活性炭颗粒过滤器在室内空气净化中的实验研究

净化网编号
12345
活性炭颗粒粒径
8～16目8～16目4～8目8～16目
未获得具体尺寸，目测小于8～16目
活性炭质量60g ，单层30g ，单层30g ，单层60g ，两层
未获得具体尺寸，量少。

功能基材不锈钢丝网不锈钢丝网不锈钢丝网不锈钢丝网无纺布
净化网形状平板式平板式平板式平板式折叠式
气流通过方式穿过式穿过式穿过式穿过式穿过式
表1测试用净化网类型
建筑节能
2009年第2期(总第37卷第216期)
No.2in 2009(Total No.216，
Vol.37)活性炭颗粒过滤器在室内空气净化中的实验研究＊
张
妍
(广州市建筑科学研究院，广州
510440)
摘要：利用活性炭颗粒过滤器可以有效地去除室内空气中甲醛等低浓度有机污染物。

实验测试了不同实验条件下以及过滤器本身的
一些因素对过滤器净化效率的影响。

结果表明：过滤风量、污染物的初始浓度、活性炭颗粒用量、活性炭颗粒粒度、净化网的形状等因素对过滤器吸附效果均有影响。

关键词：室内空气净化；活性炭颗粒；过滤器；甲醛中图分类号：TU834.8
文献标志码：A
文章编号：1673-7237(2009)02-0034-03
Experimental Study of Active Carbon Particles F ilter for Indoor Air Purification
ZHANG Yan
(Guangzhou Institute of Building Science Co.,Ltd.,Guangzhou 510440,China)
Abstract:Organic contamination such as formaldehyde of indoor air can be removed effectively by active carbon particles filter.Con －sidering different experimental conditions and intrinsic factors of filter,the experiment was finished for testing influence of the above factors on purification efficiency of active carbon particles filter.The result indicates that all the factors have effect on purification efficiency,includ －ing air volume,initial concentration of contamination,use level of active carbon particles,particle size,shape of purification net and so on.
Key words:indoor air purification;active carbon particles;filter;formaldehyde
0引言
室内空气品质恶化的问题是普遍存在的，其对人
们造成的危害也是不能忽视的。

成功分离低浓度的气态污染物VOCs [1]和细菌对改善室内空气品质至为重要。

对室内VOCs 的治理有许多不同的方法，主要有化学反应法、生化分解法和吸附法等。

其中，吸附法具
有脱除效率高、
富集功能强、不易造成二次污染等优点，成为近年来治理VOCs 的主要方法[2]。

活性炭吸附材料对室内气态污染物具有良好的吸附性能，使活性炭过滤器将逐渐应用于民用建筑空调系统中。

目前关于活性炭纤维过滤器的试验和理论研究较为成熟，并且这些研究主要针对于较高浓度的气态污染
物，基于上述背景，本研究提出了利用活性炭颗粒过滤
器净化室内较低浓度的污染气体，探讨了不同实验条件下以及过滤器本身的一些因素对过滤器过滤效率的影响，为活性炭颗粒过滤器的设计提供一些性能优化参数，以向净化器的设备制造商提供理论和技术支持。

1甲醛吸附的实验研究1.1实验对象
采用2层不锈钢丝网夹椰壳活性炭颗粒制成平板式的净化网，平板式滤网的尺寸均为200mm ×200mm 。

此次实验共制作4种平板式净化网，外加厂商提供的1种折叠式净化网，如表1所示。

1.2实验台
收稿日期：2009-01-04；修回日期：2009-01-22
*基金项目：上海市科委纳米科技专项(0452NM088、0552NM019)
实验台为8m 3(长2m 、宽2m 、高2m )可控温、调湿、全玻璃封闭的测试舱，配有循环通风系统(在通风管道内装有中、高效空气过滤器)。

其设计参数符合
国家标准GB/T18801—2002《空气净化器》附录A 要
求。

实验台温度为25.5℃，湿度为45.10%。

实验参照美国国家标准———家用便携式室内电动空气净化器检测标准方法(ANSI/AHAM AC-1-1988)[3]和我国国家
标准GB/T 18801—2002《空气净化器》[4]。

■产品与材料
PRODUCT &MATERIALS
图4
过滤器对甲醛的处理率随风速变化
图3过滤器对甲醛浓度的衰减趋势随风速变化
图1实验台结构及工作原理示意图
1.3实验条件
将本文设计的简易净化器放置在体积为8m 3的实验台内，向实验台内定量注入模拟污染物甲醛，然后
开启风扇搅拌均匀，每隔一定时间取样进行分析。

本文设计的简易净化器是将进气窗、净化网、均流网、风机和出气窗依次组装在长方体形状250mm ×250mm ×1000mm 的风管内，使气体能循环通过净化网。

在风管上安装了微压计测试软管，实验中可测试过滤网全压。

日产XP-308型甲醛测定仪测定甲醛浓度，采用10min 平均测试模式，数据可靠(见图1)。

2过滤器对甲醛处理率测试结果与分析
活性炭过滤器的吸附效率受很多因素的影响，如温度、相对湿度、气流速度、污染物初始浓度等。

当对气体的吸附以物理吸附为主时，整个过程对温度和相对湿度
的依赖比较少。

因此，
此次测试主要确认污染物初始浓度、气流速度这2个实验条件对吸附过程的影响情况。

2.1过滤器阻力测试结果及分析
过滤器阻力随过滤网滤速的变化见图2。

此处选择净化网2作为测试对象。

由图2可知，过滤器的阻力均随过滤网滤速的增加而增大，近乎直线关系。

2.2气流速率的影响
比较不同风速下同一净化网对甲醛浓度的衰减趋势和处理率(同在较低初始浓度下，用净化网2测试)。

处理率[5]计算：η=C 0-C t 0
(C 0为初始室内污染物浓度，
C t 为t 时间后室内污染物浓度)。

从图3，4看出，在同一浓度不同风速下，存在着
最高处理率和与之相对应的过滤器的最佳滤速，此处为0.9m/s 。

在一定的风速范围内，活性炭颗粒过滤器
的处理率随着其迎面风速的增加而降低。

当风速降低时，气体在过滤器中的停留时间增加，使进入到活性炭孔隙中的污染物量增加，从而增加了过滤器的处理
率。

但在过低风速下，气体处理率也变低，主要是由于风机出风量低时，虽然过滤器的处理率提高，但相对的未净化气体多，一次循环后，净化气体与未净化气体混合后房内污染物浓度仍较高，致使开机1h 后的处理率受到影响。

如果过滤器在某一风量下无限制的循环净化，污染气体会达到某一最高处理率，但这样做的结果是很不经济的。

因此，选择最佳过滤风量和最佳气体处理率对研究活性炭颗粒过滤器具有重要的实际意义。

2.3甲醛初始浓度的影响
比较不同的甲醛初始浓度下同一净化网对甲醛的衰减趋势和处理率(同在0.9m/s 风速下，用净化网1测试)。

由图5，6可以看出，在一定的净化时间范围内，过滤器对气体处理率随污染气体浓度升高而增加，这与有关文献[6]的实验结果基本一致。

这说明活性炭颗粒在一定时间内对高浓度的污染气体有较高的处理率，但是每次循环的净风量是一定的，即一定时间内处理的污染气体量是一定的，随着室内污染浓度增高，即使过滤器的处理率较高，但固定时间内气体的
循环、
混合也影响了总处理率。

因此，对低浓度的污染气体可以采用较短的开启时间进行快速净化，而对污
图2
过滤器阻力随风速变化
时间/min
甲醛浓度/p p m
处理率
时间/min
过滤网滤速/(m/s)压降/Pa
压降/P a
染气体浓度较高时，可以延长风机开启时间，使净化器达到最佳处理效果。

2.4活性炭填充量的影响
比较不同的活性炭填充量对甲醛浓度的衰减趋势和处理率(同在较低初始浓度和0.9m/s风速下比较，用净化网2和4进行比较测试)。

由图7，8可以看出，随着活性炭颗粒用量增大，过滤器效率也相应增加，但并非为线性增加趋势。

2.5活性炭颗粒粒径的影响
比较不同活性炭颗粒粒径对甲醛的衰减趋势和处理率(同在较低初始浓度和0.9m/s风速下比较,用净化网2和3进行比较测试)。

从图9，10中可以看到，活性炭粒度变小，气流和活性炭接触面积增大，甲醛就越容易扩散进入活性炭的微孔内部，并被活性炭吸附，因此，净化网吸附性能显著提高。

2.6净化网形状的影响
对购买的折叠式活性炭净化网进行测试，与两种自制的平板式活性炭净化网比较。

比较不同净化网形状对甲醛的衰减趋势(同在较低初始浓度和0.9m/s风速下比较，用净化网2、4和5进行比较测试)。

从图11中可以看到，虽然购买的折叠式净化网中活性炭质量未知(目测其实际质量很少，少于30g)，但其对甲醛的吸附效果比平板式的吸附效果要稍微好一些，这是因为折叠式净化网与污染物的接触面积比平板式要大，吸附性能也就越好。

3结语
(1)过滤器的阻力与通过过滤器的滤速近似成直
线关系；
(2)过滤器对甲醛处理率随过滤器风量而变化，
存在最佳过滤风量和最佳气体处理率匹配；
(3)过滤器对甲醛处理率有随其初始浓度升高而增加的趋势；
(4)随着活性炭颗粒用量增大，过滤器效率也相应增加，但并非为线性增加趋势；
(5)在一定的粒度范围内，活性炭颗粒粒度越小，吸附性能越好；
(6)净化网的形状对过滤器吸附效果有较大的影响，在同一实验条件下，折叠式净化网的吸附效果优于平板式。

参考文献：
[1]A L Hines ．Indoor Air Quality &Control (Upper Saddle River)[M]．NJ ：Prentice Hall,1993.
[2]宋小慧,解万里.绿色建材———浅谈室内装饰与卫生保健[J]．中国卫生工程学,1996,5(4)：192.
[3]ANSI ／AHAM AC －1988(Method for Measuring Performance of Portable Household Electric Cord —Connected Room Air Cleaners).[4]GB ／T 18801－2002空气净化器[S].北京：
中国标准出版社.[5]赵亢,汪祖陆,邓达．室内空气净化器净化效果评价方法探讨[J].环境与健康杂志.2000,17(6)：
338-340.[6]张浩,李荣江,王力文,等.室内空气净化器测定方法探讨[J].环境与健康,1996,13(1):4-7.作者简介：
张妍(1981)，女，河南信阳人，工学硕士，助理工程师，供
热、供燃气、通风及空调工程专业(zhangyanhappy@)。

建筑节能
2009年第2期(总第37卷第216期)
No.2in 2009(Total No.216，
Vol.37)室内光环境节能优化控制研究＊
吴
洲，罗
堃，陈勤平，李爱国
(上海市建筑科学研究院，上海
200333)
摘要：目前室内光环境控制大多侧重于室内灯光的智能化控制，但单纯从照明的能量消耗角度来考虑，最大化利用自然光照是最节
能的。

针对这一问题，
提出了一种基于自然光和人工照明结合控制的室内光环境模糊控制方法，合理分配了自然光与人工光照的比例，最大限度满足节能要求的同时，又能为人们的工作、学习、生活提供良好的室内环境。

实验结果表明，该控制方案不仅可以最大限度满足用户对日光的需求和舒适度，更比传统照明方式节约了大约30%的能耗。

关键词：节能控制；光环境控制；模糊控制中图分类号：TU113.4
文献标志码：A
文章编号：1673-7237(2009)02-0037-04
Research on Energy Saving Optimi z ation Control of Interior L ighting Environment
WU Zhou,LUO Kun,CHEN Qin-ping,LI Ai-guo
(Shanghai Research Institute of Building Sciences,Shanghai 200333,China)
Abstract:At present,most of the control of interior lighting environment focused on intelligent control of interior lighting,but simply considering from the viewpoint of lighting energy consumption,to maximize use of natural light is the most energy-efficient.Based on a com －bination of natural light and artificial light-controlled interior lighting environment,fuzzy control,the ratio of reasonable distribution of natural light and artificial light was put forward,which meet the requirements of energy saving,as well as provide a good life indoor environment for the people's work and study.The results show that the control scheme will furthest meet the needs of user to sunlight and comfort,and save about 30%of energy consumption even than the traditional way of lighting.
Key words:energy saving;lighting environment;fuzzy control
0引言
节能高效是数十年来照明科技发展的主线，世界
各国都先后开展了以节能和环保为主题的绿色照明工程。

在我国，照明耗电占年发电总量的10%(超过100亿kW ·h)，而对照明时间长，尤其照明场所多的
现代建筑、机关、学校，照明超过本单位所有耗电的
40%[1]。

目前，国内这些场所的照明灯具控制大多采用手动开关，即使严格管理，仍不可避免地出现忘记关灯的现象。

特别是在白天，全部灯光都打开的情况相当普遍，从而造成大量的能源浪费；另外，在自然光充足的情况下仍继续使用灯光照明，不仅浪费大量能源，也必然会缩短灯具的使用寿命[2]。

为解决上述问题，同时能为人们的工作、学习、生
收稿日期：2008-12-30；修回日期：2009-01-08
*基金项目：“十五”国家科技支撑项目———建筑室内环境综合评估与智能
监控系统研究
■生态与智能建筑
ECOLOGY &INTELLIGENT BUILDINGS。