随着国民经济的增长，人们的消费水平也日益提高，室内空气污染问题得到越来越多的关注。据某幼儿园、写字楼、家庭居室等180余户的调查，依据GB/T 18883-2002《室内空气质量》国家标准判定，室内空气质量合格率仅为34.7%，污染问题主要集中在可吸入颗粒物、甲醛、苯、氨、TVOC、微生物等[1]。作为室内空气净化类家用电器，空气净化器近些年呈现井喷式的爆发，但不少国内企业入行晚，研发实力薄弱，导致其产品质量参次不齐。目前，空气净化器现行国家标准主要有GB 4706.45-2008《家用和类似用途电器的安全 空气净化器的特殊要求》、GB/T 18801-2015《空气净化器》和GB 21551.3-2010《家用和类似用途电器的抗菌、除菌、净化功能空气净化器的特殊要求》。作为评价空气净化器对颗粒物、甲醛等目标污染物净化能力的洁净空气量（CADR），除菌能力的除菌率[2]等主要性能均需要在30m³试验舱中进行检验。因此，研制30m³试验舱对于评测空气净化器净化性能质量，提高产品质量有着十分重要的现实意义。
1.空气净化器洁净空气量检测方法
空气净化器净化颗粒物、甲醛、甲苯等污染物的CADR试验过程如下：
1）稳定的温度、相对湿度、本底浓度等试验条件符合标准要求；
2）向试验舱内注入定量的目标污染物，先后进行自然衰减测试和总衰减测试，直到达到规定的测试时间停止实验；
3）自然衰减测试过程中，待测样机处于停止工作状态，总衰减测试过程中，待测样机处于最高净化状态；
4）按标准要求时间短，测量试验舱内污染物浓度，并对试验数据进行线性拟合分别获得自然衰减系数kn和总衰减系数ke；
5）通过数据运算，进而获得洁净空气量Q（mg/m³）[3]，具体如公式（1），其中V代表试验舱容积（m³）。
2.空气净化器30m³试验舱的设计
30m³试验舱的研制涉及空气调节、材料、生物、化学、机械、电气等多个学科、多个专业，是一项复杂的系统性工程。不同于高、低温湿热试验箱运行时，恒温恒湿空调机组直接与试验箱内部循环进行湿量、热量交换[4]，30m³试验舱属于高度密闭型试验舱[5]，开始试验后，便不能与恒温恒湿空调机组进行气流上的湿热交换。结合GB/T 18801-2015《空气净化器》国标要求，本文所述30m³试验舱整体采用内外舱嵌套式设计，主要由内外舱主体、空气净化系统、温湿度控制系统、空气循环系统、数据监控系统等组成。具体原理见图1。
2.1 内外舱主体
内舱为试验测试主体，内部尺寸长*宽*高=3.5m*3.4m*2.5m，整体由不锈钢框架组建，四壁采用钢化玻璃，顶板以及地板采用不锈钢，舱体拼接缝隙处采用聚四氟乙烯条及硅酮密封胶密封。顶部中央设有直径1.2m的搅拌风扇，用于混合污染物气体；侧方离地1.5m，距后壁0.4m处设有一循环风扇，便于试验过程中空气的循环；送样口和采样口总计8个，用于不同污染物的注入和采集。另外，试验舱内部还设有照明装置、紫外消毒灯、电源插座等。外舱采用防火、隔热的岩棉板搭建，用于保证外舱环境处于恒温环境，降低由于内外舱热交换对内舱温湿度的影响，进而保证舱内污染物的稳定性。
2.2 空气净化系统
为满足试验舱本底浓度的要求，试验舱配置的空气净化系统包含两套组合式过滤模块，主要由中、高效过滤器、风机、活性炭过滤器等组成，分别位于送风管道和排风管道中，前者结合空气循环系统中的内循环操作模式，可有效净化、吸附试验舱内部的污染物，为试验舱提供符合标准要求的洁净空气；后者结合换气操作模式，可有效保证试验舱排出的气体符合环保排放要求，减少大气环境污染。其中，中效过滤器、高效过滤器主要用于过滤粒径1μm以及0.3μm以上的颗粒物；而活性炭过滤器主要用于吸附分解甲醛、苯、TVOC等气态有机污染物[6]。
2.3 温湿度控制系统
温湿度控制系统用于调节试验舱的温度以及相对湿度，由蒸发器、加热器、加湿器、变频风机等组成。选用恒温恒湿机组制冷量5KW，制热量4.5KW，加湿量5kg/h，风量3000m³/h，控制原理图如图2所示。以试验舱的回风温度、湿度作为基准点，控制器实时检测并将其与设定的温度、湿度进行对比，通过执行PID算法[7]，自动调节压缩机（降温、除湿），加热器、加湿器的输出功率，进而实现试验舱的恒温恒湿控制。
2.4 空气循环系统
空气循环系统包含换气、内循环、外循环等三种模式。换气是指气流从新风阀经内舱送风阀、内舱出风阀、排风阀、组合式过滤模块至排风管道，主要用于试验结束后的排出残余污染物；内循环是指恒温恒湿空调结合组合式过滤模块与内舱形成循环系统的过程，在此过程中，新风阀、排风阀关闭，内舱送风阀、内舱出风阀、回风阀打开，主要用于试验开始前的调节内舱温度、相对湿度、以及本底浓度阶段；外循环是指恒温恒湿空调结合组合式过滤模块与外舱形成循环系统的过程，在此过程中，新风阀、排风阀、内舱送风阀、内舱出风阀、关闭，外舱送风阀、外舱出风阀、回风阀打开，主要用于试验进行时的外舱保温。
2.5 数据监控系统
结合空气净化器检测试验过程，为提高检测效率，试验舱应用PLC控制器、HMI触摸屏等自动化技术实现了对终端器件的集中监控，包含试验内外舱的温湿度、待测样机的能耗数据采集，搅拌风扇、循环风扇、照明装置、消毒灯、阀门、风机等的集中控制，系统集成图如图3所示。
（THE END）
,
