Очиститель воздуха от запахов своими руками

Самодельный воздухоочиститель для дома

В основном, проблемы с чистым воздухом преобладают в больших городах. Воздух загрязняется выхлопными газами, различной гарью и пылью, выбросами предприятий и т.д. Этот воздух поступает в наши жилища, накапливается в помещениях, им дышат люди, порой даже не подозревая, что их здоровье постепенно начинает ухудшаться именно по причине загрязненной атмосферы. Большинство людей даже не знают, что данную проблему может решить простой воздухоочиститель, купленный или сделанный собственноручно.

Как работает очиститель воздуха

Итак, чтобы избавиться от мелких частиц, присутствующих в воздухе, было придумано множество методов его очистки. Но всех их объединяет один принцип действия: поток загрязнённого воздуха засасывается в агрегат, проходит через фильтр (это может быть водный, электростатический, угольный или другой) и выдувается вентилятором наружу уже очищенным от загрязнений.

Ниже на рисунке показан принцип работы очистителя воздуха, в котором объединены несколько фаз очистки, где воздух проходит через фильтр грубой очистки, ионизатор и УФ-излучатель. Далее поток воздуха сталкивается с водой, которая забирает частички пыли, и выходит из агрегата уже увлажненным, чистым и с отрицательно заряженными ионами кислорода.

В продаже имеется большое количество аппаратов, как сложной конструкции, так и более простых, успешно очищающих воздух в помещениях. Но для некоторых потребителей цена на них может показаться сильно завышенной, и поэтому они склонны к импровизации и изготовлению подобных устройств своими руками. Сконструировать электронный аппарат в домашних условиях с применением высоких технологий вы вряд ли сможете. Но собрать некоторые простые модели воздухоочистителей домашнему мастеру вполне под силу.

Варианты исполнения очистителя воздуха

Прежде всего, следует понимать, что от того, в каких условиях и для каких целей придется применять очиститель воздуха, зависит и его конструкция. К примеру, если в помещении нормальная влажность, но в воздухе летает пыль, то убрать ее можно, изготовив очиститель из автомобильного фильтра, как в этом видео.

Очиститель воздуха для сухих помещений

В помещениях с пониженной влажностью, кроме очистки от пыли, требуется эту влажность поднять до значений, при которых человек будет чувствовать себя более комфортно, а именно до 40-60%.

Простой аппарат для этих целей легко собрать самому, и состоять он будет из пластикового контейнера и кулера от компьютера. Делается это просто.

1. В крышке контейнера вырежьте 2 отверстия: одно под вентилятор, второе – для выхода воздуха.
2. Прикрутите кулер к крышке при помощи саморезов.
3. Подключите вентилятор к блоку питания от телефона на 5в или специально купленному, на 12в. Во втором случае обороты кулера будут выше и, соответственно, возрастет производительность агрегата.
   
4. Для лучшей очистки воздуха от пыли можно внутри емкости натянуть несколько рядов лески поперек движения воздуха и развесить на ней салфетки из микрофибры или любой плотной ткани таким образом, чтобы они не прилегали к боковинам бачка, и воздух мог проходить к выходу. Значительная часть пыли, находящаяся в воздушном потоке, будет оседать на влажной ткани и воде. Если выходные отверстия насверлить в боковых стенках (выше уровня воды на 4 см), то ткань можно развешивать на всю ширину контейнера, и она не будет препятствовать потоку воздуха на выход.
   

Очиститель для влажных помещений

Повышенная влажность в помещении приносит также немало проблем: размножение болезнетворных бактерий, бурный рост плесневых грибков на стенах, порча мебели и музыкальных инструментов и т.д. Также повышенная влажность вредна для гаража, вернее для автомобиля, в котором вы его держите. Чтобы осушить и очистить воздух, потребуется применение материалов, способных впитывать излишнюю влагу. Самый простой материал – это обычная поваренная соль.

Перед применением для этих целей соль следует несколько часов прожаривать в духовом шкафу. Только в таком случае она будет наиболее эффективно впитывать влагу из воздуха.

Самодельный аппарат для очистки и сушки воздуха делается точно так же, как и для увлажнения, но с небольшими различиями:

• не требуются большие обороты вентилятора (соль будет разлетаться по контейнеру), поэтому будет достаточно зарядки от телефона с выходом 5В;
• вместо воды на дно емкости насыпается толстый слой соли 3-4 см.

Однако технический прогресс не стоит на месте, и найден более эффективный, впитывающий влагу материал – это силикагель. Вы его встречали, покупая обувь – это пакетики с мелкими шариками.

Силикагель – это нетоксичное вещество, состоящее из двуокиси кремния.

Следует проявлять осторожность, если в доме есть маленькие дети. Следите за тем, чтобы ребенок не съел данное вещество, поскольку в его составе может присутствовать хлорид кобальта – яд, если его принять внутрь.

Силикагель можно купить в разной расфасовке в китайских интернет-магазинах. Преимущество данного средства перед обычной солью в том, что для эффективной работы агрегата потребуется значительно меньшее его количество.

Некоторые виды двуокиси кремния имеют специальную окраску, как показано на следующем фото.

Данный краситель действует как индикатор: когда кристаллы сухие, он синего цвета, но, когда вещество напитывает максимум влаги – оно становится розовым. Чтобы восстановить кристаллы, их помещают в микроволновку минут на 8 при самой малой мощности. Исходя из этих данных, силикагель более эффективно работает в аппаратах, очищающих воздух от влаги.

Очиститель с угольным фильтром

Применение активированного угля для очищения воздуха показано, если требуется удаление из него неприятных запахов, например, когда нужно избавиться от табачного дыма. Также уголь эффективен для удаления некоторых токсичных веществ, растворенных в воздухе. Простой угольный очиститель можно сделать из пластиковых труб, но сначала необходимо приготовить необходимые материалы:

• две метровые канализационные трубы (сточные), диаметрами 200/210 мм и 150/160 мм;
• переходник (вентиляционный) – диаметром 150/200 мм;
• заглушки на 210 и 160 мм;
• металлическая сетка (можно использовать малярную, с маленьким размером ячейки);
• хомуты;
• агроволокно;
• алюминиевый скотч;
• около 2-х кг любого активированного угля;
• дрель с насадками;
• герметик;
• большая игла и капроновая нить.

На рисунке ниже показано, как выглядит переходник, заглушка и труба.

Ниже приведен алгоритм выполнения работ.

1. Обрежьте наружную трубу (200/210 мм) до 77 мм, а внутреннюю (150/160 мм) – до 75 мм, удалите все заусенцы.
2. Поверните внутреннюю трубу толстой стороной вверх и срежьте кантик, чтобы она лучше прилегала к заглушке.
   
3. Необходимо на внутренней трубе насверлить как можно больше отверстий. В данном случае диаметр сверла 10 мм.
   
4. Просверлите отверстия в наружной трубе с помощью коронки диаметром 30 мм.
   
5. Оставшиеся после сверления кружочки не выбрасывайте, они еще пригодятся для распорок.
   
6. Обе трубы следует обтянуть агроволокном, и сшить его капроновой ниткой.
   
7. Далее следует обернуть наружную трубу малярной сеткой и сшить ее с применением 2-х хомутов 190/210 для удобства. Они обеспечат хорошее прилегание сетки к трубе. Натягивать сетку требуется вначале с толстой стороны трубы.
8. Прошейте слегка изогнутой иглой с капроновой нитью сетку по всей длине, переставляя хомуты по мере сшивания.
   

Выступающие концы сетки удалите кусачками, а излишки агроволокна – ножницами или лезвием.

Внутреннюю трубу сначала следует обернуть металлической сеткой, а уже после этого – агроволокном.

Края труб зафиксируйте алюминиевым скотчем.

Вставьте внутреннюю трубу в заглушку строго по центру, используя распорки из кружочков, после чего зафиксируйте ее либо минеральной ватой, либо запеньте.

Вставьте внутреннюю трубу в наружную.

Следующим этапом изготовления фильтра будет заправка его углем. Рекомендуется использовать уголь с фракцией 5,5 мм марки АР-В. Но можно и другой, например, тот что используется для очистки воды с фракцией 2,5 мм.

Перед заправкой уголь нужно просеять через сито, чтобы удалить из него мелкую пыль.

Уголь засыпается не спеша, чтобы не образовывались пустоты. На заполнение уйдет примерно 2 кг угля. При заполнении требуется время от времени стучать трубой о пол, чтобы наполнитель заполнил все пространство равномерно.

Когда пространство между трубами полностью заполнится, оденьте переходник, который послужит крышкой, удерживающей уголь. После этого, с помощью герметика, замажьте небольшую щель между переходником и внутренней трубой.

На данном этапе сборка воздухоочистителя закончена. После высыхания герметика, в переходник можно вставить канальный вентилятор таким образом, чтобы он втягивал воздух из фильтра и выдувал его в помещение. Также этот фильтр можно применить и для дома, встроив его в магистраль приточной вентиляции.

Благодаря ему в дом будет поступать чистый, без посторонних запахов, воздух.

Источник

Электростатический очиститель воздуха своими руками. Часть 1 — принципы работы

В какой-то момент времени во мне воспылал энтузиазм к постройке бытового электростатического очистителя воздуха (электрофильтра). Удивительно, но мне не удалось в сети найти годных материалов по этой области что и подтолкнуло меня к написанию данной статьи.

В первой части предлагаю познакомиться с принципами работы этих устройств, а в следующей – построить полноценный очиститель своими руками.

На фото коронный разряд, используемый в электростатических очистителях воздуха

Содержание

Зачем нужен очиститель

Содержащиеся в воздухе мелкие пылевые частицы PM10 и PM2.5 способны проникать в наш организм при дыхании: бронхи, легкие и даже попадать в кровоток. По данным всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) загрязнение воздуха такими частицами несет серьезную опасность для здоровья: воздействие воздуха с высоким содержанием таких частиц (превышение по PM2.5 среднегодовой концентрации 10мкг/куб.м и среднесуточной 25мкг/куб.м; превышение по PM10 среднегодовой 20мкг/куб.м и среднесуточной 50мкг/куб.м) повышает риск возникновения респираторных заболеваний, заболеваний сердечнососудистой системы и некоторых онкологических заболеваний, загрязнение уже отнесено к 1 группе канцерогенов. Высокотоксичные частицы (содержащие свинец, кадмий, мышьяк, бериллий, теллур, и др., а также радиоактивные соединения) представляют опасность даже при небольших концентрациях.

Самый простой шаг к снижению негативного воздействия пыли на организм – установка эффективного очистителя воздуха в спальном помещении, где человек проводит около трети времени.

Источники пыли

Крупными природными поставщиками пыли являются извержения вулканов, океан (испарение брызг), природные пожары, эрозия почв (например, пыльные бури: г.Забол, Ирак), землетрясения и различные обвалы грунта, пыльца растений, споры грибов, процессы разложения биомассы и др.

К антропогенным источникам относятся процессы сжигания ископаемых (энергетика и промышленность), транспортирование хрупких/сыпучих материалов и погрузочные работы (см. порт «Восточный» г.Находка, порт «Ванино» Хабаровский кр.), дробление материалов (добыча ископаемых, производство стройматериалов, сельхоз промышленность), механическая обработка, химические процессы, термические операции (сварка, плавка), эксплуатация транспортных средств (выхлоп двигателей внутреннего сгорания, истирание шин и дорожного покрытия).

Наличие пылевых частиц в помещениях обусловлено поступлением загрязненного наружного воздуха, а также присутствием внутренних источников: разрушение материалов (одежда, белье, ковры, мебель, стройматериалы, книги), приготовление пищи, жизнедеятельность человека (частички эпидермиса, волосы), плесневелые грибы, клещи домашней пыли и др.

Доступные очистители воздуха

Для снижения концентрации частиц пыли (в том числе самых опасных – размером менее 10мкм) доступны бытовые приборы, работающие на следующих принципах:

• механическая фильтрация;
• ионизация воздуха;
• электростатическое осаждение (электрофильтры).

Метод механической фильтрации является самым распространенным. Принципы улавливания частиц этими фильтрами здесь уже были описаны. Для улавливания тонких твердых частиц используются высокоэффективные (более 85%) волокнистые фильтрующие элементы (стандарты EPA, HEPA). Такие устройства хорошо справляются со своей задачей, но имеют и некоторые недостатки:

• высокое гидравлическое сопротивление фильтрующего элемента;
• необходимость в частой замене дорогостоящего фильтрующего элемента.

Из-за высокого сопротивления разработчики таких очистителей вынуждены обеспечить большую площадь фильтрующего элемента, использовать мощные, но при этом малошумные вентиляторы, избавляться от щелей в корпусе устройства (так как даже небольшой подсос воздуха в обход фильтрующего элемента значительно снижает эффективность очистки прибора).

Ионизатор воздуха при работе электрически заряжает взвешенные в воздухе помещения частицы пыли, из-за чего последние под действием электрических сил осаждаются на пол, стены, потолок или предметы в помещении. Частицы остаются в помещении и могут вернуться во взвешенное состояние, поэтому решение не выглядит удовлетворительным. Кроме того, прибор значительно изменяет ионный состав воздуха, при этом воздействие такого воздуха на людей на данный момент изучено недостаточно.

Работа электростатического очистителя основана на том же принципе: поступающие внутрь прибора частицы сначала электрически заряжаются, затем притягиваются электрическими силами к специальным пластинам, заряженным противоположным зарядом (все это происходит внутри прибора). При накоплении слоя пыли на пластинах выполняется чистка. Эти очистители обладают высокой эффективностью (более 80%) улавливания частиц разных размеров, низким гидравлическим сопротивлением, и не требуют периодической замены расходных элементов. Имеются и недостатки: выработка некоторого количества токсичных газов (озон, оксиды азота), сложная конструкция (электродные сборки, высоковольтное электропитание), необходимость периодической чистки осадительных пластин.

Требования к очистителю воздуха

При применении рециркуляционного очистителя воздуха (такой очиститель засасывает воздух из помещения, фильтрует, а затем возвращает в помещение) обязательно должны учитываться характеристики прибора (однопроходная эффективность, объемная производительность) и объем целевого помещения, иначе прибор может оказаться бесполезным. Американской организацией AHAM для этих целей был разработан показатель CADR, учитывающий однопроходную эффективность очистки и объемную производительность очистителя, а также способ вычисления необходимого CADR для заданного помещения. Здесь уже есть неплохое описание этого показателя. AHAM рекомендует использовать очиститель со значением CADR большим или равным пятикратному обмену объема помещения в час. Например, для комнаты площадью 20 кв.м и высотой потолка 2,5м показатель CADR должен составлять 20 * 2.5 * 5 = 250 куб.м/час (или 147CFM) или более.

Также очиститель при работе не должен создавать какие-либо вредные факторы: превышение допустимых значений уровня шума, превышение допустимых концентраций вредных газов (в случае использования электрофильтра).

Однородное электрическое поле

Силовой характеристикой поля является напряженность E [Вольт/м или кВ/см]. Напряженность электрического поля – векторная величина (имеет направление). Графически изображать напряженность принято силовыми линиями (касательные к точкам силовых кривых совпадают с направлением вектора напряженности в данных точках), величина напряженности характеризуется густотой этих линий (чем более густо расположены линии – тем большее значение принимает напряженность в этой области).

Рассмотрим простейшую систему электродов, представляющую из себя две параллельные металлические пластины, находящиеся друг от друга на расстоянии L, к пластинам приложена разность потенциалов напряжением U с источника высокого напряжения:

L= 11мм = 1.1см;
U = 11кВ (киловольт; 1киловольт = 1000вольт);

На рисунке показано примерное расположение силовых линий. По густоте линий видно, что в большей части пространства межэлектродного промежутка (за исключением области вблизи кромок пластин) напряженность имеет одинаковое значение. Такое равномерное электрическое поле называется однородным [2, 3, 4]. Значение напряженности в пространстве между пластинами для этой электродной системы можно вычислить из простого уравнения [1, 2.]:

Значит, при напряжении 11кВ напряженность составит 10кВ/см. В данных условиях атмосферный воздух, заполняющий пространство между пластинами, является электрическим изолятором (диэлектриком), то есть не проводит электрический ток, поэтому в электродной системе ток протекать не будет. Проверим это на практике.

Для проведения небольших практических экспериментов будет использоваться источник высокого напряжения (ИВН), тестовая электродная система и «измерительный стенд».
Электродная система может быть собрана в один из трех вариантов: «две параллельные пластины», «провод-пластина» или «зубья-пластина»:

Межэлектродное расстояние для всех вариантов одинаковое и составляет 11мм.

Стенд состоит из измерительных приборов:

• вольтметр 50кВ (микроамперметр Pa3 на 50мкА с добавочным сопротивлением R1 1ГОм; 1мкА показаний соответствует 1кВ);
• микроамперметр Pa2 на 50мкА;
• миллиамперметр Pa1 на 1мА.

электрическая схема:

При высоких напряжениях некоторые непроводящие материалы внезапно начинают проводить ток (например, мебель), поэтому все смонтировано на листе оргстекла. Выглядит это безобразие так:

Конечно, точность измерений таким оборудованием оставляет желать лучшего, но для наблюдений за общими закономерностями вполне должно хватить (лучше, чем ничего!). Со вступлениями заканчиваем, приступим к делу.

Эксперимент #1

Две параллельные пластины, однородное электрическое поле;

L = 11мм = 1.1см;
U = 11…22кВ.

По показаниям микроамперметра видно, что электрический ток действительно отсутствует. Ничего не изменилось и при напряжении 22кВ, и даже при 25кВ (максимальном для моего источника высокого напряжения).

Вольт-амперная характеристика:

U, кВ	E, кВ/см	I, мкА
0	0	0
11	10	0
22	20	0
25	22.72	0

Электрический пробой воздушного промежутка

Сильное электрическое поле способно превратить воздушный промежуток в электрический проводник – для этого необходимо, чтобы его напряженность в промежутке превысила некоторую критическую (пробойную) величину. Когда это происходит, в воздухе с высокой интенсивностью начинают протекать ионизационные процессы: в основном ударная ионизация и фотоионизация, что приводит к лавинообразному росту количества свободных носителей зарядов – ионов и электронов. В какой-то момент времени образуется проводящий канал (заполненный носителями зарядов), перекрывающий межэлектродный промежуток, по которому начинает течь ток (явление называется электрическим пробоем или разрядом). В зоне протекания ионизационных процессов имеют место химические реакции (в том числе диссоциация молекул, входящих в состав воздуха), что приводит к выработке некоторого количества токсичных газов (озон, оксиды азота).

Ионизационные процессы [1, 2]

Свободные электроны и ионы различных знаков, всегда имеющиеся в атмосферном воздухе в небольшом количестве, под действием электрического поля будут устремляться в направлении электрода противоположной полярности (электроны и отрицательные ионы – к положительному, положительные ионы–к отрицательному). Некоторые из них будут по пути сталкиваться с атомами и молекулами воздуха. В случае, если кинетическая энергия движущихся электронов/ионов оказывается достаточной (а она тем выше, чем выше напряженность поля), то при столкновениях из нейтральных атомов выбиваются электроны, в результате чего образуются новые свободные электроны и положительные ионы. В свою очередь новые электроны и ионы будут также ускоряться электрическим полем и некоторые из них будут способны таким образом ионизировать другие атомы и молекулы. Так количество ионов и электронов в межэлектродном пространстве начинает лавинообразно увеличиваться.

Атомы или молекулы, получившие при столкновении недостаточное для ионизации количество энергии, испускают ее в виде фотонов (атом/молекула стремится вернуться в прежнее стабильное энергетическое состояние). Фотоны могут быть поглощены каким-либо атомом или молекулой, что может также привести к ионизации (если энергия фотона достаточна для отрыва электрона).

Для параллельных пластин в атмосферном воздухе критическую величину напряженности электрического поля можно вычислить из уравнения [1]:

Для рассматриваемой электродной системы критическая напряженность (при нормальных атмосферных условиях) составляет около 30,6кВ/см, а напряжение пробоя –33,6кВ. К сожалению, мой источник высокого напряжения не может выдать более 25кВ, поэтому для наблюдения электрического пробоя воздуха пришлось уменьшить межэлектродное расстояние до 0,7см (критическая напряженность 32.1кВ/см; напряжение пробоя 22,5кВ).

Эксперимент #2

Наблюдение электрического пробоя воздушного промежутка. Будем повышать приложенную к электродам разность потенциалов до возникновения электрического пробоя.

L = 7мм = 0.7см;
U = 14…25кВ.

Пробой промежутка в виде искрового разряда наблюдался при напряжении 21,5кВ. Разряд испускал свет и звук (щелчок), стрелки измерителей тока отклонялись (значит, что электрический ток протекал). При этом в воздухе ощущался запах озона (такой же запах, например, возникает при работе УФ-ламп во время кварцевания помещений в больницах).

Вольт-амперная характеристика:

U, кВ	E, кВ/см	I, мкА
0	0	0
14	20	0
21	30	0
21.5	30.71	пробой

Неоднородное электрическое поле

Для этой электродной системы значения напряженности в точках межэлектродного пространства можно определить из простого уравнения [1, 2]:

На рисунке ниже представлена рассчитанная картина для значений:

R1 = 0.05мм = 0.005см;
R2 = 11мм = 1.1см;
U = 5кВ;

Линии характеризуют значение напряженности на данном удалении; значения соседних линий отличаются на 1кВ/см.

Из картины распределения видно, что в большей части межэлектродного пространства напряженность изменяется незначительно, а вблизи проволочного электрода, по мере приближения к нему, резко возрастает.

Коронный разряд

В электродной системе провод-плоскость (или подобной, в которой радиус кривизны одного электрода существенно меньше межэлектродного расстояния), как мы увидели из картины распределения напряженности, возможно существование электрического поля со следующими особенностями:

• в небольшой области, приближенной к проволочному электроду, напряженность электрического поля может достигать высоких значений (значительно превышающих 30кВ/см), достаточных для возникновения интенсивных ионизационных процессов в воздухе;
• одновременно с этим, в большей части межэлектродного пространства напряженность электрического поля будет принимать невысокие значения – менее 10 кВ/см.

При такой конфигурации электрического поля образуется электрический пробой воздуха, локализованный в небольшой области вблизи провода и не перекрывающий межэлектродный промежуток (см. фото). Такой незавершенный электрический разряд называется коронным разрядом [1, 2], а электрод, вблизи которого он образуется – коронирующим электродом [2].

В межэлектродном промежутке с коронным разрядом выделяется две зоны [1]: зона ионизации(или чехол разряда) и зона дрейфа:

В зоне ионизации, как можно догадаться из названия, протекают ионизационные процессы – ударная ионизация и фотоионизация, и образуются ионы разных знаков и электроны. Электрическое поле, присутствующее в межэлектродном пространстве, воздействует на электроны и ионы, из-за чего электроны и отрицательные ионы (при наличии) устремляются к коронирующему электроду, а положительные ионы вытесняются из зоны ионизации и поступают в зону дрейфа.

В зоне дрейфа, на которую приходится основная часть межэлектродного промежутка (все пространство промежутка за исключением зоны ионизации), ионизационные процессы не протекают. Здесь распределяется множество дрейфующих под действием электрического поля (в основном в направлении пластинчатого электрода) положительных ионов.

За счет направленного движения зарядов (положительные ионы замыкают ток на пластинчатый электрод, а электроны и отрицательные ионы — на коронирующий электрод) в промежутке протекает электрический ток, ток коронного разряда [2, 3].

В атмосферном воздухе в зависимости от условий положительный коронный разряд может принимать одну из форм [1]: лавинную или стримерную. Лавинная форма наблюдается в виде равномерного тонкого светящегося слоя, покрывающего гладкий электрод (например, провод), выше было фото. Стримерная форма наблюдается в виде тонких светящихся нитевидных каналов (стримеров), направленных от электрода и чаще возникает на электродах с острыми неровностями (зубья, шипы, иглы), фото ниже:

Как и в случае с искровым разрядом, побочным эффектом протекания любой формы коронного разряда в воздухе (из-за наличия ионизационных процессов) является выработка вредных газов – озона и оксидов азота.

Эксперимент #3

Наблюдение положительного лавинного коронного разряда. Коронирующий электрод – проволочный, положительное питание;

L = 11 мм = 1.1см;
R1 = 0.05 мм = 0.005см

Источник