專利名稱：空調(diào)系統(tǒng)的過濾裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前述部分所述的用于空調(diào)系統(tǒng)的過濾系統(tǒng)。
本發(fā)明還涉及一種用于空調(diào)系統(tǒng)的過濾方法。
這種過濾裝置用于在公寓和辦公建筑中，與中央空調(diào)系統(tǒng)相連接。
根據(jù)該領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，過濾借助于大型集中裝置和/或通過過濾單元而實(shí)現(xiàn)，上述這些過濾單元位于所希望的房間里并且不與空調(diào)系統(tǒng)連接。
這種技術(shù)現(xiàn)狀的缺點(diǎn)是，在集中系統(tǒng)中獲得理想的過濾效果，需要在現(xiàn)有的建筑中安裝一個(gè)大尺寸的過濾系統(tǒng)。在最需要過濾系統(tǒng)的情況下該問題尤其尖銳。正好在大都市里空氣質(zhì)量最差，這些地方的高昂的房地產(chǎn)價(jià)格，使得在現(xiàn)有的建筑中提供必要的技術(shù)設(shè)備變得困難和昂貴。在集中系統(tǒng)中進(jìn)行過濾存在的另一個(gè)問題，就是空調(diào)導(dǎo)管自身會污染。在安裝期間發(fā)生的導(dǎo)管污染，在空調(diào)裝置啟用后，無論過濾系統(tǒng)工作如何有效，都會產(chǎn)生健康損害。而且，過濾中的干擾、水被破壞，或者忽視過濾裝置的維修，都會導(dǎo)致空調(diào)導(dǎo)管被污染，從而產(chǎn)生所有的集中過濾系統(tǒng)都無法消除的多種后果，因?yàn)榭諝馐窃诒粚?dǎo)入空調(diào)導(dǎo)管之前就滲入的。
另一方面，專用于房間的過濾單元也有缺點(diǎn)，它們不能阻止有害雜質(zhì)進(jìn)入房間，而只不過是將流經(jīng)它們的空氣中的雜質(zhì)除去。而且，已知的房間專用過濾單元的凈化原理，并不能非常有效的將氣體中的雜質(zhì)除去，因?yàn)樵诂F(xiàn)在的方法里，氣體過濾器維持時(shí)間太短，難以獲得有效過濾。進(jìn)一步的，這種類型的凈化裝置包括有自己的風(fēng)扇，這樣既增加了噪音，又增加了凈化單元的價(jià)格。
還存在的替代氣體設(shè)備是那些配備了一些過濾器和它們自己的風(fēng)扇的裝置并安裝于例如通風(fēng)窗戶上的裝置。這些裝置對微小顆粒的過濾效率很差，而且不能同氣體過濾相結(jié)合。
本發(fā)明希望消除上述所披露的該領(lǐng)域狀況的弊端，為此目的，創(chuàng)建了一種全新的過濾系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明基于使用房間專用的兩級或者多級過濾器單元，它們被安裝成與房間專用供氣閥相連接。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例，懸浮物過濾利用的是一個(gè)過濾器，其中在塵土微粒中感應(yīng)電荷，帶電微粒由多個(gè)通電收集器部件收集起來。
尤其是，依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的特征在于由權(quán)利要求1的特征部分所述的內(nèi)容。
根據(jù)本發(fā)明的方法的特征就在于由權(quán)利要求8中的特征部分所述的內(nèi)容。
借助于本發(fā)明可以獲得大量的益處。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的凈化裝置被連接到空調(diào)系統(tǒng)上時(shí)，不會產(chǎn)生問題，因?yàn)樗膲簭?qiáng)下降小。由于小的壓強(qiáng)下降，空調(diào)系統(tǒng)的氣流平衡不會被擾亂。
借助于本發(fā)明，能創(chuàng)造出有效的房間專用過濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)不依賴于空調(diào)導(dǎo)管清潔度。該裝置很容易就可以安裝在所需的房間里，總能允許根據(jù)需要來分配各種資源。例如，在醫(yī)院病房中可以對空氣進(jìn)行充分的凈化，而無需在集中系統(tǒng)中所進(jìn)行的巨大投資，也無需單獨(dú)的凈化，或者在空調(diào)導(dǎo)管中保持特殊的潔凈度。
這種新型的過濾方法大大優(yōu)于現(xiàn)有的方法。下表對現(xiàn)有方法以及新的方法中所表現(xiàn)出的特性進(jìn)行了對比。
傳統(tǒng)集中方法的穿透性比新過濾方法要差；集中方法一般情況下沒有任何氣體過濾。但是，如果在集中系統(tǒng)中制造一種具有相應(yīng)效率的過濾裝置，那么它需要下列的空間和特性
這樣可以預(yù)料，在現(xiàn)在的集中系統(tǒng)上安裝附加的過濾器，會大大增加空間需求。而且，相比房間專用的較低壓降的過濾器，附加的過濾器會導(dǎo)致c.600Pa的壓強(qiáng)下降。這意味著必須用功率更強(qiáng)的風(fēng)扇，即更大的風(fēng)扇，來代替現(xiàn)有的風(fēng)扇。同時(shí)，能量消耗和噪音水平會增加，這是供氣制冷所需的。
在電驅(qū)動過濾器中，使用的是高電壓(8千伏左右)。但是電流卻很小，所以功率消耗保持在幾瓦特。
和那些沒有連接到空調(diào)系統(tǒng)上的房間專用的凈化裝置相比，有效的過濾器元件，以及所有被機(jī)械傳送進(jìn)入的供氣都是過濾的，這兩個(gè)因素導(dǎo)致凈化效率明顯改進(jìn)。噪音水平也明顯降低，因?yàn)檫^濾器運(yùn)行時(shí)不使用風(fēng)扇，實(shí)際上降低了在空調(diào)導(dǎo)管中氣流的背景噪音。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來對本發(fā)明作詳細(xì)描述。


圖1示意性的給出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種解決方案。
圖2示意性的給出了根據(jù)本發(fā)明的一種解決方案。
圖3圖示性的給出了作為微粒尺寸的函數(shù)的一種靜電過濾器的凈化效率。
圖4給出了一種兩級靜電凈化器構(gòu)造的側(cè)視示意圖。
圖5給出了帶電纖維過濾器構(gòu)造的側(cè)視示意圖。
圖6圖示性的給出了作微粒尺寸的函數(shù)的帶電纖維凈化效果。
圖7給出了電介體過濾器構(gòu)造的局部圖。
圖8圖示性的給出了作為微粒尺寸的函數(shù)的駐極體過濾器的凈化率。
根據(jù)圖1，在已知的空調(diào)解決方案中，過濾器1位于空調(diào)系統(tǒng)供氣一邊的中央，例如，位于供氣風(fēng)扇2的前面。盡管通過供氣閥4進(jìn)入房間5的空氣因此而提前被凈化，但是多個(gè)空調(diào)導(dǎo)管3上面的雜質(zhì)也因此不加過濾的傳入房間中?？諝馔ㄟ^排氣閥6排出，如果必要，由排氣風(fēng)扇7輔助進(jìn)行排氣。
根據(jù)圖2的本發(fā)明，至少有三級過濾單元20被安裝于房間的供氣閥里面，該單元包括一個(gè)微粒過濾器，最好使用一種帶電懸浮物過濾器8，一個(gè)吸附劑過濾器9，例如，活性炭過濾器，和一個(gè)終端過濾器，例如，一個(gè)光催化過濾器10。該過濾器單元的部件8、9、10，被設(shè)計(jì)成使它們產(chǎn)生盡可能最小的壓強(qiáng)下降。而且，單元20的制作盡量簡單，以使其可被安裝于供氣閥4中。根據(jù)本發(fā)明，微粒過濾器8和活性炭過濾器9的位置可以互換。
在微粒過濾器8中，借助于高壓電暈放電而使微粒帶電，以及利用電動力進(jìn)行收集，其分離能力得到加強(qiáng)。因此，該裝置也能對小微粒(微粒尺寸小于1微米)進(jìn)行極好的過濾，這些微粒對健康有害，但中央機(jī)械中現(xiàn)在使用的懸浮物過濾器對其進(jìn)行分離的效果很差。使用電動力使得壓強(qiáng)下降不必過多，分離能力就能得到加強(qiáng)。
吸附劑過濾器9可以除去普通的VOCs(揮發(fā)性有機(jī)化合物)、臭味，以及臭氧。該過濾器必須定期更換。該過濾器一般有蜂巢型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)和其它的結(jié)構(gòu)一起，在FI專利103641和104154專利中予以披露。由于該蜂巢型結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有相應(yīng)的吸附劑過濾器相比，其壓強(qiáng)下降極小。
終端過濾器10從空氣中除去這些雜質(zhì)，而傳統(tǒng)的吸附劑過濾器對此沒有效果。這些雜質(zhì)包括一氧化碳和二氧化氮。
以下，對帶電懸浮物過濾器8的不同的可替代方案進(jìn)行考察。
帶電懸浮物過濾器8的主要優(yōu)點(diǎn)是對微小顆粒的過濾效果非常好，并且氣流阻礙小。帶電過濾器的效用是基于將電動力施加到帶電荷塵土顆粒上。凈化效率依據(jù)塵土顆粒的大小、氣流速率、凈化器的尺寸、電暈放電電流，以及收集電壓。
圖4給出了一種類型帶電過濾器，金屬板13和金屬絲12產(chǎn)生電暈放電，借助于該電暈放電，進(jìn)入氣流11中的雜質(zhì)微粒產(chǎn)生帶電電荷。帶電電荷微粒附著到帶電金屬板14上，這樣就將較大的微粒從流出氣流15中有效的除去。
圖3給出了根據(jù)圖4裝置的凈化效率，其是微粒尺寸的一個(gè)函數(shù)。不同的曲線還顯示氣流速率的效果。從曲線中可以看出，氣流越慢，凈化效果越充分。另一方面，隨著氣流速率的增加，較大微粒的相對凈化效率就會增加。
圖5給出了帶電纖維過濾器。在電暈裝置12和13的例子中，方法與圖4的相應(yīng)。在圖5的方法中，使用了纖維或者多孔滲水物質(zhì)20，其中在正電位16和陰極電負(fù)電位17之間形成強(qiáng)大的定向電場。這是借助于扁平板電極實(shí)現(xiàn)的，其中電位16和17交替，它們位于多個(gè)過濾器單元21之間。顯然，該方法的操作非常重要，因?yàn)樵陔娢?6和17表面之間的電壓差異很大，一般都有幾千到幾萬伏特的差值。這樣，為了獲得該目標(biāo)，兩個(gè)電位自然都能高于或者相應(yīng)低于接地電壓。在不存在電暈放電裝置12和13的情況下，該方法仍然可行，但是如果存在電暈放電裝置凈化效果會更佳。在采用纖維過濾器方法下，電場對尺寸小于1微米的顆粒的過濾得到特別的改善。
圖6給出了作為單個(gè)纖維過濾器、帶電纖維過濾器，和配有電暈放電裝置的纖維過濾器的顆粒尺寸函數(shù)的凈化效率。從圖中可以看出，配備有帶電過濾和電暈放電的過濾器的凈化效率幾乎是100％。
圖7給出了駐極體過濾器構(gòu)造的示意圖。駐極體過濾器基于多個(gè)纖維18，其具有永久極性電荷。這樣每一個(gè)纖維都具有帶正或者負(fù)電的區(qū)域。所以該帶電過濾器結(jié)構(gòu)不需要外部電壓源。
圖8給出了這種類型的過濾器的過濾效率，它是微粒尺寸的函數(shù)。該圖形顯示出不同過濾器構(gòu)造的多條單獨(dú)曲線，其中極性電荷已經(jīng)被移去，其中有一些被極化帶電的纖維，圖形還顯示了通過電暈放電裝置在塵土微粒中感應(yīng)電荷的方案。
終端過濾器10就是為了除去氣態(tài)雜質(zhì)，例如一氧化碳和二氧化氮。過濾器10可包括，例如，一個(gè)光催化過濾器或者一個(gè)浸漬吸附劑過濾器。就流動技術(shù)而言，該過濾器的構(gòu)造可能與過濾器20的其他部分相同。光催化過濾器是基于使用紫外線和一個(gè)合適的催化表面凈化氣體。一種實(shí)用的催化物質(zhì)是二氧化鈦(TiO2)。在過濾器上形成幾微米厚的二氧化鈦層。二氧化鈦層可能會通過將一襯底浸入二氧化鈦中形成(浸涂)，或者通過溶膠凝膠方式形成二氧化鈦，或者還可以通過金屬薄膜生長的方式形成。紫外光使進(jìn)入的濕氣和氣體形成OH原子團(tuán)(羥基原子團(tuán))，這些原子團(tuán)能夠殺死細(xì)菌和其他微生物。而且，這些羥基原子團(tuán)激活二氧化鈦，使其作用催化劑，隨之將氣態(tài)雜質(zhì)催化形成無害物質(zhì)。例如，一氧化碳被催化轉(zhuǎn)換成水和二氧化碳。
終端過濾器也可能是一個(gè)浸漬吸附劑過濾器，該過濾器能夠?qū)鈶B(tài)雜質(zhì)從空氣中除去，而吸附劑過濾器不足以將這種雜質(zhì)除去。
過濾器中紫外光的能量可以通過多個(gè)鏡子例如鋁表面來增強(qiáng)。光源可以相對隨意的安裝在過濾器中，但是，一般情況下安裝在過濾器前端按照氣流的方向。光源和催化表面間的距離可以是，例如，3到5厘米。
過濾器裝置也能夠配置一個(gè)旁路過濾器，通過它來自于房間中的空氣雜質(zhì)，例如烹飪飯菜或者抽煙的煙，都可以在需要時(shí)除去。旁路氣流既可以通過使用單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)選擇器開關(guān)形成，也可以通過使用煙塵或者氣味探測器來自動形成?？照{(diào)機(jī)2產(chǎn)生的氣流可以用來形成旁路氣流。
以下給出了一個(gè)用于依據(jù)本發(fā)明的方案的尺寸的例子。
一棟建筑，其中有200個(gè)房間，每一間的氣流是30升/秒，形成總量達(dá)6立方米/秒的氣流。
微粒過濾器8的尺寸是400×500×150立方毫米。過濾器的形狀可以改變，體積是最重要的尺寸因素。每一個(gè)過濾器的壓強(qiáng)下降是10Pa。吸附劑過濾器9的尺寸是400×500×150立方毫米(形狀可以改變)。該過濾器中的壓強(qiáng)下降一般小于20Pa。光催化過濾器20的體積一般是0.3立方米，該過濾器的形狀可以改變。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例，過濾器單元可構(gòu)造成很緊湊，從而可以容易的安裝在供氣閥4中。閥的安裝應(yīng)盡可能氣密，以獲得有效的空氣凈化。過濾器裝置20一般是一種隨時(shí)可以安裝的單元，配有用于紫外線燈的電流源，還有用于高壓過濾器的必備裝置?？梢酝ㄟ^轉(zhuǎn)換器和/或開關(guān)模式的電源產(chǎn)生高電壓。這樣，過濾器裝置20優(yōu)選是一個(gè)可以從商店購買的模塊，它能夠使房間5的居住者通過將所述裝置機(jī)械連接到墻壁上并將插頭和墻上的插座相連而自行將其安裝。
權(quán)利要求
1.一種用于空調(diào)系統(tǒng)的過濾系統(tǒng)，該空調(diào)系統(tǒng)包括至少一個(gè)風(fēng)扇(2)，用于產(chǎn)生氣流，連接到風(fēng)扇(2)上的多個(gè)導(dǎo)管(3)，用于向上引導(dǎo)氣流，和多個(gè)供氣閥(4)，其位于多個(gè)導(dǎo)管(3)的末端，用于將氣流引導(dǎo)到房間(5)中，其特征在于有至少分兩級的過濾單元(20)，依次包括帶電懸浮物過濾器(8)，吸附劑過濾器(9)，如果還需要終端過濾器，它可以是例如與至少一個(gè)供氣閥(4)相連的光催化過濾器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是帶電懸浮物過濾器(8)包括在塵土微粒中感應(yīng)電荷的裝置(12，13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的系統(tǒng)，其特征是帶電懸浮物過濾器(8)包括收集器裝置(14，16，17)，用于借助電動力收集帶電電荷塵土微粒。
4.根據(jù)任何一項(xiàng)上述權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征是吸附劑過濾器(9)是活性炭過濾器。
5.根據(jù)任何一項(xiàng)上述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征是光催化過濾器(10)包括紫外線源和二氧化鈦催化結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)任何一項(xiàng)上述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征是光催化過濾器(10)是沿著氣流方向的最后的過濾器裝置。
7.根據(jù)任何一項(xiàng)上述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征是在過濾器裝置(20)中有旁路導(dǎo)管，用于在必要情況下將房間內(nèi)的空氣導(dǎo)引入過濾器裝置。
8.一種用于空調(diào)系統(tǒng)的過濾方法，該方法中氣流通過多個(gè)導(dǎo)管(3)形成于房間(5)中，其特征在于到達(dá)房間(5)中的氣流在房間中至少被兩級過濾即借助于帶電懸浮物過濾器(8)，借助于吸附劑過濾器(9)，和如果必要，借助于終端過濾器(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征是在帶電懸浮物過濾器(8)中，在塵土微粒中感應(yīng)帶電電荷。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或者8的方法，其特征是借助于電動力，收集帶電的塵土微粒。
11.根據(jù)任何一項(xiàng)上述權(quán)利要求所述的方法，其特征是采用活性炭過濾器作為吸附劑過濾器(9)。
12.根據(jù)任何一項(xiàng)上述權(quán)利要求所述的方法，其特征是紫外光源被用于光催化過濾器(10)中，而且二氧化鈦被用作催化劑結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)任何一項(xiàng)上述權(quán)利要求所述的方法，其特征是光催化過濾器(10)被設(shè)置為沿氣流方向的最終過濾器裝置。
14.根據(jù)任何一項(xiàng)上述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征是房間空氣借助于旁路導(dǎo)管被導(dǎo)引到過濾器裝置(20)以進(jìn)行過濾。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空調(diào)系統(tǒng)的過濾系統(tǒng)及其方法?？照{(diào)系統(tǒng)包括至少一個(gè)風(fēng)扇(2)，用于產(chǎn)生氣流；多個(gè)導(dǎo)管(3)，其連接到風(fēng)扇(2)上，用于向上引導(dǎo)氣流；以及位于多個(gè)導(dǎo)管(3)末端的多個(gè)供氣閥(4)，用于將氣流引導(dǎo)入房間(5)。根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)三級過濾器裝置(20)被連接到至少一個(gè)供氣閥(4)上，該裝置依次包括帶電懸浮物過濾器(8)、吸附劑過濾器(9)，和終端過濾器(10)。
文檔編號F24F3/16GK1503890SQ02808586
公開日2004年6月9日 申請日期2002年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月19日
發(fā)明者M·萊蒂梅基, I·庫爾馬拉, V·梅基佩, M 萊蒂梅基, 砝 申請人:利法亞克有限公司