壁挂式新风净化系统专利技术综述

蔡立群

摘要：目前随着室外雾霾日益严重，人们对空气质量的要求也越来越高，为了改善居住空间的空气质量，新风净化系统应运而生。新风净化系统主要可分为中央管道新风系统、单体新风系统（如壁挂式新风净化系统）。壁挂式新风净化系统由于安装方式简单，后期维护成本低，因此越来越受人们的青睐。本文通过研究目前全球壁挂式新风净化系统的专利文献，将有助于人们了解壁挂式新风净化系统的基本发展态势、应用前景以及改进方向。

关键词：壁挂式；新风；净化；专利

中图分类号：TU834.8 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）18-0058-03

Summary of Patent Technology of Wall-mounted Fresh Air Purification System

CAI Liqun

Abstract： As the outdoor haze becomes more and more serious， people's demands for air quality are getting higher. In order to improve the air quality of living space， the fresh air purification system has emerged. The fresh air purification system can be mainly divided into the central fresh air system and the unitary fresh air system， such as the wall-mounted fresh air purification system. The wall-mounted fresh air purification system is more and more popular because of its simple installation and low maintenance costs. In this paper， by studying the patent documents of the wall-mounted fresh air purification system in the world， it will provide the proposal for the basic development trend， application prospects and improvement direction of the wall-mounted fresh air purification system.

Key words： wall-mounted； fresh air； purification； patent

1 引言

由于現代建筑的门窗的密闭性越来越好，室内的空气难以与外界流通，时间长了会造成室内空气质量的严重下降，居室内的有害气体或者粉尘排除量小。这些有害气体主要包括：甲醛、苯、二手烟以及流感性传染病毒和细菌等，都会危害人体健康。室内的空气质量直接影响着人们的生活质量，而通风换气是提高室内空气质量的最直接和最有效的方法，也成了改善居住环境和提高生活质量的必要手段。欧洲一些发达国家已经把住宅通风规定为强制执行的条款。但是室外空气污染指数居高不下，直接开窗通风无疑会将室外的污染空气引进室内。因此，为了改善居住空间的空气质量，新风净化系统应运而生。新风净化系统按安装方式主要可分为中央管道新风系统和单体新风系统（如壁挂式新风净化系统），而中央管道新风系统的安装造价比较高，安装较复杂，且主机体积较大，对安装位置的高度有一定的要求，另外需要在室内顶部或者地板铺设管路，不适合已完成装修的居室，也不适合面积较小的户型安装。因此，无须复杂管道工程，安装方式简单，无论装修前后都可以安装，后期的维护成本也十分低廉的壁挂式新风净化系统越来越受人们的青睐。

2 壁挂式新风净化系统概况

壁挂式新风净化系统采用壁挂式靠外墙安装的方式，一方面把室内污浊的空气排出室外，另一方面把室外新鲜的空气经过杀菌、消毒、过滤等措施后，再输入到室内，让房间里每时每刻都是新鲜干净的空气。壁挂式新风净化系统主要可分为单向送风和双向换气两种类型。单向送风：通过风机将室外空气引入室内空气，让房间内形成正压，让室内空气在正压条件下，通过门窗的缝隙排出，以此形成室内外循环。单向送风的结构为单通道，单风机，风机单向运转。双向换气：通过风机将室外空气引入室内空气，同时也可以通过风机将室内空气排出室外。双向换气的结构可以为单通道，单风机，风机为双向运转；也可以为双管道，双风机。壁挂式新风净化系统一般包括净化结构、控制模块、风机，还可以包含热交换结构、除湿结构等。目前常用的净化方式有活性炭吸附、静电除尘、HEPA高效过滤、臭氧净化、紫外杀菌、光触媒催化等；常用的热交换方式有单通道蓄热、双通道室内外热交换等。智能控制的参数主要有温度、湿度、空气质量（二氧化碳、PM2.5、甲醛等）[1-2]。

3 壁挂式新风净化系统技术发展状况

3.1 壁挂式新风净化系统技术分解

壁挂式新风净化系统的技术发展，主要分为结构和控制两大部分，其中结构上主要是对净化方式、热回收方式、湿度处理方式上的改进，控制上主要是对温度、湿度及空气质量的控制改进。目前的研究重点则主要集中在采用何种净化方式才能达到更好的空气质量、采用何种温湿度处理方式才能达到更舒适的温湿度环境以及如何控制新风净化系统以实现节能。

3.2 全球申请量年度分布

图1显示了壁挂式新风净化系统全球申请量的年度分布，上面曲线显示了全球范围内壁挂式新风净化系统申请量的年度分布，下面曲线则显示了在中国范围内壁挂式新风净化系统申请量的年度分布。

从图1可以看出，在全球范围内，壁挂式新风净化系统专利申请量总体呈上升趋势。虽然早在1972年就已经出现了壁挂式新风净化系统，但直到1983年，申请量才开始逐渐上升，1983—1994年的申请量变化不大，这一阶段的申请量呈现平缓增长趋势；1995—2010年这一阶段的申请量有了较大的变化，进入了较快增长的时期；2011—2016年这一阶段申请量飞速增长，进入了高速发展时期，这说明壁挂式新风净化系统的产业需求越来越大。而关于中国国内的专利申请，由于国内相关研究起步较晚，直到1994年才出现两项关于壁挂式新风净化系统的专利，但2003年后中国国内申请数量开始逐步增长，到2010年后开始飞速增长，且2010年后的全球申请大部分来源于中国，其主要原因在于国内对新技术的研发、对知识产权的重视以及国内空气质量的日渐恶化，让中国的企业以及研究院所越来越重视壁挂式新风净化系统技术领域的技术研发，同时也说明中国市场对壁挂式新风净化系统需求越来越大。

3.3 申请来源国家/地区分布

专利申请的技术来源国家/地区分布可以反映出各企业、研究团体、个人在壁挂式新风净化系统技术领域的研发水平以及研发能力。截至2017年3月31日，统计壁挂式新风净化系统技术领域全球专利申请的来源国家/地区分布如图2所示。

从图2可以看出，专利申请主要来源于中国，中国申请量占全球申请总量的53%，其主要原因在于我国工业经济的飞速发展，导致空气质量的日益恶化，为了人们的健康，新风净化系统的需求也越来越大；其次申请量较多的是日本和欧洲，各占全球申请总量的18%和15%，这主要由于全球的空气质量日渐下降，特别是工业发达的地域，因此越来越多的企业、科研院所以及个人将研发投入到该领域。

3.4 壁挂式新风净化系统技术发展演进

图3是通过对壁挂式新风净化系统各个技术分支每个发展阶段进行梳理得到的年代演进图。从图3可以看出壁挂式新风净化系统在发展初期（即1985年以前），专利仅涉及利用HEPA高效过滤器对空气中的颗粒物进行过滤。1985—1995年，出现了各种新型的过滤方式，如活性炭吸附、静电除尘、紫外杀菌等。因此，企业、科研院所以及个人研发人员将新型的过滤方式运用到了壁挂式净化系统中，上述过滤方式的运用不仅可以对空气进行除尘，还可以对空气进行杀菌消毒。此外，在引入新风改善室内空气质量的同时，会对室内的温湿度造成影响，为了更好地满足人们对舒适度的要求并实现节能，企業、科研院所以及个人研发人员还研究了如何利用壁挂式新风净化系统调节空气的温湿度以及如何进行热回收，研究人员意识到了室内排气温度与室外送风温度有一定的温度差，可以利用室内外温度差回收空气中的热量，以满足人们对温度的需求，因此，针对不同类型的壁挂式新风净化系统研究出了不同的热回收方式，即单通道蓄热方式和双通道热交换方式。在这一阶段，自动控制领域也开始发展，为了使壁挂式新风净化系统的使用更加智能化，研究人员还研究了如何根据温湿度以及空气质量去控制壁挂式新风净化系统。1995—2005年，进一步出现了新的净化方式以及除湿方式，还涉及控制方法的进一步完善等，这些都与新型材料的发展密切相关。在2005年之后，研究方向主要是对净化方式的多级组合（即如何提高过滤效率），各种温湿度处理的组合，以及如何实现更精细化的控制。

4 结论

本文详细梳理了壁挂式新风净化系统的分类，对壁挂式新风净化系统领域的专利申请量的年度变化、技术来源国、技术发展趋势进行分析。通过上述分析可以看出，壁挂式新风净化系统的研究起点并不高，且其中的净化方式与新型材料领域相关，智能控制与电学、安装方式与建筑等领域相关，因此，上述几个领域的发展与壁挂式新风净化系统的发展密不可分。此次对壁挂式新风净化系统的技术梳理，将有助于人们了解壁挂式新风净化系统的基本发展态势、应用前景以及改进方向。

参考文献：

[1] 姚仲鹏.空气净化原理、设计与应用[M].北京：中国科学技术出版社.2014：401-405.

[2] 黄翔.空调工程[M].北京：机械工业出版社.2014：84-85.