基于功能主義的實(shí)用空氣凈化器的開發(fā)策略與實(shí)踐

張世剛

（山東省泰安第一中學(xué)，山東泰安271000）

基于功能主義的實(shí)用空氣凈化器的開發(fā)策略與實(shí)踐

張世剛

（山東省泰安第一中學(xué)，山東泰安271000）

目前，空氣污染嚴(yán)重，市售空氣凈化器效果參差不齊。在實(shí)用、有效的功能主義理念下，設(shè)計(jì)了家用空氣凈化器的制作方案，并進(jìn)行了實(shí)踐。測(cè)試結(jié)果表明，凈化裝置效果明顯，10 h開機(jī)條件下，Hepa濾膜清除PM2.5效率達(dá)到80.5%，270 min內(nèi)，活性炭過濾甲醛效率為71.4%.此外，該裝置具備后續(xù)的空氣清潔質(zhì)量改善功能、清除功能、個(gè)性化外觀設(shè)計(jì)功能。通過該裝置的制作，有助于增強(qiáng)人們的空氣質(zhì)量保護(hù)意識(shí)，維護(hù)個(gè)人健康，培養(yǎng)環(huán)境科學(xué)素養(yǎng)。

活性炭；空氣污染；空氣凈化器；功能主義

隨著社會(huì)工業(yè)化、生活現(xiàn)代化，空氣污染越來越嚴(yán)重。人們?cè)絹碓絻A向于使用空氣凈化器。當(dāng)前市場(chǎng)上空氣凈化器質(zhì)量參差不齊，價(jià)格普遍較高，清除效果也不明確。據(jù)報(bào)道，市面上凈化器的清除效果最弱的和最強(qiáng)的產(chǎn)品能相差5倍。空氣質(zhì)量惡化來源可能是顆粒物、細(xì)菌和各種化學(xué)物質(zhì)等，多數(shù)消費(fèi)者不清楚凈化器的原理，操作使用盲目性大，后續(xù)維護(hù)和效果保障措施欠缺，甚至有質(zhì)量問題，比如電源插頭尺寸不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，消費(fèi)者在使用過程中可能造成接觸不良或接地不良，進(jìn)而發(fā)生火災(zāi)、觸電等危險(xiǎn)。20世紀(jì)早期，現(xiàn)代設(shè)計(jì)領(lǐng)域出現(xiàn)了一個(gè)重要理念——功能主義。功能主義的具體含義就是要在設(shè)計(jì)、制作過程中注重產(chǎn)品的功能性與實(shí)用性，任何產(chǎn)品都必須保障產(chǎn)品功能及其用途，其次才是產(chǎn)品的審美感覺。簡(jiǎn)而言之，功能主義就是產(chǎn)品應(yīng)該由功能引領(lǐng)，在設(shè)計(jì)、制作中體現(xiàn)功能、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。

為了消除有效凈化空氣與空氣質(zhì)量復(fù)雜性的矛盾，有必要自制空氣凈化器。為了充分體現(xiàn)清除功能的作用，我們?cè)O(shè)計(jì)了一臺(tái)基于功能主義的空氣凈化器，具備清除顆粒物和甲醛異物的作用，實(shí)現(xiàn)了凈化裝置與人文素質(zhì)的有機(jī)結(jié)合。以下簡(jiǎn)單介紹了該空氣凈化器開發(fā)策略和制作方法。基于功能主義的空氣凈化器，體現(xiàn)在功能設(shè)定、制作過程、效果檢驗(yàn)、保證和后續(xù)維護(hù)、靈活更新方面，形成了統(tǒng)一的功能整體。

1 明確功能設(shè)定

明確空氣凈化器的功能和達(dá)到的目的。當(dāng)前空氣質(zhì)量問題的原因較多，針對(duì)不同問題，有不同的凈化方式。空氣凈化功能可以體現(xiàn)于清除空氣顆粒（主要是PM2.5），清除家居有毒物質(zhì)（甲醛等）和密閉空間異味，或?yàn)榇龠M(jìn)健康而提供負(fù)氧離子等。針對(duì)當(dāng)前人們比較關(guān)心的空氣質(zhì)量現(xiàn)狀，我們的凈化裝置的清潔目的為清除顆粒物和甲醛等。

2 功能引領(lǐng)的制作策略和方法

2.1 制作原理

空氣凈化器組成部分包括箱體、過濾系統(tǒng)和電路系統(tǒng)。過濾系統(tǒng)中，換氣扇抽動(dòng)空氣進(jìn)入箱體，空氣通過濾膜，濾膜可以阻攔顆粒和甲醛，箱體出風(fēng)為清潔空氣。電路系統(tǒng)為開關(guān)和調(diào)速器。

2.2 制作材料和規(guī)格

所有制作材料易得、有效，可在五金商店和Internet網(wǎng)上購置。具體包括箱體（凈化器主體）1個(gè)，現(xiàn)成儲(chǔ)物箱大小約50 cm×50 cm×50 cm；濾膜設(shè)置2層，前層為蜂窩狀活性炭濾網(wǎng)，在聚氨脂基材上載負(fù)活性炭制成，厚度3 mm，后層為Hepa12濾網(wǎng)，濾膜尺寸約332 mm×252 mm×25 mm；換氣扇1個(gè)，220 V，15 W，尺寸為165 mm×110 mm×175 mm；調(diào)速器1塊，調(diào)節(jié)風(fēng)速用；開關(guān)1塊；密封用材料多種，主要為epe珍珠棉板材，尺寸為100 mm×100 mm×7 mm；3M密封條規(guī)格為45 mm×3 mm，3M自粘型隔音條需要2 m，顏色不限；其他用品包括熱熔槍、電鉆、螺絲刀、膠帶、雙面膠等。

2.3 制作方法和流程

制作方法和流程分為以下5步：①儲(chǔ)物箱前方開口，略小于Hepa濾網(wǎng)；后方開口，放置換氣扇。②固定電路系統(tǒng)。連接開關(guān)、調(diào)速器和換氣扇，箱體后方固定換氣扇，側(cè)方固定開關(guān)和調(diào)速器。③固定活性炭濾網(wǎng)。箱體前方放置濾網(wǎng)，用雙面膠、熱熔膠棒將珍珠棉粘貼于箱體左右內(nèi)側(cè)，作為墊層，目的是卡入濾網(wǎng)，墊層厚度以卡入濾網(wǎng)，密封效果好，又能拆卸為準(zhǔn)。④固定Hepa濾芯。同上述方法，在活性炭濾網(wǎng)后，再加1層Hepa濾網(wǎng)。⑤在箱蓋適合位置固定珍珠棉，蓋上箱蓋后，壓住、密封Hepa濾網(wǎng)和活性炭濾網(wǎng)。

2.4主要注意事項(xiàng)

裝置制作過程中解決密封性問題，風(fēng)機(jī)與箱體的連接處用熱熔槍密封，膠帶固定密封。濾膜與箱體的連接既要密封，又要便于拆卸。濾網(wǎng)與箱體的連接、濾網(wǎng)與箱蓋的接觸處用珍珠棉墊層，膠帶固定密封，卡入濾網(wǎng)適當(dāng)。

3 空氣凈化器功能的效果檢驗(yàn)

空氣凈化器具有實(shí)際的功能效果，做到可檢測(cè)、可衡量。

3.1 檢驗(yàn)材料和工具

PM2.5測(cè)定采用Dylos 1100pro離子測(cè)定儀，在普通居室測(cè)定。采用英國PPM公司HTV型甲醛檢測(cè)儀，在密閉的植物培養(yǎng)室中進(jìn)行。

3.2 檢驗(yàn)原理

Dylos 1100pro離子測(cè)定儀，內(nèi)設(shè)采用光阻法原理的高精度激光傳感器，適用于空氣中各種分散的不溶性微粒大小和數(shù)量的檢測(cè)，能夠同時(shí)測(cè)定10.0 μm和2.5 μm的顆粒數(shù)。英國PPM公司HTV型甲醛檢測(cè)儀采用電化學(xué)傳感器方法測(cè)定空氣中甲醛含量（2種設(shè)備均由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)院提供）。

3.3 檢測(cè)方法和效果

3.3.1 PM2.5凈化效果

測(cè)定進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的顆粒數(shù)。在室內(nèi)中度污染水平下，空氣中的顆粒水平為28 812和973（每0.01立方英尺大于2.5 μm和10 μm的顆粒數(shù)），空氣凈化器的出風(fēng)口為2 967和74，計(jì)算得到凈化效率近似值為89.75%和92.4%.

如果連續(xù)測(cè)定空氣中的顆粒物，連續(xù)使用10 h后，空氣中的顆粒物儀器指示由68 726下降至13 382，相當(dāng)于PM2.5由343 μg/m3下降至67 μg/m3，空氣質(zhì)量由嚴(yán)重污染升至良好。具體如表1所示。

3.3.2 甲醛的測(cè)定效果

室內(nèi)甲醛濃度采用棉球蘸取甲醛，在25 m2密閉空間中，持續(xù)釋放，達(dá)到0.5 ppm時(shí)，密閉1 h，打開空氣凈化器，經(jīng)過1 h的空氣凈化，降低至0.12 ppm。如果持續(xù)使用，效果如表2所示。在使用270 min后，100 g活性炭可以將甲醛由0.28 ppm降至0.08 ppm；而200 g活性炭的使用量可以將甲醛由0.32 ppm降至0.08 ppm。

表1 濾膜對(duì)空氣質(zhì)量的影響

表2 活性炭濾膜對(duì)甲醛衰減影響

3.4 輔助設(shè)備的提供和后加工

自制空氣凈化器的實(shí)用效果體現(xiàn)在功能可調(diào)方面，可以根據(jù)空氣污染源的類型、清除效率進(jìn)一步調(diào)整添加濾膜。清除異味、細(xì)菌，可在本凈化器基礎(chǔ)上添加濾膜；提供負(fù)氧離子，可以添加負(fù)氧離子發(fā)生器。本凈化器的功能保障還體現(xiàn)于后續(xù)清潔效果方面。空氣凈化器的清除效果下降主要是濾膜污染，清除功能下降，本裝置可以方便地拆卸濾膜，清洗或更換。此外，如果進(jìn)一步加強(qiáng)清除效果，可以繼續(xù)添加有效濾膜、添加中濾或者是粗濾。其他個(gè)性化功能如定時(shí)、風(fēng)力調(diào)控等也可在此基礎(chǔ)上靈活方便地添加。

我們?cè)O(shè)計(jì)、自制的空氣凈化器材料明確、易得、有效，價(jià)格低廉，策略清晰，方法簡(jiǎn)便；可解決PM2.5和甲醛污染的實(shí)際問題，并具有功能可調(diào)特點(diǎn)，適度兼顧美觀。不足之處在于，就像任何制作過程一樣，必然消耗一定時(shí)間和精力；了解空氣凈化領(lǐng)域和制作空氣凈化器都是漸進(jìn)過程，開始階段比較生疏，但鑒于本裝置的簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)清晰，材料易得，在此過程中的所有問題都可以解決。如一些細(xì)節(jié)問題，箱體開孔，密封，電路系統(tǒng)的制作固定，均可耐心完成。

4 結(jié)束語

當(dāng)前，空氣污染比較嚴(yán)重，空氣凈化器質(zhì)量參差不齊、用途多樣，消費(fèi)者不易分辨，應(yīng)在簡(jiǎn)單、實(shí)用、有效的功能主義理念下設(shè)計(jì)制作空氣凈化器。我們認(rèn)為，空氣污染不可能有一成不變的清潔方式，要達(dá)到真正的凈化目的，了解空氣質(zhì)量和凈化知識(shí)，增強(qiáng)空氣質(zhì)量環(huán)保意識(shí)具有較大意義。

［1］許佳.功能主義在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中的發(fā)展和演變［J］.東南大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2002，4（09）.

［2］余建榮，寧鋼.論功能主義的歷史地位與現(xiàn)實(shí)意義［J］.藝術(shù)百家，2007（07）.

［3］張?chǎng)雾w，劉超，杜鑫.現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中功能主義的產(chǎn)生和發(fā)展［J］.科技資訊，2008（19）.

［4］張文靜，朱磊，陳以國.空氣凈化器的研究進(jìn)展［J］.醫(yī)療裝備，2016.29（24）.

［5］房金寶，韓宇光，張賢益，等.智能空氣凈化器的設(shè)計(jì)與開發(fā)［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（03）.

［6］何瑋怡.室內(nèi)空氣凈化器的原理與發(fā)展［J］.科技展望，2016（25）.

〔編輯：張思楠〕

TU834.84

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.137

2095－6835（2017）14－0137－02