1、Technology 技术空调器零部件设计分析专题 家用空调通过IFD装置去除PM2.5的技术研究 白朝旭 (珠海格力电器股份有限公司广东涞海 519070) 摘要：PM2.5是空气环境中的健康威胁物质，IFD除尘装置作为一种效率较高的去除PM2.5的配件，去除PM2.5的最高效率可达99.9%。IFD装 置被应用在家用空调产品上，能够显著降低室内空气中的PM2.5浓度。 关键词：家用空调；空气;去除;PM2.5 Household air conditioning removal of PM2.5 by IFD device Zhaoxu Bai (Zhuhai Gree Electric
2、Limited by Share Ltd. Guangdong Zhuhai 519070) Abstract PM2.5 is the air environmental threats to health, as IFD dust removing device removal PM2.5 a higher efficiency of accessoriesPM2.5 removal efficiency can reach 99.9% of the highest .The IFD device is applied in the domestic air conditioning pr
3、oducts, can significantly reduce the concentration of PM2.5 in indoor air. KeywordsHome air conditioning Air Removal PM2.5 1引言 PM2.5指环境空气中空气动力学当量直 径小于等于2.5 um的颗粒物。其中PM是英文 particulate matter (颗粒物）的首字母缩写，2.5是 对“直径”大小的数值限定，(微米）为单位。 需要说明的是“空气动力学”作为PM2.5 “直径” 的修饰语，是不可或缺的，因为实际上空气中的 颗粒物并不是规则的球形，测量其直径不是一件 简
4、单的事情，在操作中，假如颗粒物在通过检测 仪器时所表现出的空气动力学特征与直径小于或 等于2.5umE密度为lg/cm3的球形颗粒一致，就称 其为PM2.52.5 u Hi大小的物体因其太小而难以被 人类的肉眼所看到,但是实际上几乎无处不有。 2013年2月28日，全国科学技术名词审定委员 会发布的PM2.5的中文名称为“细颗粒物”，如表 1; 2013年4月19日该名称得到确定，正式使用。 空气动力学当量直径为lOlim以下的颗粒 物，是可吸入颗粒物，称为PM10在PIVU0中，直 径在2.5至10 u m之间的颗粒物被称为粗颗粒物， 与直径小于等于2.5 um的细颗粒物PM2.5)相 对。
5、PM2.5因为体积更小，是可吸入颗粒物中的 细颗粒物，是更容易被吸入人体的大气污染物， 所能到达的人体组织器官更深入。又因为生成地 区和生成方式的多样而造成成分复杂，难免混杂 了病毒、重金属等有害物质，PM2.5在进入人体 呼吸系统后的危害不容忽视。 近年以来，每当冬春时节，在我国华北等 地，PM2.5已经成为空气中的重要污染物，不仅 影响到室外大气环境，也影响到室内的居家或工 作环境等，从而影响到人们的身体健康。体积极 其微小的PM2.5在空气中能够停留的时间长、 能够飘动的距离远，很容易被吸入肺部，引发咳 嗽、哮喘、支气管炎等各种呼吸道疾病；同时， PM2.5作为病毒、细菌及其他多种有害物
6、质的载 体，被吸入人体后，还可能造成其他危害。 我国2012年新修订的环境空气质量标准 (GB 3095-2012)增设了PM2.5平均浓度限值， 将PM2.5的年和24小时平均浓度限值分别定为 0.035毫克/立方米和0.075毫克/立方米。该标准 已经分阶段在全国不同城市或地区幵始实施，目 前许多城市都在进行PM2.5浓度的检测和数据 发布。2016年1月1日，全国各地将须全面实施 该标准。 2 IFD装置去除PM2.5的技术原_ 作为家用空调的健康功能的题中之义，去除 PM2.5己经成为市场上高端产品的特色功能之 一。去除PM2.5功能的附加，是空调产品朝向高 58家电科技 端化发展的一
7、个显著的趋势表征。家用空调产品 可以通过多种方法去除PM2.5,去除效果各不相 同。据有关资料显示，目前包括家用空调在内的 能够对空气进行净化或调节的产品通过采用纤 维过滤技术和静电过滤技术等，可以捕捉到空 气当中的小至PM0.3的颗粒污染物。 2.1吸附型方法与反应型方法 家用空调净化空气中的有害物质的主要方 法,大体可以从原理上总结后划分为吸附型和反 应型两类，吸附型主要基于物理原理通过滤网 或管道等将有害物质吸附，从而实现截留污物净 化空气的目的；反应型则是主要基于化学特性让 有害物质被杀死、分解或转化成无害物质。因为 PM2.5及其承载的病毒、细菌等等，其构成成分 往往比较复杂，但是化
8、学反应方法难以照顾到众 多物质的特性，挂一漏万，不能够一次性去除多 种化学特性各异的有害成分，同时还可能因为发 生化学反应而生成新的有害物质，应该被更谨慎 地使用。在家用空调的实际运行中，通过物理吸 附方法去除PM2.5较为受到关注和认可，采用 比例也更高。 物理吸附方法的不足之处在于，需要定期更 换或清洗被内置在空调中的滤网，否则滤网会因 为堵塞等原因而影响到对PM2.5的去除效率。化 学反应方法也需要定期性地更新或添加滤网上 的准备诱使或促成有害成分发生反应（主要是 分解反应等）的物质，否则会对PM2.5及其承载 的甲醛、乙酸、重金属、细菌、病毒等等只过不 滤，做无用功。 2.2纤维过滤技
9、术和静电过滤技术 在吸附型方法中，空调等家用电器去除 PM2.5颗粒物一般采用纤维过滤和静电过滤等 技术。纤维过滤技术需釆用高效过滤纸制成过 滤器(HEPA)对PM2.5进行过滤，从而实现截留 污物净化空气的目的。静电过滤技术(ESP)是通 过电晕放电使含尘气流中的尘粒荷电后，在电场 力的作用下，驱使带电的尘粒移向集尘电极，并 尘集（即被吸附聚集）在集尘电极上，从而实现 气固分离。细菌、病毒等由于其在空气中的等价 直径远大于0.5 um故该技术在有效去除空气颗 粒物的同时也能将微生物有效的过滤，从而达到 对室内空气中自然菌去除的目的。 纤维过滤的不足之处在于，过滤效率不是 很高，如果需要达到更
10、高的净化效率，就要采用 高效过滤器，风阻就会大幅度增加，而出风量则 可能降低，噪音增大，功耗也相应增高。该技术 需要定期更换或清洗被内置在空调等产品中的 滤网，否则会因为滤网堵塞等原因而影响到对 PM2.5的去除效率。 2.3 IFD装置去除PM2.5方法 IFD除尘技术是英国Darwin (中文音译为达 尔文）公司的一项发明专利，隶属于吸附型方法 种的静电过滤技术，是目前己有除尘技术中较先 进、效率较高的一项技术，而且便于产业化利用。 2011年10月通过签订合同，Darwin公司授权我国 青岛雪圣科技有限公司负责IFD装置在中国市场 Technology 技术 的生产、销售代理等事项。 I
11、FD (Intense Field Dielectric)强力除尘技 术是一种目前被较多主流空调品牌釆用的、效率 较高的去除PM2.5的方法。其中文名称即强电介 质场或强电场电介质，“强场”是指IFD净化装 置的风道内形成的高强度电介质场，它可以对空 气中运动的带电微粒施加巨大的吸引力；“电介 质”是电荷的不良导体，却是静电场的有效载 体，它是指IFD净化装置内部电场电器元件所包 围的独特共聚物，在相面对的两表面间防止电气 击穿时产生极高的场强。在结构上，IFD装置的 核心净化层是由顶部和底部内置电极的沟槽挤 压成的单一薄板多层排列而成，该层再与预过滤 网、充电场等（也可再添加其他滤网）共同构
12、成 完成的IFD净化装置。如图1所示。 IFD装置净化PM2.5的步骤可以分为三步： (1)厚度12mm的预过滤网清除空气中的 较大的尘埃颗粒。预过滤网拥有低阻抗网孔，而 且在积尘较多时可以清洗后反复使用。 (2)电极向空气中发射自由离子，离子与空 中运动的微粒（即PM2.5)碰撞，将电荷传递给 微粒，使微粒荷电。 (3)空气与荷电微粒混成的荷电气流，被 吸入IFD滤网中的小于3mm的气流通道。通道 内的高强度电场抓取荷电微尘粒子，将其吸附在 与自身所带电荷相反的表面，从而实现过滤微尘 (即PM2.5)的效果。微尘积累到一定程度，需要 将滤网清洁处理后再继续使用，而清洁前滤网吸 PM2.5的中
13、文名称 中文名： 英文名 符号名 直径 单位 细颗粒物 fine particulate matter PM2.5 2.5nm IFD与HEPA净化技术性能对比 效率（吸附微粒小 至 0.3nm HEPA 可达到99.97% IFD 最高可达99.99% 150-350 Pa 10-50 Pa 定期更换 定期清洁(约一年1至2 次） 主滤器或预滤器需 要频繁更换 能耗相对较高 无霈更换 能耗微乎其微 噪音较高 风阻略大 噪音较低 风阻较小 59 Technology 技术空调器零部件设计分析专题 空调机组中消音器的设计要点 梁彦德 (珠海格力电器股份有限公司广东珠海519070) 摘要：简要介
14、绍了空调机组中消音器的作用、结构形式、消音原理等，给出了消音器设计的计算方法，在管路系统中造成压力损失的计算方法， 结合实际使用情况,列举了消音器的使用的注意事项，对消音器结构设计失效案例进行了分析。 关键洞：空调；消音器;设计 Muffler design key points of air conditioning product Liang Yande (Gree Electric Appliances, Inc. of Zhuhai Zhuhai 519070) Abstract The function of muffler/structure/principle and etc.
15、was briefly introduced. The noise reduction and pressure drop calculation method in the piping system were discussed. Usage methods of the muffler were listed based on the real instance. Cases due to muffler failed structure design were analyzed. KeywordsrAir Condition Muffler Design 附的带电微粒将会保留在滤网孔壁
16、上。 2.4 IFD与HEPA净化技术性能对比 IFD与HEPA净化技术性能的对比如表2 所示。 3我国家用空调对IFD技术的应用 IFD技术实现了极低风阻条件下对PM2.5的 高效吸附，这是目前包括HEPA技术在内的所有 传统物理过滤技术无法达到的，IFD技术的问世 也使得空调在确保制冷制热量（因为风量损失很 小）的同时实现高效净化空气成为可能。 据公开宣传的资料显示，国内的格力、美的、 海尔等不少空调品牌，都采用了IFD除尘装置来 武装家用空调产品，提升产品附加值，抢占高端市 场份额。之所以讲是釆用了装置，而不是釆用了 技术，是因为国内空调企业普遍还不具备自行生 产IFD装置的技术能力，而
17、都只是向上游供应商 采购过滤装置配件，装进空调内机机身的进风口 或出风口处。IFD除尘装置去除PM2.5因为是静电 吸附的原理，为防止网孔被微尘等堵塞而影响去 除效果，每过一段时间，就需要从空调中拆卸出 来,通过吸尘机器或水洗对过滤装置进行清洁、 晾干后，再装入空调内继续使用。这就要求空调在 设计时须考虑到内置IFD装置拆卸和安装的简便 性，以便于空调用户在使用中的定期清洁。 因为我国空调企业尚不能自行生产这种IFD 装置，使用的都是同一种原理、材质、工艺下的 同一种过滤配件，各空调品牌间主要只是在空 调的风口、风道设计和IFD滤网的安装位置方面 有所差别，所以各品牌的空调在基于同一种材料 下,对PM2.5的去除效果不会有显著差异。 4结论 IFD除尘技术作为静电除尘技术的升级版，是 当前家用空调产品去除PM2.5的一种较主流的技 术,去除效果因环境条件的不同而略有差异。yr 60家电科技
