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5分钟能看懂的静电除尘盒技术原理

时间:2017-07-12 14:06    点击量:    标签:

 对于静电除尘盒的原理,很多人都不十分的了解,由于原理复杂,如何在较短时间内了解,这个是很关键的问题,看完小面的文章,你就能在5分钟内了解离子除尘盒的基本原理了! 静电除

       对于静电除尘盒的原理,很多人都不十分的了解,由于原理复杂,如何在较短时间内了解,这个是很关键的问题,看完小面的文章,你就能在5分钟内了解离子除尘盒的基本原理了!

       静电除尘盒两种技术的竞争
 
  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(另一种布袋除尘,则对应家用的滤网式)。
 
  至于这两种技术的差异优劣,简要归纳起来就是如下几点:滤网可以有较高的过滤效率,但风阻较大,不释放臭氧,基本上只能更换;静电则一一相反。
 
  出产静电式家用空净器厂商,主要有远大、霍尼韦尔、富士通、贝昂、双飞燕、净美仕等厂家,国产、日系、美系的都有,但总数与庞大的滤网式空净器厂家比起来,就显得力单势薄了许多,而且中间还有的厂家是兼做两种模式的。
 
  静电除尘盒原理
 
  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,
 
  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,使尘粒带上负电。
 
  我们都知道,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。
 
  这样,尘粒被捕获到板上了,流走的是洁净的空气。
 
  与纤维间距几十微米而且还互相交织的EPA滤网相比,间距一两厘米的基板可谓是非常透风,风阻低到可以忽略的地步。
 
  静电除尘盒效率
 
  静电集尘技术对较大颗粒物吸附效果明显,但对于PM的去除效果不如EPA滤网。而且显而易见的原因,静电集尘的吸附效率与风速成反比。风速越快,效率越低。
 
  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。
 
  (如果在没有先前对EPA滤网的介绍直接来这么一段,肯定又是一片哗然了)
 
  静电集尘使用的高压电可以破坏细菌病毒,也多少有一点点分解有机气体及除臭的效果,但不可能与活性炭同日而语。
 
  臭氧?不是问题
 
  但静电吸附的头号问题,就是产生的副产物臭氧了。在电离空气使杂质带电时的同时,也会导致氧气变成臭氧。
 
  但是,目前静电吸附的臭氧控制已经比较得当了,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75 PPB,并且逐步向60 PPB靠拢,欧盟限值60 PPB,中国室内环境标准75 PPB,WHO推荐50 PPB。
 
  而目前为止的研究认为,40 PPB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300 PPB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。
 
  虽然人的敏感度各有不同,但是对于大部分人来说,在室内只需要10 PPB的浓度,就可以激活人的嗅觉,闻到类似消毒水的味道。
 
  有的敏感人士,0.1 PPB的臭氧都能感觉到。
 
  也就是说,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。
 
  而目前静电集尘产品的臭氧释放浓度,一般都能控制在2 PPB左右。
 
  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。
 
  最后,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。
 
  这意味着,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。
 
  其实,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。
 
  高压危险?瞎说的
 
  懂得静电的人应该知道,空气净化器的静电技术用的是直流高压电,没有交变电磁场就没有电磁辐射。
 
  虽然是高压静电,但是工作电流维持在微安级别,电流非常低(小于0.2ma=200ua);总功耗不到30瓦,而且主要能耗是整流变压器的能耗。
 
  并且电设备被严密包护在机器壳子内,不会有触电的危险。
 
  在冬季,人身上常带有一万伏的静电,脱毛衣听到啪啪响的时候至少是8000伏特的静电放电;但除了接触皮肤会有短暂的刺痛感,对人体并无伤害,就是因为电量很少。
 
  就像那些“美国禁止家庭使用静电空净器”的谣言传闻,这些人可知道有一种产品叫“家用臭氧消毒机”?可知在美国静电空净占了近百分之五十的市场份额?
 
  这么看,静电模式被渲染的那些缺点,都是子虚乌有啊……
 
  两个阵营纷扰不休的造谣攻讦
 
  以上这两个问题的主要鼓吹方,其实大多来自于滤网阵营。
 
  为了商业利益互相造谣,过度诋毁对方阵营,这也是见怪不怪的一种现象。
 
  同样,有些厂家(是哪个阵营的大家自然清楚)造谣,说EPA/HEPA滤网的玻璃纤维会掉出来,进入人体对人体有害。
 
  这是把EPA/HEPA等同于石棉了!石棉会飞出微纤维对人体有害,而玻璃纤维不会,
 
  事实是HEPA广泛被医用,用于在最精细的开颅、心脏手术室中除去一切细菌、病毒;
 
  用于各种工业超净车间,大量精密技术工人在其内全天八小时一年300天劳作;
 
  用于核工业,确保一切放射性粒子不会散溢到外界环境中。
 
  从曼哈顿工程到今天,已经70年过去,没有发现什么问题。
 
  更进一步的事实是,没有几家家用空净器用了玻纤滤网,绝大部分都是化纤……
 
  优点反而是缺点?
 
  大家都知道,静电集尘的优势是不用更换滤网,可以用水反复清洗、循环使用。但是,要定期清洗集尘装置。
 
  而且静电集尘相较滤网饱和得很快,并且过滤效率随极板上的集尘而降低。
 
  因此,像在重雾霾天气下连续开机,高强度使用1~2周后,就要将集尘装置清洗一次。
 
  而且集尘装置都是槽结构,颗粒物被高压碳化之后附着在上面,沉积后比较顽固,需要用力擦拭,有时还得用辅助清洗剂,不用刷子还很难刷到内部。
 
  对于追求洁癖的处女座来说,最好的办法,是使用超声波清洗机……
 
  (有家用洗碗机的家庭,可以尝试在初步水洗清洁之后,再将其放入洗碗机中安置好角度喷射,但效果也有限)
 
  所以,静电集尘模式实际耗材成本低而维护工作量大,偏繁琐,不太适合于懒人。
 
  其实,就EPA滤网的容尘量而言,大部分中国家庭实际上可以做到一年一换,耗材费用也并不算贵。
 
  通常的“科普材料”上宣传的静电集尘不用换滤网,循环使用省耗材的优点并不突出。
 
  反而因为要花功夫频繁清理,是个缺点。须知,家庭劳务费用也是隐性费用啊。
 
  这些也是静电集尘真实的缺点
 
  其余的问题还有,饱和之后如果不清洗,表面污染物就容易脱离,碳化后的颗粒物随风重新喷出,会造成二次污染(出风口附近的墙面变黑)。
 
  不过解决这个问题倒也简单,在最后一层加装一个中效滤网予以拦截的办法就能避免。
 
  到这里我们可以看出,静电过滤式不能包办一切,静电的前端要加上粗滤网,后端要加上活性炭和中滤网,吸碳粉、吸臭氧,以保证过滤效果。
 
  三张滤网这么一加,静电过滤“无耗材”的优点也不成立了……
 
  再就是由于工作原理,间或能听到噼噼啪啪的声响,有点像电灭蚊器杀灭蚊子,有点吓人,不过没那么大声。
 
  最后,在原先的文章里已经揭示过了,静电集尘的小型产品价格高昂,性价比低。
 
  满满的糟点啊!
 
  静电集尘真的是那么一无是处么?
 
  这才是静电集尘最大的优点
 
  静电集尘实际的第一好处,是风道阻力小。即使在加上三张滤网之后,还是比EPA滤网的风阻要低得多。
 
  这样,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”(以前我们提到过),就能驱动较大的风量。
 
  这对马达功耗要求不高,风机和滤网产生的噪音也非常低。所以可以非常安静的工作。
 
  同时,由于贯流风机的紧凑特征,在同样小的空间里可以尽可能放下最大号的风机,缩减了空净器的体积,节约了占地面积。
 
  而且高压可杀死空气中的细菌及微生物,颗粒物被吸附在高压金属板上也会被碳化,所以时间长了极板上也不会滋生细菌。
 
  但只有真正了解了噪音——这个空气净化器相生相伴的第二性能的人,才能进一步理解下面的问题。
 
  静电集尘真正的、最大的优点,是可以兼顾高流量与噪音小的特质,取得实际应用场景中的高性能。

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