基于功能主义的实用空气净化器的开发策略与实践

张世刚

（山东省泰安第一中学，山东泰安271000）

基于功能主义的实用空气净化器的开发策略与实践

张世刚

（山东省泰安第一中学，山东泰安271000）

目前，空气污染严重，市售空气净化器效果参差不齐。在实用、有效的功能主义理念下，设计了家用空气净化器的制作方案，并进行了实践。测试结果表明，净化装置效果明显，10 h开机条件下，Hepa滤膜清除PM2.5效率达到80.5%，270 min内，活性炭过滤甲醛效率为71.4%.此外，该装置具备后续的空气清洁质量改善功能、清除功能、个性化外观设计功能。通过该装置的制作，有助于增强人们的空气质量保护意识，维护个人健康，培养环境科学素养。

活性炭；空气污染；空气净化器；功能主义

随着社会工业化、生活现代化，空气污染越来越严重。人们越来越倾向于使用空气净化器。当前市场上空气净化器质量参差不齐，价格普遍较高，清除效果也不明确。据报道，市面上净化器的清除效果最弱的和最强的产品能相差5倍。空气质量恶化来源可能是颗粒物、细菌和各种化学物质等，多数消费者不清楚净化器的原理，操作使用盲目性大，后续维护和效果保障措施欠缺，甚至有质量问题，比如电源插头尺寸不满足国家标准要求，消费者在使用过程中可能造成接触不良或接地不良，进而发生火灾、触电等危险。20世纪早期，现代设计领域出现了一个重要理念——功能主义。功能主义的具体含义就是要在设计、制作过程中注重产品的功能性与实用性，任何产品都必须保障产品功能及其用途，其次才是产品的审美感觉。简而言之，功能主义就是产品应该由功能引领，在设计、制作中体现功能、技术和经济效益。

为了消除有效净化空气与空气质量复杂性的矛盾，有必要自制空气净化器。为了充分体现清除功能的作用，我们设计了一台基于功能主义的空气净化器，具备清除颗粒物和甲醛异物的作用，实现了净化装置与人文素质的有机结合。以下简单介绍了该空气净化器开发策略和制作方法。基于功能主义的空气净化器，体现在功能设定、制作过程、效果检验、保证和后续维护、灵活更新方面，形成了统一的功能整体。

1 明确功能设定

明确空气净化器的功能和达到的目的。当前空气质量问题的原因较多，针对不同问题，有不同的净化方式。空气净化功能可以体现于清除空气颗粒（主要是PM2.5），清除家居有毒物质（甲醛等）和密闭空间异味，或为促进健康而提供负氧离子等。针对当前人们比较关心的空气质量现状，我们的净化装置的清洁目的为清除颗粒物和甲醛等。

2 功能引领的制作策略和方法

2.1 制作原理

空气净化器组成部分包括箱体、过滤系统和电路系统。过滤系统中，换气扇抽动空气进入箱体，空气通过滤膜，滤膜可以阻拦颗粒和甲醛，箱体出风为清洁空气。电路系统为开关和调速器。

2.2 制作材料和规格

所有制作材料易得、有效，可在五金商店和Internet网上购置。具体包括箱体（净化器主体）1个，现成储物箱大小约50 cm×50 cm×50 cm；滤膜设置2层，前层为蜂窝状活性炭滤网，在聚氨脂基材上载负活性炭制成，厚度3 mm，后层为Hepa12滤网，滤膜尺寸约332 mm×252 mm×25 mm；换气扇1个，220 V，15 W，尺寸为165 mm×110 mm×175 mm；调速器1块，调节风速用；开关1块；密封用材料多种，主要为epe珍珠棉板材，尺寸为100 mm×100 mm×7 mm；3M密封条规格为45 mm×3 mm，3M自粘型隔音条需要2 m，颜色不限；其他用品包括热熔枪、电钻、螺丝刀、胶带、双面胶等。

2.3 制作方法和流程

制作方法和流程分为以下5步：①储物箱前方开口，略小于Hepa滤网；后方开口，放置换气扇。②固定电路系统。连接开关、调速器和换气扇，箱体后方固定换气扇，侧方固定开关和调速器。③固定活性炭滤网。箱体前方放置滤网，用双面胶、热熔胶棒将珍珠棉粘贴于箱体左右内侧，作为垫层，目的是卡入滤网，垫层厚度以卡入滤网，密封效果好，又能拆卸为准。④固定Hepa滤芯。同上述方法，在活性炭滤网后，再加1层Hepa滤网。⑤在箱盖适合位置固定珍珠棉，盖上箱盖后，压住、密封Hepa滤网和活性炭滤网。

2.4主要注意事项

装置制作过程中解决密封性问题，风机与箱体的连接处用热熔枪密封，胶带固定密封。滤膜与箱体的连接既要密封，又要便于拆卸。滤网与箱体的连接、滤网与箱盖的接触处用珍珠棉垫层，胶带固定密封，卡入滤网适当。

3 空气净化器功能的效果检验

空气净化器具有实际的功能效果，做到可检测、可衡量。

3.1 检验材料和工具

PM2.5测定采用Dylos 1100pro离子测定仪，在普通居室测定。采用英国PPM公司HTV型甲醛检测仪，在密闭的植物培养室中进行。

3.2 检验原理

Dylos 1100pro离子测定仪，内设采用光阻法原理的高精度激光传感器，适用于空气中各种分散的不溶性微粒大小和数量的检测，能够同时测定10.0 μm和2.5 μm的颗粒数。英国PPM公司HTV型甲醛检测仪采用电化学传感器方法测定空气中甲醛含量（2种设备均由山东农业大学化学院提供）。

3.3 检测方法和效果

3.3.1 PM2.5净化效果

测定进风口和出风口的颗粒数。在室内中度污染水平下，空气中的颗粒水平为28 812和973（每0.01立方英尺大于2.5 μm和10 μm的颗粒数），空气净化器的出风口为2 967和74，计算得到净化效率近似值为89.75%和92.4%.

如果连续测定空气中的颗粒物，连续使用10 h后，空气中的颗粒物仪器指示由68 726下降至13 382，相当于PM2.5由343 μg/m3下降至67 μg/m3，空气质量由严重污染升至良好。具体如表1所示。

3.3.2 甲醛的测定效果

室内甲醛浓度采用棉球蘸取甲醛，在25 m2密闭空间中，持续释放，达到0.5 ppm时，密闭1 h，打开空气净化器，经过1 h的空气净化，降低至0.12 ppm。如果持续使用，效果如表2所示。在使用270 min后，100 g活性炭可以将甲醛由0.28 ppm降至0.08 ppm；而200 g活性炭的使用量可以将甲醛由0.32 ppm降至0.08 ppm。

表1 滤膜对空气质量的影响

表2 活性炭滤膜对甲醛衰减影响

3.4 辅助设备的提供和后加工

自制空气净化器的实用效果体现在功能可调方面，可以根据空气污染源的类型、清除效率进一步调整添加滤膜。清除异味、细菌，可在本净化器基础上添加滤膜；提供负氧离子，可以添加负氧离子发生器。本净化器的功能保障还体现于后续清洁效果方面。空气净化器的清除效果下降主要是滤膜污染，清除功能下降，本装置可以方便地拆卸滤膜，清洗或更换。此外，如果进一步加强清除效果，可以继续添加有效滤膜、添加中滤或者是粗滤。其他个性化功能如定时、风力调控等也可在此基础上灵活方便地添加。

我们设计、自制的空气净化器材料明确、易得、有效，价格低廉，策略清晰，方法简便；可解决PM2.5和甲醛污染的实际问题，并具有功能可调特点，适度兼顾美观。不足之处在于，就像任何制作过程一样，必然消耗一定时间和精力；了解空气净化领域和制作空气净化器都是渐进过程，开始阶段比较生疏，但鉴于本装置的简单、结构清晰，材料易得，在此过程中的所有问题都可以解决。如一些细节问题，箱体开孔，密封，电路系统的制作固定，均可耐心完成。

4 结束语

当前，空气污染比较严重，空气净化器质量参差不齐、用途多样，消费者不易分辨，应在简单、实用、有效的功能主义理念下设计制作空气净化器。我们认为，空气污染不可能有一成不变的清洁方式，要达到真正的净化目的，了解空气质量和净化知识，增强空气质量环保意识具有较大意义。

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〔编辑：张思楠〕

TU834.84

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.137

2095－6835（2017）14－0137－02