近年来,我国雾霾频发,国内外对颗粒物健康效应的研究以PM2.5为主。空气净化器因其能够快速降低室内PM2.5浓度,改善空气品质,应用前景广阔。我国空气净化行业起步较晚,相关标准还未健全,市场上基于不同过滤单元的净化器品质良莠不齐,产品说明中存在夸大宣传等问题,检测结果不能客观反映净化器的性能。同时,大量的空气净化器性能实验在环境舱内完成,而对实际环境颗粒物净化效果的研究较少。对空气净化器的性能、技术等方面进行系统全面的研究,探索空气净化器的发展方向,为设计实践提供参考,具有重要的意义和价值。因此,本课题对比分析了基于不同类别过滤单元的空气净化器的净化特性,以期为低阻高效空气净化装置的应用提供一定参考。以上海和北京作为重点城市进行环境空气颗粒物浓度调研,并对上海市某学生公寓室内外PM2.5浓度进行了实时监测。结果表明,上海市2013、2014年均未达到《环境空气质量标准》规定的PM2.5和PM10的年平均二级浓度限值,2015年PM10达标,PM2.5超标,PM2.5、PM10的日平均浓度也存在超标;北京市2013~2015年PM2.5和PM10的年平均、日平均浓度超标天数比率较大,且超标浓度较高;室内外PM2.5浓度具有一定的相关性,室内浓度随着室外浓度的波动而变化。针对自主设计的空气净化器裸机进行了性能测试。通过设计试验、筛选设置参数及调试自动控制装置,以获得不同处理风量。熟悉改变空气净化器处理风量的控制操作过程,为后续过滤单元的测试打下基础。利用在回风口覆盖钢板网+多层纱布的组合形式,实现了空气净化器有序递增的不同阻力工况。测试了每一种阻力工况下,无级变速装置设置参数在一个变化周期内,对应的风速和机内静压,并拟合出风机特性曲线。通过试验研究了基于ifd装置的空气净化器对实际环境pm2.5的净化效果,结果表明,ifd装置的一次过滤效率随风量增大逐渐降低,最大过滤效率为94.81%;当处理风量在600-1200m/h范围时,空气净化器的能耗增速较快;空气净化器在不同档位下均能有效去除香烟烟雾产生的高浓度pm2.5,且臭氧发生量满足环境要求,2-5档的净化效果相近;空气净化器的洁净空气量越大,pm2.5去除效果越好。2档运行时,洁净空气量和净化效能均较大。进一步设计了一台可置换多种过滤单元的空气净化器,对比分析了ifd装置、hepa(1)、初效滤网+驻极体、初效滤网+静电纺和初效滤网+hepa(2)+活性炭过滤单元的净化特性。主要测试内容包括一次过滤效率、处理风量、能耗和室内pm2.5浓度衰减情况,采用效率-风量和衰减测试两种方法计算了不同过滤单元的洁净空气量,并计算了净化效能。结果表明,初效滤网+驻极体、初效滤网+静电纺的过滤效率随着风量增大先增大,达到峰值后略有降低;hepa(1)、初效滤网+HEPA(2)+活性炭过滤单元的过滤效率随风量增大而增大;IFD装置的过滤效率随风量增大而降低。过滤单元阻力关系:IFD装置<初效滤网+静电纺<初效滤网+驻极体<HEPA(1)<初效滤网+HEPA(2)+活性炭。当风量一定且小于300m/h时,初效滤网+HEPA(2)+活性炭过滤单元的能耗最大,其次为HEPA(1),再次为初效滤网+驻极体、初效滤网+静电纺,且两者相差不大,IFD装置消耗功率最小。随着风量继续增大,IFD装置能耗增速越来越快。基于不同类别过滤单元的空气净化器开启1h内,均能有效净化香烟烟雾产生的PM2.5。初始浓度视为相同,净化到同等洁净程度,IFD装置和HEPA(1)用时相近且较短,其次是初效滤网+驻极体,初效滤网+HEPA(2)+活性炭,初效滤网+静电纺过滤单元的用时较长。空气净化器的洁净空气量越大,室内PM2.5浓度衰减越快。HEPA(1)、初效滤网+驻极体的洁净空气量和净化效能均较大。其次是初效滤网+静电纺、初效滤网+HEPA(2)+活性炭过滤单元,两者相差不大。IFD装置洁净空气量最大,但净化效能最低。采用效率-风量方法计算洁净空气量的结果大于衰减测试方法,两者相差7%以内。