智能立式空氣凈化器設(shè)計(jì)探究

摘? ? 要：凈化是空氣凈化器的主要功能之一，面對(duì)污染程度日益加劇的大氣環(huán)境，人們積極采用空氣凈化技術(shù)改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，這是促進(jìn)空氣凈化器高頻率使用的主要原因之一。為進(jìn)一步優(yōu)化空氣凈化器凈化功能，本文設(shè)計(jì)了一種倒“T”型智能凈化器裝置，實(shí)踐表明其能明顯提升對(duì)污染的智能化水平。

關(guān)鍵詞：空氣凈化器;智能立式;凈化功能;設(shè)計(jì)研究

1? 引言

空氣凈化器是優(yōu)化現(xiàn)代群體生活質(zhì)量的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，其和人們生活健康水平存在密切相關(guān)性。伴隨綠色節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展等現(xiàn)代理念陸續(xù)提出，越來越多的人開始重視室內(nèi)空氣質(zhì)量，這促進(jìn)了空氣凈化器的應(yīng)用過程。加強(qiáng)智能立式空氣凈化器的設(shè)計(jì)開發(fā)，能使該產(chǎn)品對(duì)人類社會(huì)健康發(fā)展提供更優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

2? 智能立式空氣凈化器的設(shè)計(jì)原則

（1）易用性：實(shí)質(zhì)上就是指設(shè)備易于操作及使用的程度，這是凈化器設(shè)計(jì)期間務(wù)必考慮的問題之一，比如是否存有冗余或繁雜的操控流程等，且空氣凈化器設(shè)計(jì)期間所選用的材料均應(yīng)持有節(jié)能環(huán)保屬性。

（2）安全性：風(fēng)扇葉片是空氣凈化器的基礎(chǔ)部件，為保證凈化器運(yùn)行過程中的安全性，應(yīng)加強(qiáng)電源線及插頭等設(shè)施質(zhì)量控制，力爭(zhēng)將漏電事件發(fā)生率降至最低。

（3）系統(tǒng)性：從宏觀層面上分析，空氣凈化器的構(gòu)成以物質(zhì)、能量及信息三大項(xiàng)為主，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性要產(chǎn)品操控程序與個(gè)體邏輯思維有一定契合點(diǎn)，主輔功能完美配合，內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)工程學(xué)等理論[1]。

3? 系統(tǒng)硬件總結(jié)構(gòu)

本研究基于空氣流動(dòng)學(xué)原理設(shè)計(jì)智能立式空氣凈化器，擬定使用倒“T”型空氣輸注形式，見圖1[2]。在風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下空氣被通入至下部?jī)啥诉M(jìn)風(fēng)口后，粒徑相對(duì)較大的固體顆粒污物將被濾除，隨即整合至凈化器內(nèi)，在擋風(fēng)葉片安置于圓筒狀柱體上，且葉片下部開設(shè)了數(shù)量適宜孔洞，其目的是促進(jìn)空氣順沿百葉旋上過程中順利整合至圓筒內(nèi)部，隨即便會(huì)有新風(fēng)經(jīng)本系統(tǒng)上方排風(fēng)口被輸送至外部環(huán)境中。

本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中，將HAPE濾紙安置于進(jìn)氣門位置及抽風(fēng)機(jī)前部，以上設(shè)計(jì)行為的宗旨以防電機(jī)運(yùn)作期間形成的靜電降低小型顆粒物的凈化率，也能規(guī)避凈化器被二次污染的問題，維持各個(gè)工序工況條件滿足微風(fēng)、安靜無雜音、結(jié)構(gòu)純度系數(shù)高的條件中。把HAPE濾紙規(guī)劃設(shè)計(jì)為V型折疊結(jié)構(gòu)，有益于拓展濾料面積;濾紙風(fēng)阻、風(fēng)壓依次為12.8Pa、12Pa。經(jīng)測(cè)算后發(fā)現(xiàn)，該類型濾紙濾過的污物內(nèi)徑>0.3μm。

針對(duì)本系統(tǒng)的光催化模板，其在設(shè)計(jì)期間主要遵照如下流程：先把濾紙安固在PVC軟料板上，隨即對(duì)將其卷制成直筒型黑盒，而后把波長(zhǎng)為254mm的紫外線定固定黑盒內(nèi)部適宜方位，整合經(jīng)濾紙濾過處理的空氣，紫外線能發(fā)揮破壞細(xì)菌結(jié)構(gòu)完整性的作用，殺菌效果優(yōu)良。

在光催化反應(yīng)過程中，二氧化鈦（TiO2）能形成強(qiáng)氧化例子，以光生空穴（H+）、羥基自由基（·OH）燈較為常見，以上離子的破壞力超強(qiáng)，能使有機(jī)物化合鍵嚴(yán)重破損，最終降解產(chǎn)物是CO2、H2O等諸多簡(jiǎn)易性分子，以上過程也能保證CO、H2S等污染物分解效果。

4? 智能控制系統(tǒng)分析

4.1? 智能設(shè)計(jì)

在空氣凈化器設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，“智能控制”可以被理解為裝置能夠動(dòng)態(tài)、不間斷的檢測(cè)字體所處環(huán)境的空氣品質(zhì)，進(jìn)而自動(dòng)啟閉相關(guān)模塊功能，也會(huì)對(duì)功率模塊作出適度調(diào)改。

應(yīng)用雙、單片機(jī)調(diào)控系統(tǒng)運(yùn)作過程期間，兩者以串口為載體促進(jìn)信息互動(dòng)互通過程，保證運(yùn)作的協(xié)調(diào)性。在空氣凈化器開關(guān)啟動(dòng)后，一個(gè)單片機(jī)負(fù)責(zé)將設(shè)備啟用、讀命令傳遞給

傳感器，傳感器讀取相關(guān)信息后，會(huì)智能化的將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送給另一個(gè)單片機(jī)，單片機(jī)依照預(yù)定電機(jī)轉(zhuǎn)速以及繼電器狀態(tài)調(diào)控的真實(shí)狀況，精確操控電機(jī)不運(yùn)作以及運(yùn)作狀態(tài)。

也可以通過手工形式調(diào)控凈化器運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

在智能化運(yùn)作工況下，室內(nèi)空氣凈化器的運(yùn)轉(zhuǎn)策略可以被理解為使用單片機(jī)對(duì)凈化器功率指標(biāo)加以調(diào)控，收集裝置所處室內(nèi)空氣污染指數(shù)等數(shù)據(jù)信息，確保凈化器運(yùn)行功率設(shè)置的適宜性。采用單片機(jī)對(duì)雙向可控硅實(shí)施控制措施，能有效調(diào)整交流電機(jī)電壓指標(biāo)大小，此時(shí)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度會(huì)發(fā)生一定變動(dòng)。

具體設(shè)計(jì)中，假定測(cè)量數(shù)據(jù)的PM2.5對(duì)應(yīng)值是X，則作出如下規(guī)定[3]：

PM2.5：X<35 μg/m?，本系統(tǒng)停工不運(yùn)作;

35300μg/m?電機(jī)運(yùn)作功率在系統(tǒng)總功率所占比例分別為30%、60%、100%。

4.2 系統(tǒng)檢測(cè)

在樣機(jī)設(shè)計(jì)、調(diào)試工作整體完成后，把其平放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上開展測(cè)試活動(dòng)，初始階段因空氣質(zhì)量偏好，除顯示出個(gè)別污物濃度之外，整體上顯示為“空氣質(zhì)量良好”，閉合風(fēng)機(jī)開關(guān)，殺菌燈停止運(yùn)作，進(jìn)入至智能化凈化調(diào)控模式中。實(shí)驗(yàn)期間燃燒一根煙，將煙霧設(shè)為室內(nèi)空氣污物，大概歷經(jīng)21s后，屏幕有“質(zhì)量一般”的提示，伴隨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，煙霧濃度增加一段時(shí)間后熄滅，隨之而來的是煙霧量有降低，熒屏呈現(xiàn)出“質(zhì)量良好”字樣，而后風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，4.8min后實(shí)驗(yàn)室內(nèi)煙霧消失殆盡，煙味也隨之消散，熒屏上再次做出“質(zhì)量良好”的提示，此時(shí)空氣凈化器內(nèi)各個(gè)凈化模塊均停止運(yùn)作。

回顧本次實(shí)驗(yàn)研究歷程，并統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，能認(rèn)定該空氣凈化器符合室內(nèi)空氣凈化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5? 結(jié)束語

空氣凈化器裝置是最近幾年中研發(fā)的一種小型家用電器，本課題在研究期間取得的設(shè)計(jì)成績(jī)具有一定經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)計(jì)出立式倒“T”式結(jié)構(gòu)，有機(jī)組合并合理應(yīng)用多種凈化模塊，將單片機(jī)設(shè)定為控制系統(tǒng)運(yùn)作模式的核心部件，有操作流程簡(jiǎn)易、運(yùn)作過程安全可靠等多種優(yōu)勢(shì)，后續(xù)設(shè)計(jì)研究中應(yīng)將重點(diǎn)放置于提升結(jié)構(gòu)美觀性、運(yùn)行高效性等方面上，以促進(jìn)新型產(chǎn)品產(chǎn)出過程。

參考文獻(xiàn)：

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