本發(fā)明具體涉及一種可治理霧霾的新能源空氣凈化裝置，屬于霧霾治理裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

2010年來(lái)我國(guó)gdp總量位居世界第二，gdp年均增長(zhǎng)量為10.8％，但是粗放式的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)模式導(dǎo)致我國(guó)能源資源的大量消耗，大量工業(yè)廢棄物的任意排放使得我國(guó)面臨日益嚴(yán)峻的空氣環(huán)境安全問(wèn)題。目前，由于霧霾的影響，西安中小學(xué)實(shí)行放假措施來(lái)減少外出，環(huán)保廳發(fā)布機(jī)動(dòng)車(chē)尾號(hào)限行措施來(lái)減少汽車(chē)尾氣的排放量，甚至有些城市采取公交、地鐵免費(fèi)乘坐措施來(lái)減少私家車(chē)的使用。這一系列的措施其實(shí)對(duì)人的正常生活有一定的影響。本發(fā)明以“清除霧霾”為主要目的，改善空氣質(zhì)量，提高生活質(zhì)量，最終呈現(xiàn)出一個(gè)綠色環(huán)保、和諧向上的社會(huì)生活環(huán)境。

現(xiàn)有的霧霾防護(hù)治理裝置包括個(gè)人防護(hù)設(shè)施、家庭防護(hù)設(shè)施以及政府投入設(shè)施。

個(gè)體防護(hù)設(shè)施包括防塵口罩、防塵安全帽、隔絕式風(fēng)壓呼吸器、防塵服以及護(hù)膚霜和皮膚清洗液等。

家庭防護(hù)設(shè)施主要包括車(chē)載空調(diào)過(guò)濾器、各種類(lèi)型的室內(nèi)空氣凈化器等。

政府針對(duì)霧霾揚(yáng)塵采取了大型灑水車(chē)、高科技霧炮車(chē)、多功能抑塵車(chē)等。

通過(guò)調(diào)查得到，政府采用的裝備成本高，使用率不高，個(gè)體防護(hù)設(shè)施效率有限，難以真的達(dá)到避霾的效果。最常用的設(shè)備還是空氣凈化器。現(xiàn)有的空氣凈化器產(chǎn)品，多數(shù)用于室內(nèi)等封閉環(huán)境，對(duì)于適合于戶外安裝使用的，可有效治理城市霧霾的空氣凈化器，還沒(méi)有成功的案例。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明目的旨在提供一種可治理霧霾的新能源空氣凈化裝置。

具體的，可治理霧霾的新能源空氣凈化裝置，包括路燈，所述可治理霧霾的新能源空氣凈化裝置還包括太陽(yáng)能風(fēng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)及空氣凈化裝置，所述空氣凈化裝置內(nèi)部設(shè)有利用雨水清洗裝置，凈化裝置套接在路燈支架管上，空氣凈化裝置的濾網(wǎng)上外至下依次為纖維濾網(wǎng)、第一hepa濾網(wǎng)、第二hepa濾網(wǎng)以及冷觸媒濾網(wǎng)，所述空氣凈化裝置的空氣通道的進(jìn)氣位置設(shè)有風(fēng)機(jī)。

進(jìn)一步的，所述空氣凈化裝置表面外部由太陽(yáng)能板構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述可治理霧霾的新能源空氣凈化裝置還包括安裝在路燈支架管上的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置。

其中，所述空氣凈化裝置安裝在路燈支架管的上半部分，所述空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置安裝在路燈支架管的下半部分，所述路燈支架管的直徑由上至下階梯式增大。

進(jìn)一步的，所述太陽(yáng)能風(fēng)能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、風(fēng)光互補(bǔ)充放電控制器、蓄電池、逆變器，太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)均連接風(fēng)光互補(bǔ)充放電控制器，風(fēng)光互補(bǔ)充放電控制器連接蓄電池，蓄電池連接逆變器，蓄電池安裝在地表以下。

進(jìn)一步的，所述第一hepa濾網(wǎng)、第二hepa濾網(wǎng)為復(fù)合濾紙材料制成，所述纖維濾網(wǎng)為復(fù)合式靜電纖維濾網(wǎng)。

本發(fā)明的有益效果在于：

綜上所述，本發(fā)明提供的可治理霧霾的新能源空氣凈化裝置，主要能源來(lái)自太陽(yáng)能與風(fēng)能的清潔能源，本發(fā)明將空氣凈化裝置與太陽(yáng)能風(fēng)能路燈相結(jié)合，在路燈正常工作的同時(shí)由空氣凈化裝置吸附、過(guò)濾再清除空氣中的微塵與有毒氣體，并將干凈的氣體排出。本發(fā)明在空氣凈化器的原理之上，將吸附技術(shù)與hepa高效過(guò)濾技術(shù)相結(jié)合，采用風(fēng)機(jī)將空氣吸至過(guò)濾網(wǎng)面，經(jīng)過(guò)纖維濾網(wǎng)除去空氣中毛發(fā)等物質(zhì)，雙層hepa網(wǎng)可過(guò)濾空氣中大小為0.3微米的懸浮微粒，最后經(jīng)過(guò)冷觸媒濾網(wǎng)降解有毒有害氣體，達(dá)到凈化空氣的效果。本發(fā)明的設(shè)計(jì)以“易拆裝、易更換、成本低”為主旨，整體設(shè)計(jì)像三棱臺(tái)一樣，拼合夾于路燈之上，濾網(wǎng)安裝于固定的槽，更換及其方便，同時(shí)，濾網(wǎng)采用壽命長(zhǎng)的濾網(wǎng)，在保證各項(xiàng)功能高效的前提下，降低經(jīng)濟(jì)成本。本發(fā)明不止可用于路燈，也可用于其他公共設(shè)施，進(jìn)而可達(dá)到大面積清除霧霾的目的。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明可治理霧霾的新能源空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明可治理霧霾的新能源空氣凈化裝置中太陽(yáng)能風(fēng)能聯(lián)合發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明可治理霧霾的新能源空氣凈化裝置中空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

1、路燈，2、支架管，3、太陽(yáng)能風(fēng)能聯(lián)合發(fā)電裝置，4、空氣凈化裝置，5、空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置；

31、太陽(yáng)能電池板，32、風(fēng)力發(fā)電機(jī)，33、風(fēng)光互補(bǔ)充放電控制器，34、蓄電池，35、逆變器；

41、風(fēng)機(jī)，42、出風(fēng)口，43、纖維濾網(wǎng)，44、第一hepa濾網(wǎng)，45、第二hepa濾網(wǎng)，46、冷觸媒濾網(wǎng)，47、污水收集漏斗，48、雨水進(jìn)口，49、太陽(yáng)能板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明：

如圖1所示，本發(fā)明的技術(shù)方案為將路燈1余太陽(yáng)能風(fēng)能發(fā)電裝置3結(jié)合，并在支架管2上安裝空氣凈化裝置4，可選的部件為同樣安裝在支架管2上的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置5。

太陽(yáng)能風(fēng)能發(fā)電裝置3的結(jié)構(gòu)如圖2所示，本發(fā)明采用太陽(yáng)能、風(fēng)能以及家用電三項(xiàng)供電原理，以太陽(yáng)能和風(fēng)能為主，家用電為輔，在節(jié)約能源的前提下，保證本發(fā)明正常運(yùn)行。

太陽(yáng)能風(fēng)能發(fā)電裝置3的主要部件和工作原理為：

太陽(yáng)能電池板31。其作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，或送往蓄電池存儲(chǔ)起來(lái)，或推動(dòng)負(fù)載工作，是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是價(jià)值最高的部分。本發(fā)明中，太陽(yáng)能電池板31安裝在路燈1的支架管2的頂端。

風(fēng)光互補(bǔ)充放電控制器33，，其作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)。

蓄電池34，其作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。一般為鉛酸電池，一般有12v和24v這兩種，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。

逆變器35，由于太陽(yáng)能的直接輸出一般都是dc12v、dc24v、dc48v。為能向ac220v的電器提供電能，需要將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用dc-ac逆變器。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)32的工作原理是：風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，把風(fēng)的動(dòng)能變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機(jī)械能，發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)發(fā)電，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、調(diào)向器、塔管、限速安全機(jī)構(gòu)、整流罩等

風(fēng)輪。集風(fēng)裝置，其作用是把流動(dòng)空氣具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，葉片在風(fēng)的作用下產(chǎn)生升力和阻力，設(shè)計(jì)優(yōu)良的葉片可獲得大的升力和小的阻力。

發(fā)電機(jī)。做功裝置，其作用是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用的發(fā)電機(jī)有三種，即直流發(fā)電機(jī)、同步交流發(fā)電機(jī)和異步交流發(fā)電機(jī)。

調(diào)向器。作用是盡量使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪隨時(shí)都迎著風(fēng)向，從而能最大限度地獲取風(fēng)能。

限速安全機(jī)構(gòu)。作用是保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和功率隨著風(fēng)速的提高而增加，風(fēng)速過(guò)高會(huì)導(dǎo)致風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過(guò)高和發(fā)電機(jī)超負(fù)荷，會(huì)危及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全。限速安全機(jī)構(gòu)的設(shè)置可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)保持基本不變。

塔架。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)架，用以支撐風(fēng)力發(fā)電機(jī)的各部分結(jié)構(gòu)，它把風(fēng)力發(fā)電機(jī)架設(shè)在不收周?chē)系K物影響的高空中，從而有較大的風(fēng)速。塔架的結(jié)構(gòu)有支柱式和桁架式。本發(fā)明中風(fēng)力發(fā)電機(jī)32可直接連接在路燈1上或安裝在路燈1的側(cè)旁。

空氣凈化裝置4上設(shè)置了風(fēng)機(jī)41，風(fēng)機(jī)41吸入的空氣凈化后從出風(fēng)口42排出。清潔濾網(wǎng)時(shí)，雨水從雨水進(jìn)口48進(jìn)入，經(jīng)過(guò)四層濾網(wǎng)43、44、45、46，由47將污水收集后順著支架管2導(dǎo)入下水道。為了不影響人的正常生活以及保護(hù)裝置不受到人的破壞，故將空氣凈化裝4置設(shè)定在路燈1高度一半之上，同時(shí)將空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置5設(shè)定在路燈1高度一半之下，具體高度需視情況而定。為了穩(wěn)定重心，將路燈支架管2下部直徑設(shè)計(jì)為大于上部直徑，蓄電池34埋藏于地表之下，不影響路燈的重心。

在濾網(wǎng)選擇方面，以吸附技術(shù)與hepa高校過(guò)濾技術(shù)為原理，選用纖維濾網(wǎng)43、第一hepa濾網(wǎng)44、第二hepa濾網(wǎng)45以及冷觸媒濾網(wǎng)46。纖維過(guò)濾網(wǎng)43主要過(guò)濾毛發(fā)等較大物體，第一hepa濾網(wǎng)44、第二hepa濾網(wǎng)45由非常細(xì)小的有機(jī)纖維交織而成，對(duì)微粒的捕捉能力較強(qiáng)，孔徑微小，吸附容量大，凈化效率高，針對(duì)0.3微米的粒子凈化率為99.97％，故經(jīng)過(guò)此過(guò)濾網(wǎng)的空氣基本不攜帶微塵，而最后一層冷觸媒過(guò)濾網(wǎng)46可過(guò)濾空氣中的惡臭、毒氣、煙氣等有害氣體。

當(dāng)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀檢測(cè)到外界空氣指數(shù)高于100μg/m3時(shí)，位于路燈支架管內(nèi)的風(fēng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，吸附、過(guò)濾并清除空氣中的微塵與有毒氣體，并將干凈的氣體排出。

至于濾網(wǎng)的更換，當(dāng)霧霾預(yù)警信號(hào)在黃色之上時(shí)，每隔一個(gè)月更換一次，在黃色等級(jí)之下時(shí)，視情況延長(zhǎng)更換期。

本發(fā)明立足于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，力求能夠解決該問(wèn)題，達(dá)到大面積清除霧霾的目的，改善空氣質(zhì)量，提高生活質(zhì)量，最終呈現(xiàn)出一個(gè)綠色環(huán)保、和諧向上的社會(huì)生活環(huán)境。

以下是本發(fā)明的空氣凈化裝置4的部分設(shè)計(jì)過(guò)程：

本發(fā)明采用三個(gè)風(fēng)機(jī)41在裝置內(nèi)部同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行，風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量為530m³/h，先只運(yùn)行一個(gè)風(fēng)機(jī)，考慮風(fēng)量損耗，裝置的出風(fēng)量為400m³/h。

凈化標(biāo)準(zhǔn)：

式中：q-裝置出風(fēng)量，m³/min

s-適用面積，m³

h-高度，m，取2.5m

根據(jù)國(guó)際凈化標(biāo)準(zhǔn)，要求凈化機(jī)在單位時(shí)間(1小時(shí))及匹配面積內(nèi)不低于5次以上的空氣循環(huán)，即一臺(tái)凈化機(jī)每12分鐘內(nèi)將所標(biāo)稱(chēng)的整個(gè)室內(nèi)空間的空氣循環(huán)過(guò)濾一次。

計(jì)算得：

裝置在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，適用面積最大為32m²

不同污染等級(jí)下適用面積-潔凈空氣量關(guān)系式系數(shù)計(jì)算結(jié)果如表1所示；

表1

要使32m2的面積被裝置完全凈化，cadr應(yīng)取最大值，即重度污染下的cadr值，

因此，計(jì)算得：

過(guò)濾速度

qf＝qnc1c2c3c4c5

式中：qf-過(guò)濾速度，m³/(m²·min)

qn-標(biāo)準(zhǔn)氣布比，本文中裝置過(guò)濾的是霧霾，主要成分有so2、氮氧化物、可吸入顆粒物，取1.0m³/(m²·min)

c1-考慮清灰方式的系數(shù)，本文裝置針對(duì)清灰目前采用單純反吹風(fēng)，取0.6

c2-考慮氣體初始含塵濃度的系數(shù)

c3-考慮要過(guò)濾的粉塵粒徑分布影響的系數(shù)，查表可得，取0.8

c4-考慮氣體溫度的系數(shù)，查表取1.0

c5-考慮氣體凈化質(zhì)量要求的系數(shù)，以?xún)艋髿怏w含塵量估計(jì)，將霧霾凈化到空氣質(zhì)量指數(shù)100以下，含塵濃度大于30mg/m3，c5取1.0空氣質(zhì)量指數(shù)100～150，可吸入顆粒物濃度75～115，c2取0.82

qf＝1×0.6×0.82×0.8×1×1＝0.3936

空氣質(zhì)量指數(shù)150～200，可吸入顆粒物濃度115～150，c2取0.8

qf＝0.384

空氣質(zhì)量指數(shù)200～300，可吸入顆粒物濃度150～250，c2取0.6

qf＝0.288

空氣質(zhì)量指數(shù)300～400，可吸入顆粒物濃度250～350，c2取0.3

qf＝0.144

空氣質(zhì)量指數(shù)400～500，可吸入顆粒物濃度350～500，c2取0.1

qf＝0.048

空氣凈化器阻力計(jì)算

本凈化器采用的是機(jī)械式物理吸附的方法去除有害氣體，凈化流程如下：空間氣體→風(fēng)機(jī)→濾層→組合濾器→排出。由此可知，混合氣體除了要克服通道的阻力以為，主要的是要克服濾層、組合濾器的阻力。通道中的各種阻力相對(duì)于濾層和組合濾器的阻力來(lái)說(shuō)比較小，同時(shí)很難估算。凈化器的總阻力應(yīng)為空氣進(jìn)出凈化器的局部阻力與凈化單元總阻力之和.經(jīng)計(jì)算，空氣進(jìn)出凈化器的局部阻力與凈化單元總阻力相比較小，此處阻力往往忽略不計(jì)。因此，凈化器的總阻力即為凈化單元總阻力。

濾網(wǎng)阻力

δpf＝ζfμvf/60

式中：ζf-清潔濾料的阻力系數(shù)，m-1

μ-空氣的動(dòng)力粘度，pa·s

vf-過(guò)濾風(fēng)速

據(jù)有關(guān)資料介紹，在流速20cm/s以下，其壓力損失不超過(guò)75pa，估算時(shí)取100pa。

δpf＝140pa

組合濾器的壓力損失。本文中裝置選用了四種濾網(wǎng)的組合濾層進(jìn)行過(guò)濾，裝置屬于hepa過(guò)濾器，hepa過(guò)濾網(wǎng)選用的是超高效復(fù)合濾紙材質(zhì)的，效率為99％～99.7％，阻力約為30～50pa，因此，hepa過(guò)濾網(wǎng)阻力約為100pa，纖維濾網(wǎng)選擇復(fù)合式靜電纖維濾網(wǎng)，其阻力約為10pa，冷觸媒濾網(wǎng)的阻力約為30pa，空氣凈化器中的組合濾器的氣體穿透厚度大約為200mm，據(jù)估算氣體流經(jīng)組合濾器時(shí)的流速不大于/7.0sm，因而在空氣凈化器動(dòng)力性能設(shè)計(jì)時(shí)取組合濾器的壓力降為100pa。因而，對(duì)凈化器總的壓力降估算時(shí)取300mpa。

由于結(jié)構(gòu)尺寸的限制，濾器中凈化材料的堆積厚度應(yīng)不超過(guò)150mm，因而設(shè)計(jì)時(shí)組合凈化濾器的阻力取200pa。綜上所述，氣體通過(guò)濾層和濾器的總阻力初步確定為300pa，考慮到流道阻力、間隙等處的壓力損失，空氣凈化器的風(fēng)機(jī)全壓設(shè)計(jì)值取為500pa。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。