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1、IFD和PEF两种除PM2.5技术在空调器上应用浅析IFD和PEF两种除PM2.5技术在空调器上应用浅析 摘要：阐述了IFD和PEF清除PM2.5的原理，以及在空调器上应用的对比分析等。 关键词：空调器；PM2.5；IFD；PEF 【分类号】：TP296.03 1 引言 PM2.5即细颗粒物 。 细颗粒物又称细粒、细颗粒、PM2.5。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒
2、径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大1。 虽然自然过程也会产生PM2.5，但PM2.5主要来源还是人为排放。人类既直接排放PM2.5，也排放某些气体污染物，在空气中转变成PM2.5。据介绍，其直接排放主要来自燃烧过程，比如化石燃料（煤、汽油、柴油）的燃烧、生物质（秸秆、木材）的燃烧、垃圾焚烧。在空气中转化成PM2.5的气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。其他的人为来源包括：道路扬尘、建筑施工扬尘、工业粉尘、厨房烟气。自然来源则包括：风扬尘土、火山灰、森林火灾、漂浮的海
3、盐、花粉、真菌孢子、细菌。 以北京为例，北京市机动车尾气排放占22%，煤炭燃烧排放占16.7%，北京市1.5亿m2建筑工地所产生扬尘占16%，汽车喷漆等工业占16.3%，农村养殖、秸秆焚烧占4.5%，剩下的24.5%主要是周边河北、天津等地区带来的。北京自己产生的PM2.5占到75.5%，外来的PM2.5占24.5%。PM2.5污染世界分布如图1， 图1 PM2.5污染世界分布图 图片显示中国、印度、北非等地带PM2.5数值异常的高。特别是中国的北京、天津、河 北等地，PM2.5的数值逼近80g / m3 。而这些地方又恰恰是人口大省，不难看出这些人 口大省都是PM2.5的重灾区2。 2 IF
4、D除PM2.5技术介绍 2.1 IFD定义 IFD即强场电介质 （Intense Field Dielectric），强场是指IFD净化器风道内形成的高强度电场，它对空气中运动的带电微粒施加巨大的吸引力，在仅产生最小气流阻抗的同时能够吸附几乎100%的空中运动微粒。电介质是电荷的不良导体（即绝缘体），却是静电场的有效载体，在IFD净化器中它是指内部电极片周围所包围的独特共聚物.可在相对的两电极距离非常近时防止电气击穿，从而确保生成极高电场强度。 IFD起源于ESP（静电集尘），ESP粉尘微粒荷电来自高流电晕线，粉尘在高压极板上聚集，有击穿，维护费用高，体积大，ESP除尘原理图如图2所示。 图2
5、 ESP除尘原理图 IFD区别于ESP，粉尘微粒由扩散场或充电场荷电，粉尘微粒被绝缘层所吸附无高压电极裸露，强电场（电场强度及容尘量远远大于ESP），无击穿，IFD除尘原理图如图3所示。 图3 IFD除尘原理图 2.2 IFD如何工作 IFD工作步骤，首先对较大颗粒物进行预过滤，再对空气中运动的尘埃微粒充电，然后带电尘埃微粒被强场吸附。 2.2.1 步骤一：预过滤 IFD预过滤网很薄，厚度12mm，低阻抗网孔，能阻碍大型颗粒及碎片，材质永久使用可清洗，如图4所示。 图4 IFD预过滤网 2.2.2 步骤二：微粒充电 2.2.2.1 场充电 IFD薄金属板上的圆形孔是允许的气流通道，针状电极位于
6、每个孔的中央，在针尖与孔边缘的施加电压产生电晕放电，空中运动尘埃微粒在流经孔处被充电，场充电示意图如图5所示。 图5 场充电示意图 2.2.2.2 扩散电荷方式 IFD装置前的电极向室内发射自由离子，离子与空中运动的尘埃微粒碰撞，将电荷传递给尘埃微粒，使其荷电，空气中带电尘埃被吸入IFD净化器中，该方式适合空气循环流通的空间，扩散电荷方式示意图如图6所示。 图6 扩散电荷方式示意图 2.2.3 步骤三：微粒吸附 空气流入“蜂窝状”的电介质为载体的密集强电场，预充电的尘埃微粒在极强电场力的作用下被吸附在中空腔体的内表面，微粒吸附示意图如图7所示。 图7 微粒吸附示意图 2.3 IFD应用于空调器
7、 完整的IFD净化装置如图8所示，IFD可以很容易地安装到空调器中，即IFD净化装置安装于空调器回风口，ION荷电装置安装于空调器出风口，如图9所示。 图8 IFD净化装置 图9 IFD空调器安装图 IFD应用于空调器，PM2.5净化效率测试数据如表一所示， 表一、PM2.5净化效率 过滤器 初始浓度 （mg/m3） 10分钟尘埃 浓度（mg/m3） 及去除率 20分钟尘埃 浓度（mg/m3） 及去除率 30分钟尘埃 浓度（mg/m3） 及去除率 未安装IFD 自然衰减 7.1 6.49 8.6% 5.85 17.6% 5.27 25.4% 加IFD过滤器（18mm） 7.2 2.31 67.
8、9% 0.82 88.6% 0.06 99.2% 加IFD过滤器（24mm） 6.54 0.85 87% 0.14 97.8% 0.027 99.6% 加IFD过滤器全覆盖（50mm） 7.3 0.56 92.3% 0.05 99.3% 0.02 99.7% 3 PEF除PM2.5技术介绍 3.1 PEF定义 PEF是polymer electrets field的简称，是利用特殊高聚物驻极材料的自生恒久静电场，同时配合单极离子装置使通过PEF的粉尘带电，大大提高净化效果。它的优点在于，无需依靠外加高压来产生静电场，而是依靠材料本身的分子极化产生静电场，因此静电场稳定，不受外加电压波动变化的影
9、响，不会产生任何臭氧，相比高压静电场除尘的装置更安全和节能。 3.2 PEF与IFD对比测试 测试指标：颗粒分级过滤效率和风阻压差。 测试样品：IFD样品如图10所示，PEF样品如图11所示， PTI A4 Coarse Test Dust 标准测试粉尘。 图10 IFD：195*150*30mm 图11 PEF： 195*150*20mm 测试仪器：多功能空气过滤性能测试仪 测试方法：参照ISO TS11155-1标准 测试步骤： 1）、将装置在同样测试平台上进行平行对比，在3.5，2.5，1.5m/s的风速下，粒径为0.3，0.5，0.7，1，2.5，3m的粉尘的去除效率； 2）、分别在风
10、速为3.5，2.5，1.5m/s下测量过滤器的阻力，并从高风速至低风速的顺序依次测试颗粒的分级过滤效率； 颗粒分级过滤效率和风阻压差的测试结果如图12、图13所示。 图12 颗粒分级过滤效率 图13 风阻压差 对比测试结果与讨论 由于本次实验主要进行颗粒过滤性能和阻力的平行对比，由以上两图可以看出，PEF的过滤效率显著高于IFD，且风阻较低，综合性能优异。另外PEF部件的厚度较IFD部件要薄，重量更轻，因此在安装设计上更加方便。 3.3 PEF应用于空调器 PEF的安装位置设计在空调器进风口的粗滤网后面，以便预过滤掉较大的毛发、纤维、灰尘等。由于PEF重量较轻，可以直接在粗滤网上设计卡槽，用于
11、安装PEF模块，安装如图14、图15所示，同时需设计一个12V电源接口接单极离子装置配合PEF使用。PEF模块可以在用吸尘器清理空调粗滤网时一并得到清理，反复永久使用。考虑到空调内部安装空间的限制，PEF的厚度设计为10mm，长宽尺寸可以根据空调整体设计需求进行调整，这样无论在柜机还是挂机上都可以使用。 图14 PEF空调器安装图之一 图15 PEF空调器安装图之二 PEF应用于空调器，PM2.5净化效率测试： PEF尺寸为长200，宽37mm，厚度为10mm，一台空调器采用两片，触发器需接电源，有220V交流电源或12/24V直流电源可选，其输出头有单头和双头两种，触发器放置位置在PEF的上
12、方，测试样机如图16、图17所示。 图16 PEF测试样机图片之一 图17 PEF测试样机图片之二 采用30立方舱（如图18所示）颗粒物净化测试，测试数据：按照国标GB 21551.3-2010，CADR值为89，按照指定要求测试，PM2.5去除率1h达到95%，2h大于99%，检测报告如图19所示。 图18 测试舱体 图19 上海环保产品质监总站测试报告 4. 结论 IFD和PEF均为先进的高效净化、环保低碳的空气PM2.5净化技术，IFD和PEF均效率高、压降低、永久使用、低噪声、经济、适用性强，应用于空调器，对空调器风量、噪音及空调器功耗几乎不产生影响。对比IFD和PEF，在不同风速的条件下，PEF的风阻都比IFD略低一些，在不同风速的条件下，PEF的净化效率均高出IFD一倍以上，测试中采用PEF厚度要比IFD薄10mm，综合性能比较说明，PEF不但性能明显优于IFD，而且PEF的尺寸更小巧，质量更轻，安装更方便。 参考文献 1 细颗粒物，http：/ 2 浅谈人们身边的PM2.5， http：/-分享文档，传播知识，赠人以花，手自留香。
