述极微量体积浓度的单位，10的-9次方数量级。 臭氧作为一个已知的污染物，已经有成熟的检测标准和检测方法。 目前，美国对于臭氧的限值是75PPB（0.075PPM），并且逐步向60PPB靠拢，欧盟限值 60PPB，中国室内环境标准75PPB，WHO推荐50PPB。 而目前为止的研究认为，40PPB（0.04PPM）以上浓度的臭氧，可能会对人体产生危害；实际动物试验毒性的起点浓度则达到了 300PPB（0.3PPM）起。 但人的鼻子却对臭氧气味很敏感，臭氧浓度在远低于安全标准时就可以明确感知到气味。对于大部分人来说，在室内只需要 10PPB（0.01PPM）的浓度，就可以激活人的嗅觉，闻到类似消毒水的味道。 闻到臭氧味了，并不意味着有毒害，离毒害的阀值还挺远，只是令人不悦而已。这个气味虽让人反感，但是也警醒人的有益一面。在正常情况下，大部分非敏感人群是闻不到臭氧气味的。只有在略有超标的时候，就能立刻感觉得到。 臭氧还有一个性质就是不稳定。自然状态下，会与很多其它物质反应，或者自己逐渐分解，变成无害的氧气。只要没有持续的“高浓度”累积供应，臭氧是很难维持一个“较高”浓度的。 空气净化器上去除臭氧有2个简单办法： 1）在静电除尘后面配置活性炭滤网，来吸附臭氧。 2）加陶瓷蜂窝版，这相当于另一种催化剂，可以加入锰离子等进行催化氧化。 如果要控制静电集尘产品的少量臭氧，在集尘模组之后加上一层活性炭滤网立刻就可以稳妥解决了。 这个办法还能弥补静电集尘难以吸附室内有机气体的短板。 控制臭氧是一个系统工程，下面是对臭氧控制的专业的系统描述 臭氧控制技术 静电式空气净化存在高压对空气和灰尘颗粒进行离子化的过程，在离子化的时候，容易产生臭氧，少量的臭氧对空气有消毒、杀菌效果，但臭氧浓度过高，对人体的呼吸道粘膜等有影响，因此，国标中要求臭氧浓度必须控制在0.05PPM以内。目前市面上很多静电式空气净化机对臭氧的控制都达不到要求，这是影响静电式空气净化机推广的主要问题之一。 电子式空气净化设备是通过控制高压从而控制离子化过程和等离子催化过程来解决臭氧问题。离子化产生的臭氧控制在0.01PPM-0.02PPM左右，低于国标。再通过等离子催化过程以后，臭氧浓度只有0.002PPM，远远低于国标要求。 国标 GB/T 14295-2008 19页 《空气过滤器》臭氧浓度要求低于0.16mg/m3(0.08ppm) 国标 GB/T 18202-2000 1页 《室内空气中臭氧卫生标准》臭氧浓度要求低于0.1mg/m3(0.05ppm) 国标 GB/T 18883-2002 3页 《室内空气质量标准》臭氧浓度要求低于0.16mg/m3(0.08ppm) 自适应调节技术 采用高压电压和高压电流的双闭环控制，不仅可以有效地控制臭氧发生、提高净化效率，而且可以很方便地实现拉弧、短路和过载保护，减少打火现象的产生，更宁静、更健康；当环境发生变化从而导致净化效率发生变化时，高压电源将自动调节高压输出，以确保恒定的净化效率，较普通单电压恒压稳流技术在除尘效率上提高30%，为静电除尘技术从工业用到民用产生了不可估量的推动作用。 等离子催化净化技术 等离子催化净化技术是将静电除尘技术中或高能离子除臭技术中产生的 O3 在催化剂的作用下，变成氧离子（O-、O+）。这些氧离子具有极强的氧化性，是 O3氧化性的 12 倍，与挥发性有毒有机物(TVOC)接触时，与其发生氧化还原反应，可以瞬间降解 成 CO2 和 H2O 等无毒小分子，同时在反应中生成的有机自由基可以继续参加链式反应，进一步发生氧化分解反应，加速有毒有机物的降解。等离子催化净化技术主要用于除去TVOC气体，对硫化氢和氨气的祛除作用较弱。 另外，细菌、真菌、病毒和霉菌等微生物在氧原子的氧化作用下细胞膜遭到破坏，从而失去活性和繁殖能力。 因此，等离子催化净化技术将 O3 变废为宝，不仅能有效降低 O3 浓度，而且可有效去分解挥发性有毒有机物气体。 如下为具体产品表现形式，将多种催化剂涂敷在蜂窝状铝基材的表面。 静电 VS 滤网 实际对比 单说上边的高度概括和抽象后的规律可能还令人缺乏直观印象，从实际的测试数值范围大家有一个直观的了解：例如一批最大CADR值同为【450】左右的滤网式与静电式机器。工作在最高档时，滤网式的平均噪音57分贝，静电式的平均噪音51分贝，【低6分贝】（相当于声压差2倍）。而在中档位，滤网式的CADR值平均下降到了【250】左右，静电式平均值只下降到【360】。此时两者噪音值大抵相当。到了低档位，滤网式下降到【110】左右，静电式只下降到【160】，噪音仍相当。对比测试的机型样本结果显示，标称同样(最大)CADR值的静电式机器与滤网式机器，同等噪音条件下，静电式的实际运用性能要高45%。 问题与解答 Q：静电集尘的小型产品价格和性价比如何？ A：因为集尘模组需要精密的五金加工设备和方法，涉及较复杂的供应链，导致生产成本较高。 Q：满满的糟点是什么？ A：静电集尘实际的第一好处，是风道阻力小，只需要家用空调室内机中高动压、大风量、低噪音的“贯流风机”，就能驱动较大的风量。 Q：能应付大空间的静电空净器贵吗？静电式空气净化器适合什么样的空间？ 静电式有固定的集尘模组成本造价，做小型号成本下不来。而其大风量的特性在小空间又不能充分发挥。静电式是否最适合用在自家客厅？这还需要根据自己家的空间、各产品性价比，综合权衡。 Q：静电空净设备适合所有人群吗？ 的确有一部分对臭氧超敏感的人群，不适宜使用这种机器。 超敏感不代表对身体有害，适当的臭氧对环境是有益的。 责编：艾文 |
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