【中國制冷網(wǎng)】對于經(jīng)常遭遇霧霾重污染的市民來說，空氣凈化器已經(jīng)是z*不陌生的家用電器?，F(xiàn)在市場上的各種凈化器都用醒目的數(shù)字標(biāo)示出自己對細(xì)顆粒物PM2.5的強(qiáng)大清除能力，但對于油漆等產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物，卻紛紛選擇了“低調(diào)”。

　　清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)科學(xué)系的5位本科女生在老師的指導(dǎo)下，研發(fā)出了一款“基于熱再生的壁掛式空氣凈化器”。這臺空氣凈化器不僅能高效率過濾揮發(fā)性有機(jī)物，甚至還能通過熱脫附實現(xiàn)自我“排毒”，讓過濾網(wǎng)重復(fù)利用，大大降低凈化器使用成本。該成果日前獲得了第三十四屆清華大學(xué)“挑戰(zhàn)杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技競賽的特等獎，并已經(jīng)申報了國家專利。

　　屋里空氣竟然比霧霾還毒

　　孫佳琦、林琳、施雨晨都是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的本科生。她們2013年進(jìn)入大學(xué)后，研究的不是蓋大樓起鋼梁，而是怎樣讓大家住得更節(jié)能、更舒服。那一年的北京，PM2.5已經(jīng)深入人心，年初的一場霧霾重污染讓空氣凈化器空前熱銷。

　　到了2015年秋天，進(jìn)入大三的她們開始上一門名為《室內(nèi)化學(xué)污染控制》的課程，授課老師莫金漢深入淺出講述了寫字樓、住宅里的空氣質(zhì)量問題。“室內(nèi)裝修材料往往會釋放出大量揮發(fā)性有機(jī)物和甲醛等污染物，很多時候屋里的空氣比外面還要糟糕，還不如去外面吸霾。”孫佳琦說當(dāng)時她和同學(xué)們都非常驚訝，“為什么不用空氣凈化器呢？”她們反問道。

　　系里的實驗室從市場上采購了一些空氣凈化器用作研究，她們研究了一番后發(fā)現(xiàn)問題不少，“s*先凈化器的功能主要都集中在了對付PM2.5上，而針對揮發(fā)性有機(jī)物的功能‘低調(diào)’了許多；其次凈化器大多采用活性炭吸附法，由于吸附容量有限，需頻繁更換過濾網(wǎng)，否則吸飽了甲醛的活性炭不斷滿溢釋放，反而成了毒源。”她們聚在一起討論后，決定自己研發(fā)一臺專門針對揮發(fā)性有機(jī)物的空氣凈化器，“凈化能力高效，并且要成本低廉，可重復(fù)使用。”

　　第一代產(chǎn)品

　　風(fēng)量小樣子“丑”

　　說干就干，幾位女生迅速行動起來。有人負(fù)責(zé)調(diào)研，有人負(fù)責(zé)模塊編程，有人負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)計。要實現(xiàn)成本低廉，z*好的辦法就是讓過濾材料循環(huán)利用。學(xué)生們在查閱資料后發(fā)現(xiàn)，對吸附材料進(jìn)行加熱可以實現(xiàn)“脫附”效果——即污染物脫離過濾材料，溫度越高，脫附速度越快。

　　至于實現(xiàn)高效的凈化能力，那就得看風(fēng)機(jī)功率和凈化材料了。尤其是后者，目前市面上的凈化器大多采用的是活性炭。有沒有更好的？她們找到了即將讀研從事相關(guān)領(lǐng)域研究的大四學(xué)姐肖儒。肖儒愉快地應(yīng)下了這個任務(wù)，她找來了分子篩、硅膠、全碳?xì)饽z等多種吸附材料，開始反復(fù)實驗、比較。

　　兩個月的忙碌過后，第一代空氣凈化器出爐。用孫佳琦的話說“這個機(jī)器真的不怎么好看”，以至于這些女生在裹上保溫殼前用手機(jī)拍了幾張照片后再也不想舉起鏡頭。不過不管怎么樣，這是姑娘們來之不易的成果，它的外殼采用了有機(jī)玻璃，整個系統(tǒng)由電子控制模塊、電加熱模塊、風(fēng)機(jī)、閥門等部件組成。凈化功能挺齊全，就是風(fēng)量太小，遠(yuǎn)低于目前市面上的主流產(chǎn)品，“主要是有機(jī)玻璃外殼密封性不好，有些漏風(fēng)，另外熱脫附時的加熱均勻性也有問題。”施雨晨說。

　　家人鼓勵

　　“凈化器全靠你們了”

　　第一代產(chǎn)品問世，姑娘們沒有沾沾自喜，迅速意識到了問題，開始了全力改進(jìn)開發(fā)第二代凈化器。

　　位于清華二校門東北側(cè)的土木工程館見證了清華的悠久歷史，它的外墻上附著碧綠的一層爬山虎，墻內(nèi)的其中一間小屋就是姑娘們“追求綠色”的實驗室。實驗室里有一個大約3立方米的玻璃罩，反復(fù)的污染物吸附實驗就在這里進(jìn)行。玻璃罩內(nèi)裝有專門的甲醛發(fā)生器，雖然閉合艙門時全密封，但打開時依然會有氣體溢出。細(xì)心的實驗室工作人員給她們裝上了一臺功率強(qiáng)大的空氣凈化器。

　　為了測試吸附材料的z*佳效果，肖儒通過導(dǎo)師聯(lián)系上了清華化工系的博士生，他們有強(qiáng)大的實驗設(shè)施和能力，原材料也比較齊全。截至記者發(fā)稿，肖儒說對于材料的實驗還在進(jìn)行中，目前已有的測試下來，活性炭的吸附功能確實是z*好的，“看來凈化器廠家都很有眼光。”肖儒對記者笑道。

　　對于機(jī)器的外殼也進(jìn)行了完善，改成了金屬殼體，密封性大大增強(qiáng)，通風(fēng)量也得到了顯著提高。在研發(fā)中，團(tuán)隊還吸收了一位新成員韓典杉，她負(fù)責(zé)加熱速率的研究實驗。姑娘們告訴記者，她們研發(fā)空氣凈化器已經(jīng)引起了家人的關(guān)注，“好多親戚說，以后家里用的凈化器就靠我們了。”孫佳琦說。

　　歷經(jīng)4個月的全力技術(shù)攻關(guān)，第二代“基于熱再生的壁掛式空氣凈化器”終于問世，一舉奪得了今年清華“挑戰(zhàn)杯”的特等獎。

　　運(yùn)行費(fèi)用

　　僅為普通凈化器的1/6

　　記者在實驗室見到了這臺二代空氣凈化器。與普通空氣凈化器有一個進(jìn)風(fēng)口和一個出風(fēng)口不同，這臺凈化器有一個進(jìn)風(fēng)口和兩個出風(fēng)口，每個風(fēng)口直徑約5厘米，可以使用跟空調(diào)類似的軟管連接室內(nèi)外。孫佳琦說，一個進(jìn)風(fēng)口主要是進(jìn)室內(nèi)風(fēng)，兩個出風(fēng)口一個面向室內(nèi)吹出潔凈的空氣，一個則面向室外排污。

　　孫佳琦說，這臺凈化器共有4種工作模式。在凈化模式下，室內(nèi)空氣在密閉艙的空氣凈化部分及室內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，吸附材料對室內(nèi)空氣進(jìn)行吸附凈化；熱再生模式和排污模式則通常連貫使用，空氣被加熱，加熱后的空氣經(jīng)過吸附材料，促進(jìn)吸附材料中的揮發(fā)性有機(jī)物及甲醛脫附。然后開啟風(fēng)機(jī)，關(guān)閉加熱部件，污染物從室外出風(fēng)口排出；z*后一種就是這臺凈化器獨(dú)特的新風(fēng)模式，室外新風(fēng)經(jīng)過過濾模塊凈化后引入室內(nèi)，可有效提升室內(nèi)空氣品質(zhì)。“整臺機(jī)器兼具了新風(fēng)機(jī)和空氣凈化器的雙重功能。”

　　她們做了實驗，吸附材料對于甲醛的一次通過吸附率達(dá)30%，循環(huán)吸附則接近于除盡。凈化器使用加熱裝置對吸附材料進(jìn)行脫附，可以快速排盡污染物，只需大約150分鐘就能基本恢復(fù)全新的凈化能力。此外這臺凈化器也非常省錢，根據(jù)風(fēng)機(jī)耗電、加熱耗電、濾網(wǎng)購買等綜合測算，其全年運(yùn)行費(fèi)用只有普通空氣凈化器的大約六分之一。

　　在研發(fā)取得重大突破后，團(tuán)隊及時為空氣凈化器申報了國家專利，但她們對于空氣凈化器的研發(fā)之路并未停止，肖儒還在不斷嘗試新的吸附材料，力求達(dá)到更好的空氣凈化效果。其他同學(xué)則在機(jī)器本身上下功夫，用更好的密封性、更科學(xué)的風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)來實現(xiàn)更大的通風(fēng)量。記者了解到，目前已經(jīng)有廠家對她們的空氣凈化器表達(dá)了濃厚的興趣。