CN110701758B - 空气净化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空气净化装置及方法。其中，该方法包括：实时监测空气中污染物的浓度和种类；根据污染物的浓度和种类确定投入使用的过滤结构的类型；实时监测投入使用的过滤结构的性能参数并结合污染物的浓度，以确定风机的工作频率。本发明解决了现有技术中的空气净化装置净化效果差的技术问题。

Description

空气净化装置及方法
技术领域
本发明涉及空气净化设备技术领域，具体而言，涉及一种空气净化装置及方法。
背景技术
现有的空气净化装备，如净化新风机组、净化新风***、空气净化器，均采用功能和数量固定的净化模块，风量固定或手动选档，这种固定的净化模式不能应对使用场景的污染情况变化，造成资源、能源的浪费及噪音。 比如，空气净化设备在夜间工作时，由于人员活动量极小，室内空气中的颗粒物已被净化，持续采用HEPA进行颗粒物净化已无必要，反而增加风机运行能耗、降低风机使用寿命。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种空气净化装置及方法，以至少解决现有技术中的空气净化装置净化效果差的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种空气净化方法，包括：实时监测空气中污染物的浓度和种类；根据污染物的浓度和种类确定投入使用的过滤结构的类型；实时监测投入使用的过滤结构的性能参数并结合污染物的浓度，以确定风机的工作频率。
进一步地，根据污染物的浓度和种类确定投入使用的过滤结构的类型包括：当污染物的浓度大于预设浓度时，与该污染物的种类相对应的过滤结构投入使用。
进一步地，过滤结构的性能参数包括压降、过滤效率中的至少一种。
进一步地，空气净化方法还包括：根据不同风量下的过滤效率确定过滤效率与风量之间的对应关系并进行存储。
进一步地，空气净化方法还包括监测使用环境的空间体积，根据空间体积、各污染物的浓度、各污染物的标准浓度以及过滤效率与风量之间的对应关系，确定每个投入使用的过滤结构在最短时间下满足净化要求时，风机应对应的多个目标工作风量。
进一步地，多个目标工作风量中的最大值或平均值为设定工作风量，风机以设定工作风量进行工作。
进一步地，空气净化方法还包括确定过滤结构的过滤效率的方法，确定过滤结构20的过滤效率的方法包括通过监测投入使用的过滤结构的上下游污染物的浓度变化并结合当前风机的风量，以确定在该风量的情况下，各过滤结构的过滤效率。
进一步地，当任一过滤结构的过滤效率小于等于对应风量下的预设效率参数时，报警提示需要更换或维修相应的过滤结构。
进一步地，预设效率参数等于过滤结构的初始效率参数的一半。
进一步地，空间体积与过滤结构处的污染物的浓度以及各投入使用的过滤结构的过滤效率满足：
VX(n)*(1-EX(n))y＝VX(0)，
T＝y*V/F(t)，
其中，VX(n)是在过滤结构处的污染物的浓度，EX(n)是过滤结构的过滤效率，VX(0)是污染物的浓度的标准值，T是净化时间，V是使用环境的空间体积，F(t)是风量的大小。
进一步地，空气净化方法还包括根据设定工作风量对应的过滤效率确定各投入使用的过滤结构的使用时间。
进一步地，投入使用的所有过滤结构构成净化模块，空气净化方法还包括：根据设定工作风量以及净化模块的净化阻力参数确定风机的工作频率。
进一步地，空气净化方法还包括净化模块的净化阻力参数的确定方法，确定方法包括如下步骤：采集各投入使用的过滤结构的压降；根据风机的风量以及各过滤结构的压降，确定在该风量的情况下，各过滤结构的过滤阻力参数；将各过滤结构的过滤阻力参数求和以得到当前净化模块的净化阻力参数。
进一步地，当任一过滤结构的过滤阻力参数大于预设阻力参数时，报警提示需要更换或维修相应的过滤结构。
进一步地，预设阻力参数等于过滤结构的初始阻力参数的两倍。
进一步地，根据在设定工作风量下，各投入使用的过滤结构的使用时间，设定过滤结构的采集频率，根据风机的工作频率以及过滤结构的采集频率，使风机、相应的过滤结构保持投入使用的状态，直至空气中所有污染物的浓度均降低至对应的预设浓度。
根据本发明的另一方面，提供了一种空气净化装置，采用上述的空气净化方法，包括：外壳，外壳具有容纳腔，且容纳腔包括工作区和待工作区；多种过滤结构，各过滤结构选择性地进入工作区和待工作区，且进入工作区的所有过滤结构构成净化模块；风机，风机用于给净化模块吹风；污染监测传感器，用于监测空气中污染物的浓度和种类；过滤结构性能监测传感器，用于监测过滤结构的性能参数。
进一步地，多种过滤结构包括除颗粒物滤网、除甲醛滤网、除VOCs滤网、除NH3滤网和除菌滤网中的至少一种。
进一步地，污染监测传感器包括PM2.5传感器、甲醛传感器、VOCs传感器、NH3传感器和细菌传感器中的至少一种。
进一步地，过滤结构性能监测传感器包括：压降传感器，用于监测过滤结构的压降；过滤效率传感组件，用于确定过滤结构的过滤效率。
进一步地，过滤效率传感组件包括PM2.5传感器、甲醛传感器、VOCs传感器、 NH3传感器和细菌传感器中的至少一种，且设置在过滤结构的上下游位置处。
进一步地，空气净化装置还包括显示结构，显示结构用于显示净化模块的使用寿命、污染物的浓度和种类。
进一步地，空气净化装置还包括体积传感器，用于监测使用环境的空间体积。
应用本发明的技术方案，空气净化方法包括实时监测空气中污染物的浓度和种类；根据污染物的浓度和种类确定投入使用的过滤结构的类型；实时监测投入使用的过滤结构的性能参数并结合污染物的浓度，以确定风机的工作频率。这样，根据污染物的浓度和种类确定投入使用的过滤结构的类型，可以提高过滤结构的利用效率，减小过滤结构不必要的损耗，同时减小了空气过滤时的阻力，进而减轻了了风机的运行压力 ；另外，由于过滤结构的性能参数能够实时监测，因而在进行空气净化时，根据过滤结构的性能参数和污染物的浓度以确定风机的工作频率，实现更好的空气净化的效果 ，提高了工作效率，降低了能耗，节能环保。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的实施例的空气净化方法的流程图；
图2示出了本发明的实施例的空气净化装置的结构示意图；以及
图3示出了本发明的实施例的空气净化装置的结构框图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、外壳；20、过滤结构；21、除颗粒物滤网；22、除甲醛滤网；23、除VOCs 滤网；24、除NH3滤网；25、除菌滤网；30、风机；40、污染监测传感器；50、过滤结构性能监测传感器；51、压降传感器；52、过滤效率传感组件；60、显示结构；70、体积传感器；80、算法处理器；90、控制器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中的空气净化装置净化效果差的问题，本发明提供了一种空气净化装置及方法。其中，空气净化装置采用该方法。
实施例一
如图1所示，空气净化方法包括实时监测空气中污染物的浓度和种类；根据污染物的浓度和种类确定投入使用的过滤结构20的类型；实时监测投入使用的过滤结构 20的性能参数并结合污染物的浓度，以确定风机30的工作频率。这样，根据污染物的浓度和种类确定投入使用的过滤结构20的类型，可以提高过滤结构20的利用效率，减小过滤结构20不必要的损耗，同时减小了空气过滤时的阻力，进而减轻了了风机 30的运行压力；另外，由于过滤结构20的性能参数能够实时监测，因而在进行空气净化时，根据过滤结构20的性能参数和污染物的浓度以确定风机30的工作频率，实现更好的空气净化的效果，提高了工作效率，降低了能耗，节能环保。
如图1所示，根据污染物的浓度和种类确定投入使用的过滤结构20的类型包括当污染物的浓度大于预设浓度时，与该污染物的种类相对应的过滤结构20投入使用。在过滤时，当污染物的浓度小于等于预设浓度时，与该污染物的种类相对应的过滤结构 20处于待工作区，并不进行过滤工作，只有当该污染物的浓度大于预设浓度时，与该污染物的种类相对应的过滤结构20才进入工作区投入使用，这样可以提高过滤结构 20的利用效率，减小过滤结构20不必要的损耗，同时减小了空气过滤时的阻力，进而减轻了了风机30的运行压力。
如图1所示，过滤结构20的性能参数包括压降、过滤效率中的至少一种。通过对过滤结构20的上下游压降和/或过滤效率进行分析，以得到过滤结构20的性能参数，以便于更好地确定风机30的工作频率，提高工作效率，降低能耗，节能环保。
如图1所示，空气净化方法还包括根据不同风量下的过滤效率确定过滤效率与风量之间的对应关系并进行存储。通过建立数据库，将过滤效率与风量之间的对应关系存储在数据库中，以便下次使用时进行调用。空气净化方法还包括监测使用环境的空间体积，根据空间体积、各污染物的浓度、各污染物的标准浓度以及过滤效率与风量之间的对应关系，确定每个投入使用的过滤结构20在最短时间下满足净化要求时，风机30应对应的多个目标工作风量。根据多种参数分析，以得到在最少的时间内，各过滤结构20对相应的污染物进行净化所需要的最佳风量。
如图1所示，多个目标工作风量中的最大值或平均值为设定工作风量，风机30 以设定工作风量进行工作。通过将多个目标工作风量中的最大值或平均值作为设定工作风量进行工作，可以保证每种污染物都能够得到最好的过滤效果，增加了过滤的可靠性，提高了工作效率。
当然，作为设定工作风量的也可以是多个目标工作风量中的平均值或超标倍数最高的污染物的最优风量值。
如图1所示，空气净化方法还包括确定过滤结构20的过滤效率的方法，确定过滤结构20的过滤效率的方法包括通过监测投入使用的过滤结构20的上下游污染物的浓度变化并结合当前风机30的风量，以确定在该风量的情况下，各过滤结构20的过滤效率。通过对过滤结构20的过滤效率进行分析，以了解过滤结构20的工作性能，进而更好地选择风机30的工作频率，实现更好地过滤效果，提高工作效率，减小能耗。
如图1所示，当任一过滤结构20的过滤效率小于等于对应风量下的预设效率参数时，报警提示需要更换或维修相应的过滤结构20。这样，可以保证过滤结构20的工作性能，提高过滤效果，同时可以减少能耗，节能环保。
需要说明的是，预设效率与风量有关，每个风量对应的预设效率是不同的。
如图1所示，预设效率参数等于过滤结构20的初始效率参数的一半，过滤结构未投入使用时，不同风量下对应下的过滤效率即为初始效率，且初始效率和预设效率都是与风量具有一一对应关系。
需要说明的是，根据过滤结构20的上下游污染物的浓度变化并结合当前风机30的风量，以确定在该风量的情况下过滤结构20的具体过滤效率，刷新各过滤结构20 的过滤效率与风量的关系，并将该风量下对应的过滤结构20的效率存储在历史数据库中，并进一步结合空间体积以确定各投入使用的过滤结构20的使用时间。
根据风机30的风量以及各过滤结构20的压降，确定在该风量的情况下，确定各过滤结构20的过滤阻力参数与风量的关系，并通过求和的方式计算出当前净化模块的净化阻力参数。
如图1所示，空间体积与过滤结构20处的污染物的浓度以及各投入使用的过滤结构20的过滤效率满足：
VX(n)*(1-EX(n))y＝VX(0)，
T＝y*V/F(t)，
其中，VX(n)是在过滤结构20处的污染物的浓度，EX(n)是过滤结构20的过滤效率，VX(0)是污染物的浓度的标准值，T是净化时间，V是使用环境的空间体积，F(t) 是风量的大小。
如图1所示，空气净化方法还包括根据设定工作风量对应的过滤效率确定各投入使用的过滤结构20的使用时间。通过确定各投入使用的过滤结构20的使用时间以便于设定预设采集时长并根据预设采集时长确定污染物及过滤结构20的采集频率。
如图1所示，投入使用的所有过滤结构20构成净化模块，空气净化方法还包括：根据设定工作风量以及净化模块的净化阻力参数确定风机30的工作频率。通过确定风机30的工作频率以使风机30能够为过滤结构20的过滤提供足够的风量，以使过滤的效果更好，工作效率更高。
如图1所示，空气净化方法还包括净化模块的净化阻力参数的确定方法，确定方法包括如下步骤：采集各投入使用的过滤结构20的压降；根据风机30的风量以及各过滤结构20的压降，确定在该风量的情况下，各过滤结构20的过滤阻力参数；将各过滤结构20的过滤阻力参数求和以得到当前净化模块的净化阻力参数。通过当前净化模块的净化阻力参数可以更好地确定风机30的工作频率，以便能够为过滤结构20的过滤提供足够的风量，以使过滤的效果更好，工作效率更高。
需要说明的是，根据风机30的风量以及各过滤结构20的压降，确定在该风量的情况下，确定各过滤结构20的过滤阻力参数与风量的关系，并通过求和的方式计算出当前净化模块的净化阻力参数，公式为
P(t)＝∑Px(F(t))，
其中，P(t)是当前净化模块的净化阻力参数，Px是各过滤结构20的过滤阻力参数，F(t)是风量的大小。
如图1所示，当任一过滤结构20的过滤阻力参数大于预设阻力参数时，报警提示需要更换或维修相应的过滤结构20。这样，可以保证过滤结构20的工作性能，避免由于过滤阻力过大影响过滤效果以及增加能耗，有利于提高节能环保的作用。
如图1所示，预设阻力参数等于过滤结构20的初始阻力参数的两倍。
如图1所示，根据在设定工作风量下，各投入使用的过滤结构20的使用时间，设定过滤结构20的采集频率，根据风机30的工作频率以及过滤结构20的采集频率，使风机30、相应的过滤结构20保持投入使用的状态，直至空气中所有污染物的浓度均降低至对应的预设浓度。在多种参数的共同作用下，选择最佳的净化方式，以达到最优的净化效果，同时能耗最小，以实现节能环保的作用。
如图2所示，空气净化装置包括外壳10，外壳10具有容纳腔、多种过滤结构20、风机30、污染监测传感器40和过滤结构性能监测传感器50，容纳腔包括工作区和待工作区；各过滤结构20选择性地进入工作区和待工作区，且进入工作区的所有过滤结构20构成净化模块；风机30用于给净化模块吹风；污染监测传感器40用于监测空气中污染物的浓度和种类；过滤结构性能监测传感器50用于监测过滤结构20的性能参数。这样，在净化时，根据空气中污染物的浓度和种类，选择相对应的过滤结构20 进入工作区进行工作，而其余的过滤结构20则处于待工作区内，这样可以提高过滤结构20的利用效率，减小过滤结构20不必要的损耗，同时减小了空气过滤时的阻力，进而减轻了了风机30的运行压力；另外，通过对过滤结构20的性能参数实时监测，以便于选择最佳的过滤方法，进而实现最优的过滤效果。
需要说明的是，过滤结构20进入工作区与退回待工作区的方式是机械驱动。
如图3所示，多种过滤结构20包括除颗粒物滤网21、除甲醛滤网22、除VOCs 滤网23、除NH3滤网24和除菌滤网25中的至少一种。
如图3所示，污染监测传感器40包括PM2.5传感器、甲醛传感器、VOCs传感器、 NH3传感器和细菌传感器中的至少一种。
如图3所示，过滤结构性能监测传感器50包括压降传感器51和过滤效率传感组件52，压降传感器51用于监测过滤结构20的压降；过滤效率传感组件52用于确定过滤结构20的过滤效率。通过压降传感器51与过滤效率传感组件52对过滤结构20 的压降与过滤效率进行监测与分析，以得到过滤结构20的使用性能，实现更好地过滤效果。
如图3所示，过滤效率传感组件52包括PM2.5传感器、甲醛传感器、VOCs传感器、NH3传感器和细菌传感器中的至少一种，且设置在过滤结构20的上下游位置处。通过将各种传感器设置在过滤结构20的上下游位置处，以监测污染物的浓度的变化，进而分析过滤装置的过滤效率。
如图3所示，空气净化装置还包括显示结构60，显示结构60用于显示净化模块的使用寿命、污染物的浓度和种类。这样，可以使得用户了解空气净化装置以及净化效果等，并能够提醒用户及时更换或维修净化模块，避免由于净化模块的损坏影响净化效果。
如图3所示，空气净化装置还包括体积传感器70，用于监测使用环境的空间体积。由于设置有体积传感器70，因而可以对使用环境的空间体积进行监测，以便于更好地分析净化的方法，进而达到更好的净化效果。
如图3所示，空气净化装置还包括算法处理器80和控制器90，污染监测传感器 40和过滤结构性能监测传感器50分别将空气中污染物的浓度和种类以及过滤结构20 的性能参数传送到算法处理器80中进行运算、分析，以确定投入使用的过滤结构20 的类型和风机30的工作频率，算法处理器80将运算、分析的结果传送给控制器90，控制器90执行相关程序，以控制风机30和过滤结构20开始净化工作。
实施例二
与实施例一的区别在于，确定风机30的工作频率所采用的过滤结构20的性能参数，是由上一次使用时得到的。
在本实施例中，在每次使用空气净化装置过程中，都会对过滤结构20的性能参数进行分析并记录，以便于在下一次的净化过程中，根据上一次过滤结构20的性能参数并结合当前污染物的浓度以及使用环境的空间体积，以确定风机30的工作频率。其中，通过对过滤结构20的净化效率进行分析，以得到净化效率与风量关系的。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、能够实时监测空气中污染物的浓度和种类，根据污染物的浓度和种类确定投入使用的过滤结构的类型，可以提高过滤结构的利用效率，减小过滤结构不必要的损耗，同时减小了空气过滤时的阻力，进而减轻了了风机的运行压力；
2、由于过滤结构的性能参数能够实时监测，因而在进行空气净化时，根据过滤结构的性能参数和污染物的浓度以确定风机的工作频率，实现更好地空气净化的效果，提高了工作效率，降低了能耗，节能环保；
3、显示结构使得用户了解空气净化装置以及净化效果等，并能够提醒用户及时更换或维修净化模块，避免由于净化模块的损坏影响净化效果。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空气净化方法，其特征在于，包括：实时监测空气中污染物的浓度和种类；根据所述污染物的浓度和种类确定投入使用的过滤结构(20)的类型；实时监测投入使用的所述过滤结构(20)的性能参数并结合所述污染物的浓度，以确定风机(30)的工作频率；所述根据所述污染物的浓度和种类确定投入使用的过滤结构(20)的类型包括：当所述污染物的浓度大于预设浓度时，与该所述污染物的种类相对应的所述过滤结构(20)投入使用；所述过滤结构(20)的性能参数包括压降、过滤效率中的至少一种；所述空气净化方法还包括：根据不同风量下的所述过滤效率确定所述过滤效率与风量之间的对应关系并进行存储；
所述空气净化方法还包括监测使用环境的空间体积，根据所述空间体积、各所述污染物的浓度、各所述污染物的标准浓度以及所述过滤效率与风量之间的对应关系，确定每个投入使用的所述过滤结构(20)在最短时间下满足净化要求时，所述风机(30)应对应的多个目标工作风量；
其中，所述空间体积与过滤结构处的污染物的浓度以及各投入使用的过滤结构的过滤效率满足：
VX(n)*(1-EX(n))y＝VX(0)，
T＝y*V/F(t)，
其中，VX(n)是在过滤结构处的污染物的浓度，EX(n)是过滤结构的过滤效率，VX(0)是污染物的浓度的标准值，T是净化时间，V是使用环境的空间体积，F(t)是风量的大小；
多个所述目标工作风量中的最大值或平均值为设定工作风量，所述风机(30)以所述设定工作风量进行工作；投入使用的所有所述过滤结构(20)构成净化模块，所述空气净化方法还包括：根据所述设定工作风量以及所述净化模块的净化阻力参数确定所述风机(30)的工作频率。
2.根据权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，所述空气净化方法还包括确定所述过滤结构(20)的过滤效率的方法，所述确定所述过滤结构(20)的过滤效率的方法包括通过监测投入使用的所述过滤结构(20)的上下游污染物的浓度变化并结合当前所述风机(30)的风量，以确定在该所述风量的情况下，各所述过滤结构(20)的过滤效率。
3.根据权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，所述空气净化方法还包括根据所述设定工作风量对应的所述过滤效率确定各投入使用的所述过滤结构(20)的使用时间。
4.根据权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，空气净化方法还包括净化模块的净化阻力参数的确定方法，确定方法包括如下步骤：采集各投入使用的过滤结构的压降；根据风机的风量以及各过滤结构的压降，确定在该风量的情况下，各过滤结构的过滤阻力参数；将各过滤结构的过滤阻力参数求和以得到当前净化模块的净化阻力参数。
5.根据权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，根据在设定工作风量下，各投入使用的过滤结构的使用时间，设定过滤结构的采集频率，根据风机的工作频率以及过滤结构的采集频率，使风机、相应的过滤结构保持投入使用的状态，直至空气中所有污染物的浓度均降低至对应的预设浓度。
6.根据权利要求2所述的空气净化方法，其特征在于，当任一过滤结构的过滤效率小于等于对应风量下的预设效率参数时，报警提示需要更换或维修相应的过滤结构。
7.根据权利要求6所述的空气净化方法，其特征在于，预设效率参数等于过滤结构的初始效率参数的一半。
8.一种空气净化装置，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的空气净化方法，包括：外壳(10)，所述外壳(10)具有容纳腔，且所述容纳腔包括工作区和待工作区；多种过滤结构(20)，各所述过滤结构(20)选择性地进入所述工作区和所述待工作区，且进入所述工作区的所有所述过滤结构(20)构成净化模块；风机(30)，所述风机(30)用于给所述净化模块吹风；污染监测传感器(40)，用于监测空气中污染物的浓度和种类；过滤结构性能监测传感器(50)，用于监测所述过滤结构(20)的性能参数。
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