具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

请参考图1至图13。

本具体实施例公开了一种多功能室内空气净化装置，包括：

空气质量监测系统1，包括甲醛探测器、TVOC探测器、CO₂探测器、CO探测器、氨探测器、PM2.5探测器、细菌探测器、病毒探测器以及测氡仪，用于实时监测室内环境中的污染物浓度，并将监测数据实时发送至控制系统10；其中测氡仪采用南华大学研制的NRL系列测氡仪，相较于市场上其它同类型的测氡仪，该测氡仪具有温湿度自动补偿、快响应和无需更换干燥管的特点，使得室内空气净化装置可以适应温湿度有较大变化的环境，能够及时监控环境氡浓度的变化，并且实现长期无人值守下正常工作。

吸附过滤系统，用于对环境中污染物吸附过滤，设有吸附空气预冷器2、吸附炭床3以及高压风机5；吸附空气预冷器2用于对流经其内部的气体进行降温；吸附炭床3用于吸附进入其内部的室内空气中的污染物。

吸附炭床3设置有吸附炭床温度探测器23，吸附炭床温度探测器23可以为热电偶或/和光纤温度传感器。

加热系统，用于对吸附炭床3吸附气态污染物饱和后的加热，设有加热组件；加热组件为间隙设置于吸附炭床3外部的外置电加热器6，和/或加热组件为微波加热器16；加热组件的最高加热温度为200℃-250℃，气态污染物中的细菌、病毒等有害微生物在加热的过程中被高温灭活。

微波加热器16与吸附炭床3贴合设置，且微波加热器16包括微波发生器、谐振腔和微波控制器，使用微波加热器16对吸附炭床3进行加热时，加热时间只需30min。

外置电加热器6包括设置有进风孔91的外环、呈辐射状的多组加热金属片93以及设置有出风孔92的内环；加热金属片93长度方向的一端与外环连通，另一端与内环连通，风能够通过出风孔92从内环外壁的一侧流向内环内壁的一侧。

如图11、12所示，外环朝向金属加热片93的一侧设置有通孔，气体由进风孔91进入外环内，由于金属加热片93延伸至外环内，进入外环内的气体被金属加热片93分开，通过通孔沿着金属加热片93流向内环，在流向内环的过程中，气体沿内环的外壁向下流向吸附炭床3，如此，使得气体能够与金属加热片93充分接触，提高气体加热效率。

请如图13所示，作为一种优选的实施方式，在内环上设置有出风孔92，以使得风能够通过出风孔92从内环外壁的一侧流向内环内壁的一侧。气体在流向内环的过程中，一部分气体沿内环的外壁向下流向吸附炭床3，另一部分气体进入内环内部，并由内环的出风孔92流出至吸附炭床3，如此设置，进一步提高了加热效率。

解吸系统，设有真空泵8、节流阀13，节流阀13用于控制吸附炭床3进气口的流速，使吸附炭床3处于0.04MPa负压状态，以抽取吸附炭床3内的高浓度气态污染物和水分。

通过解吸工艺的改进，将解吸再生效率提高一倍，即5小时至2.5小时。

控制系统10，用于根据空气质量监测系统1所传递的数据控制吸附过滤系统、加热系统、解吸系统以及转储滞留系统工作；

空气质量监测系统1、吸附过滤系统、加热系统、解吸系统以及转储滞留系统均与控制系统10连接。

吸附炭床3结构包括位于内部中间位置的吸附材料、包裹于吸附材料外部的耐高温层、包裹于耐高温层外的绝热层以及设置于绝热层外部的外壳。

吸附材料可以为活性炭材料，也可以为石墨烯与活性炭的复合材料，复合材料由氧化石墨烯通过水热法与活性炭复合，形成多级孔洞结构，氡吸附系数小于或等于6.1L/g，复合材料中石墨烯在活性炭基体上的负载量小于或等于5％。

在使用本具体实施例提供的多功能室内空气净化装置的过程中，首先需要通过空气质量监测系统1实时监测室内环境中的污染物浓度，并将监测数据实时发送至控制系统10，控制系统10接收到室内空气质量监测系统1发送的数据之后，会对数据进行判断，若存在至少一种污染物的浓度大于预设浓度，则控制吸附过滤系统工作，开启吸附空气预冷器2，对流经其内部的气体进行降温，降温后的气体进入吸附炭床3，吸附炭床3对进入其内部的空气中的污染物进行吸附，洁净空气由吸附炭床3的排气口排出。

吸附炭床3吸附饱和后，关闭吸附空气预冷器2，启动加热系统中的加热组件，对吸附炭床3进行加热，优选加热温度200℃-250℃，直至吸附在吸附炭床3上的细菌、病毒被高温灭活，启动解吸系统中的真空泵8、节流阀13，吸附在吸附炭床3上的甲醛、TVOC、CO₂、CO、氨、PM2.5、氡等被解吸出吸附炭床3；接着控制转储滞留系统工作，将由吸附炭床3排出的气体通过制冷单元35进行降温，冷凝后经气水分离器36进行水气分离，分离后的气体进入滞留炭床7，分离后的水由排水阀29排出；之后，控制吸附空气预冷器2和高压风机5工作，对吸附炭床3进行降温，使吸附炭床3恢复吸附功能。如此循环，便可以使吸附炭床3在吸附污染物饱和后通过加热、解吸、降温过程，快速恢复对污染物的吸附能力。

在此具体实施例中，外置电加热器6可将气体加热至200℃-250℃，加热的高温气体可使吸附炭床3加热均匀、快速解吸。克服了吸附炭床3内置电加热器若温度设置过高(如200℃-250℃)，容易造成烧炭；吸附炭床3内置电加热器若温度正常设置(如150℃-170℃)，吸附炭床3解吸时间长的不足。且本具体实施例所提供的多功能室内空气净化装置在执行降温过程时无需对外置电加热器6进行降温，利于空气净化装置的加热过程，且节约了能耗，使得多功能室内空气净化装置的再生时间缩短，效率更高。

在上述实施例中，可以通过在控制系统10中设置工作时间对吸附炭床3是否吸附饱和进行判定，也可以在吸附炭床3的出气端设置污染物浓度测定设备，对经吸附炭床3之后排出的气体中污染物的浓度进行检测，当发现经吸附炭床3之后排出的气体中污染物的浓度与空气质量监测系统1所监测到的污染物浓度接近或相同时，则判断吸附炭床3的吸附能力达到饱和；当然，还可以是其它判断吸附炭床3是否吸附饱和的方法，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

在上述实施例的基础上，可以在控制系统10设置远程通信接口，远程通信接口与计算机、手机等连接，在使用的过程中，可以通过计算机、手机等设备远程操控室内空气净化装置的运行，例如，可以在回家前事先将空气进行净化等。

需要进行说明的是，本具体实施例中的多功能室内空气净化装置，在使用的过程中采用单片机电路、液晶屏、遥控的集成设计方式，既可以实现本地控制，也可以实现远程控制，具体根据实际情况确定。

进一步的，本具体实施例中提供的多功能室内空气净化装置，还可以包括转储滞留系统，用于对解吸的气态污染物滞留，设有滞留炭床7、换热器18以及制冷单元35，制冷单元35用于冷却由加热解吸系统排出的污染物；换热器18用于使解吸系统排出的污染物与制冷单元35能量交换；滞留炭床7用于储存解吸后的污染物。其中，如气态污染物中甲醛、TVOC、CO₂、CO、氨等，在滞留炭床中滞留，在更换滞留炭床时被处理或者回收；气态污染物中的放射性物质如氡等，在滞留炭床中衰变直至消失。

在另一具体实施例中，如图1所示，为本申请所提供的多功能室内空气净化装置，在使用的过程中，空气质量监测系统1实时监测室内环境中的污染物浓度，并将监测数据实时发送至控制系统10，控制系统10与远程控制设备11之间通过RS485或以太网接口或蓝牙连接，控制系统10与空气质量监测系统1之间可以通过RS485接口连接；环境温湿度探测器12实时监测室内环境中的温度和湿度，并将监测数据实时发送至控制系统10。

如图1所示，在吸附阶段，图1中的多功能室内空气净化装置的运行时间约为80min，打开吸附空气预冷器2、高压风机5、第七阀门27、第九阀门32、第二阀门22，关闭外置电加热器6，吸附气体从吸附空气预冷器2进入，依次通过第七阀门27、第九阀门32进入吸附炭床3，吸附炭床3对进入其内部的室内空气中的污染物进行吸附，净化后的空气从吸附炭床3经第二阀门22排出，并与室内空气混合。吸附炭床3吸附饱和后，结束吸附阶段，关闭吸附空气预冷器2、第七阀门27、第二阀门22、第九阀门32。

如图2所示，高压风机5可以设置于吸附炭床3的进风口处，增加吸附炭床3内的压力，提高吸附效果。

如图3所示，高压风机5也可以设置于吸附炭床3的出风口处，具体根据实际情况确定，在解吸的过程中，高压风机5也可以设置于吸附炭床3的出风口处相比于设置于入风口处使吸附炭床3内的压力减小，有利于提高解吸效果。

在加热阶段，图1中的多功能室内空气净化装置的运行时间约为40min；如图1、图4所示，打开外置电加热器6或微波加热器16，打开第五阀门25、第六阀门26、第一阀门21，气体形成如图4、5所示循环，对吸附炭床3进行加热，并用吸附炭床温度探测器23监控吸附炭床3中活性炭的温度，直至加热至200℃-250℃。

在解吸阶段，如图1、6所示，打开节流阀13、负压开关14、真空表15、第四阀门24、解吸冷凝器4以及真空泵8，关闭高压风机5和第一阀门21，使吸附炭床3内形成负压，解吸出的含有高浓度污染物的气体经第四阀门24进入解吸冷凝器4。图1中的室内空气净化装置在解吸阶段的运行时间约为60min。

如图1、7所示，在转储滞留阶段，打开真空泵8、气水分离器36、换热器18、制冷单元35、第三阀门30、第九阀门32、第一单向阀33、第二单向阀34以及排出口19，由解吸冷凝器4流出的气体依次经过：第一个气水分离器36、真空泵8、换热器18、第二个气水分离器36，换热器18与制冷单元35连接，气体在换热器18内进行热交换，换热器18设置有换热器温度传感器20，由气水分离器36分离出的水经第一排水阀28或第二排水阀29流入接水盘17，由第二个气水分离器36分离出的气体经第二单向阀34流入滞留炭床7，解吸出的高浓度污染物被滞留炭床7吸附、存储，气体经第一单向阀33由排出口19排出。转储滞留结束后，关闭转储滞留系统。

如图1、8所示，在降温阶段，图1中的多功能室内空气净化装置运行时间约为50min，开启吸附空气预冷器2、高压风机5、第九阀门32、第二阀门22、第一阀门21、第八阀门31；制冷单元35冷却后的气体经吸附空气预冷器2进入吸附炭床3，对吸附炭床3进行降温，并且外界环境中的空气经第二阀门22、第一阀门21、第九阀门32进入吸附炭床3，对吸附炭床3进行降温，形成如图8所示的制冷流路。

制冷结束之后，如果室内空气质量监测系统1所监测的污染物浓度中存在至少一种污染物的浓度大于预设浓度，则继续重复上述步骤，若所有污染物浓度均小于预设浓度，则关闭多功能室内空气净化装置。

除了上述空气质量监测系统1，本发明还提供一种应用于上述实施例公开的多功能室内空气净化装置的室内空气净化方法，请如图9所示，空气质量监测系统1监测的污染物包括有害微生物、放射性物质、有害气体以及PM2.5等多种种类，该方法包括：

步骤S1，控制空气质量监测系统1对环境空气的污染物进行监测，并实时将监测数据发送至控制系统10；判断室内空气质量监测系统1所监测的污染物浓度是否存在至少一种污染物的浓度大于预设浓度，若是，则进入下一步，若否，则继续监测；

步骤S2，启动高压风机5，抽取室内污染空气进入吸附空气预冷器2降温，由吸附空气预冷器2预冷后的气体进入装有吸附材料的吸附炭床3，污染物吸附于吸附材料的微孔中，净化后的空气从吸附炭床3的排气口排出并与室内空气混合；判断吸附炭床3是否吸附饱和，若是，则进行下一步，若否则继续吸附；

步骤S3，关闭吸附空气预冷器2，开启微波加热器16对吸附炭床3的活性炭进行加热，或控制外置电加热器6对所述吸附炭床3的活性炭进行加热；并用吸附炭床温度探测器23监控所述吸附炭床3中活性炭的温度，直至吸附炭床3加热至200℃-250℃；开启解吸系统，对吸附炭床3进行解吸，判断吸附炭床3是否解吸完全，若是，则进行下一步，若否则继续解吸；

步骤S4，关闭加热组件；

步骤S5，打开高压风机5和吸附空气预冷器2对吸附炭床3进行降温，空气经吸附空气预冷器2预冷至温度2℃-5℃，通过吸附炭床温度探测器23判断吸附炭床3是否降温达到要求，若是，则返回监测步骤，若否则继续降温。

上述步骤S4中，在关闭加热组件后，在对吸附炭床3进行解吸时，开启转储滞留系统，将从吸附炭床3解吸出来的高浓度污染物进行吸附、储存，并排出洁净空气，对高浓度污染物的吸附滞留过程完成后，关闭转储滞留系统。

其中，经吸附炭床3解吸后的气体在转储滞留系统中被冷却至2℃-5℃后，气体中的高浓度污染物被吸附、储存。

上述步骤S5中，打开高压风机5和所述吸附空气预冷器2对所述吸附炭床进行降温包括：空气经所述吸附空气预冷器2被冷却至2℃-5℃。

使用上述具体实施例提供的室内空气净化装置，进行下述测试，测试内容包括：

气态污染物净化效率试验

1.试验污染物：

氨、一氧化碳、二氧化碳、TVOC

2.测试条件

环境温度：24.2℃；环境湿度：63％RH

3.试验设备

风道式净化系统测试装置、VOCs快速测定仪、红外线CO₂分析仪、红外线CO分析仪

4.室内空气净化装置运行状态

试验过程开启“吸附模式”

5.测试步骤

1)开启室内空气净化装置和试验台风机，调节室内空气净化装置到正常工作状态；

2)利用气态污染物发生器，在室内空气净化装置上游处管道中发生满足试验浓度要求的污染物；

3)待污染物浓度稳定后，在管道上游采样处和下游采样处分别进行采样；4)采样次数不少于3次，取平均值计算室内空气净化装置对气态污染物的净化效率。

6.计算公式

净化效率(C₁为室内空气净化装置上游浓度，mg/m³；C₂为室内空气净化装置下游浓度，mg/m³)

7.检测结果

通过上述试验可知，本申请提供的多功能室内空气净化装置对氨、一氧化碳、二氧化碳、TVOC的单次去除效率均达94％以上。

PM2.5净化效率试验

1.试验污染物：

KCl

2.测试条件

1)环境温度：23.2℃；2)环境湿度：56％RH

3.试验设备

风道式净化系统测试装置、粉尘测试仪

4.室内空气净化装置运行状态

试验过程开启“手动吸附模式”

5.测试步骤

1)开启室内空气净化装置和测试装置风机，调节室内空气净化装置达到额定工况；

2)利用气溶胶发生器在室内空气净化装置上游处管道中发生满足试验浓度要求的颗粒物；

3)待发尘稳定后，在被测装置的上游处和下游处分别用粉尘测试仪进行测试，取至少六次测试的平均值作为上游浓度值和下游浓度值。

6.计算公式

(C₁为室内空气净化装置的上游浓度，μg/m³；C₂为室内空气净化装置的下游浓度，μg/m³)

7.检测结果

通过上述试验可知，本申请提供的多功能室内空气净化装置对PM_2.5单次净化效率高达97％。

过滤效率试验

1.试验污染物：

KCl气溶胶

2.试验设备

风道式净化系统测试装置、激光尘埃粒子计算器

3.室内空气净化装置运行状态

试验过程开启“吸附模式”

4.测试步骤

1)调节风道式净化系统测试装置至工作状态，调节系统内的温度达到(23±5)℃，湿度达到75％RH，检查上游试验空气洁净度，启动气溶胶发生器，分别测量上游和下游的粒子数量浓度，计算上游下游采样的相关系数，并关闭气溶胶发生器；

(2)测量下游粒子背景浓度，将室内空气净化装置按要求固定于试验台上，启动气溶胶发生器，发生一定浓度的气溶胶；

(3)待发尘稳定后，开启两台光学粒子计数器，并设定相关测定参数，同时测量上下游气溶胶粒子浓度。

5.计算公式

(A₁为室内空气净化装置上游气溶胶粒子浓度，粒/m³；A₂为室内空气净化装置下游气溶胶粒子浓度，粒/m³，R为相关系数)

6.检测结果

通过上述试验可知，本申请提供的多功能室内空气净化装置对KCl气溶胶的单次过滤效率高达96％。

有害微生物检测

1.检测结果：

通过上述试验可知，本申请提供的多功能室内空气净化装置对细菌的单次去除效率达到90％。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的多功能室内空气净化装置及室内空气净化方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。