空气净化器设计

天津工业大学

毕业设计（论文）题目：空气净化器设计

姓名王佳思

学院机械工程学院

专业工业设计

指导教师任成元

职称副教授

2014年5月9日

前言

空气净化器是指能够将空气中各种杂质和污染物吸附、消除和分解的一种空气洁净机。包括PM2.5、花粉、毛发、异味、粉尘、甲醛之类的装修污染在内的过敏原、粉尘等都是空气中需要去除的污染物。而空气净化器是能够有效去除这些污染并且能够提升空气清洁度的产品之一。它的使用场所主要分为室内家居、商业场所、工业区域和车室内。

国家相关标准对于空气净化器定义是“从空气中分离并且去除一种或多种污染物的设备。[1]对空气中的污染物有一定去除能力的装置。”

由于经济的迅速发展，伴随经济发展同时带来的还有环境的污染，人们逐渐开始关心生活环境的质量，近年来，雾霾等空气问题逐渐显露出来，空气净化器这一新型产品也开始流行起来。但现在市场上的空气净化器普遍存在造型单一，过于机械化得缺点，有好的功能但没有好的形式。因此，针对市场上这一普遍现象，通过调研分析，在现有空气净化器系统的基础上再设计与创新，设计出便于使用的，功能相对完善一款产品。

本文主要对家用空气净化器和车载空气净化器进行分析设计，根据空气净化器的内部结构和各部件的工作原理，以及消费者需求进行设计，如家用空气净化器与加湿器的结合来增加产品的多功能性，LED显示屏的应用方便监测各项数据等设计了一套更适合生活，更便于使用的空气净化器。

第一章项目提出

1.1 空气质量隐患

近年来研究均表明，室内空气污染问题已不容忽视。

而中国是属于污染最严重的国家之一。中国房地产市场井喷，因为大量新宅的装修导致了装潢材料以及新家具的化学制品所带来气体污染加剧；而且中国的3.6亿烟民更带来了异常严峻的二手烟污染问题。

联合国环境规划署于2013年发布了关于过早死亡与空气污染相关的文件——《全球未来环境展望5》，在其中指出与空气污染有关有的死亡病例已近200多万。而世界卫生组织发布最新发布的报告则表明，平均为每天约1000死亡人数是由空气污染所导致的，也就意味着每年有就约40万左右的人面临着死亡威胁。而翻阅早期资料，早在2000年，世界卫生组织发布的文件中就预计了不久的将来有6万中国人死于空气污染。而《美国自然科学院刊》（PNAS）于最近发表的研究报告也称，因为空气污染人类平均寿命将会缩短4、5年左右。总的来讲，种种数据都表明了，中国的异常严重的空气污染给我们带来了巨大的生命威胁，它阻碍了我们的生活。

1.2 室内污染情况

室内是人们工作，生活，学习，娱乐的主要场所，据统计，大部分人每天四分之三的时间是呆在室内的，所以室内是人们所处的主要场所，随着越来越多的“宅一族”出现，我们更应当把室内以及封闭空间的空气质量问题加以重视。

室内，如家庭环境中，污染物主要为装潢材料产生的甲醛，粉尘等，家装中的甲醛潜伏期是3至5年，甚至更久，而宠物及身体毛发，皮屑，二手烟尘等也是不容消灭的；而在工作环境中，各类机器所带来的化学污染也十分严重；车内室作为更加封闭的空间，更加容易产生细菌，异味等，也是十分需要被改量空气质量的场所。

1.3 课题研究的意义

通过对现代人生活环境及方式的研究，从而发现一些问题，由于现代人在工作和生活方式的改变，越来越注重环境质量，而随着这种观念的深入，空气净化器的开发、设计、研究、使用必将成为现代人所关注的问题之一。而现今国内市场上的产品造型过于单一，大多缺乏新意，产品之间相似度高，无法将形式与功能统一并且相融合，而且材料浪费，二度污染的现象普遍存在。所以一款高效、节能、智能的空气净化器才是消费者最终需求。因此，针对市场上这一普遍现象，本课题希望通过研讨国内外优秀的设计并通过调研分析，在现有空气净化器系统的基础上再设计与创新，设计出便于使用的，功能相对完善一款产品。为丰富国内市场，为赶上外国先进水平尽一份力。

第二章市场调研

2.1 空气净化器发展背景

消防用途是空气净化器最先生产使用的源头，1823年，詹姆•斯密斯和杰森发明了一种可供消防员在火灾时避免烟雾侵袭的新型防烟装置。

1854年，一个叫亚尔弗列得的人在这些前辈的发明基础上取得了新的进展：他通过多次尝试，多次实验，发现了空气中有害有毒气体和一些颗粒杂质可以被木炭吸附过滤掉这一现象。

美国政府于二战期间开始了放射性物质的研究，因此为了保证安全，使科学家们可以顺畅呼吸，他们需要研发一种装置来过滤掉所有有害颗粒，因此他们发明出了 HEPA过滤器。在20世纪50年代到60年代，HEPA过滤器非常流行，并不是所有过滤器都是HEPA过滤器， HEPA过滤器的标准是，对于0.3微米的颗粒，它的过滤效率高达 99.97 ％，它这只是一个单次的过滤效率。其实，HEPA 过滤器工作的风阻太高，使用起来相对来说不适合，因为净化是一个循环的过程，它强调循环的概念，即强调平衡风阻和效率。截至到2013年下半年，绝大多数市场上的空气净化器，除去万元以上的专用场所的空气净化器，其过滤网都不能被称之为“HEPA”。

进入20世纪80年代，净化空气重点已经转移到了空气的净化方法，不断更新的科技也促进着空气过滤方式的创新。相较于过去，仅能除臭，吸收有毒气体，但不能除去霉菌、病毒和细菌的空气过滤器，现在新的家庭、办公室和车室内所使用的空气净化器，不仅能清除有毒气体，而且还净化空气，过滤掉空气中散布的的病毒，花粉，细菌，灰尘等。

技术的每一次变化都给人们带来了改善室内空气质量的显著成果，因此目前空气净化器已有了大量不同的设计方法，而这一切只有一个目的：通过改善空气质量来提高人们室内生活的指数。

目前大多数空气净化器主要是由内外部结构构成，外部结构包括机箱外壳、液晶显示屏，功能按键；内部则是过滤系统，风道，电机，电源，传感器来构成的。电机决定着净化器的寿命，过滤系统决定净化效果，风道决定机器工作是否安静，给人带来最直观的视觉感受的就是外部构造，即机箱外壳。

2.2 空气净化器的市场调研

2.2.1 国内空气净化器市场调研