帝都的空氣質量就不再感慨了。
2013年弗吉尼亞大學博士生ThomasTalhelm曬出了166元DIY的PM2.5空氣淨化器,啟動了SmartAir項目,DIYer們大受啟發。能用幾百元自制,為啥要買動辄上千元的品牌産品?
DIYSmartAirPM2.5空氣淨化器
目前網上DIY空氣淨化器的方案多種多樣,各有所長。到底怎樣的DIY更高效,“性價比”更高?做了點粗淺筆記,僞冒典籍,先拉标語喊口号,然再詳細解釋:
HEPA濾網不是篩子!篩沙的設計思路不可取!
Tip1:離心風扇最合用
Tip2:隻裝HEPA不可取
Tip3:直吹濾網不可取
Tip4:HEPA積灰壞現象
Tip5:不做密封太浪費
Tip6:濾網太小沒啥用
Tip7:濾網不折沒啥用
Tip8:小型風扇沒啥用
Tip9:噪音太大沒啥用
Tip10:電器安全不能忘
SmartAir項目從1.0版本(台式風扇吹HEPA濾網)升級到2.0版本(大功率空氣循環扇吹HEPA濾網),走的是“篩沙”的思路:鏟沙子的勞力多,投向濾網的速度快,濾出來的細沙(潔淨空氣)自然多。
SmartAir項目兩個版本
然而HEPA濾網不是篩子!從電子顯微圖可見,HEPA的網眼其實比PM2.5、PM0.3微粒大得多,微粒是因為範德瓦爾斯力粘在過濾材料纖維上的。如果過濾風速過高,微粒快速通過濾網,範德瓦爾斯力不足以粘附微粒,微粒就會穿過濾網,反而是大顆粒的灰塵卡在了纖維縫隙上。這就是很多DIY的淨化器在使用1-2周之後,濾網迎風面變髒變黑的原因。這種情況下,淨化器的淨化效率很低,HEPA濾網壽命縮減。空氣幹燥時,還會給室内添加陳年灰塵。
另一種常見的問題是忽視效率,或者說CADR值(潔淨空氣量)低。有些方案選擇電腦風扇,非常靜音,但風量無幾;還有所謂的“松綁裝置”,把濾網放在離電扇一定距離的地方,吹上微粒,大量氣流都是做無用功。
松綁裝置
BTW,所謂99.95%過濾PM2.5指标,是HEPA(高效過濾器)本身的過濾效率,淨化器整體是不太可能達到的。如果設計不合理,淨化器整體效率可能連50%都達不到。
有人會說:效率低又怎樣,二百塊錢而已,隻要有兩千塊淨化器五分之一的功效就賺了。俺不太認同。首先,再密閉的房屋也會與室外不斷空氣循環(不然咱舊就憋死了),不斷帶來新的微粒。如果CADR低,淨化器隻能将PM2.5降低到有限的水平,并不能保證健康。其次,算經濟賬,如果二百塊DIY的淨化器隻能降低50%的PM2.5,三百塊外就能降低90%,而且濾網壽命明顯延長,您說應該選哪一種?再次,DIY花費的材料,開啟淨化器消耗能源,這背後都是工業活動,都會帶來環境污染,效率不高就是增加環境污染!
再有就是噪音問題。普通電扇本來沒啥聲音,一旦裝上濾網就會很吵。某些“大威力”淨化裝置,功率強大CADR高,但很吵,要麼隻能忍着開一小會兒,要麼隻能用低檔位運行,睡眠時不能開,顯然不合家庭使用。
BTW,某些空氣淨化器标稱CADR值很高,但那隻是在大噪音全速運行時達到的。等降速運行,CADR一下子就掉下來了,不好用。
好了,鋪墊了一堆,具體分解tips
Tip1:離心風扇最合用
風扇常見的有軸流風扇、貫流風扇、離心風扇三類。軸流風扇風速高風壓(靜壓)低,濾網兜住大灰塵兜不住微粒,效率低壽命短,且扇葉靠近濾網後噪音大。貫流風機雖然出風均勻,但風壓低大。過濾網是有阻力的,風壓低會嚴重影響過濾空氣量(CADR)。軸流風扇、貫流風扇經過優化設計,也可以很好的用于空氣淨化,但前提是包括對風扇扇葉在内的整體優化設計。
常見的三類風扇
DIYer沒有自行設計優化軸流風扇、貫流風扇的能力,則風速低,靜壓高的離心風機才是DIY正選。不少主流品牌淨化器也選擇了離心風機。
不少品牌淨化器選擇了離心風扇
Tip2:隻裝HEPA不可取
HEPA前面有必要設置粗效濾網(所謂的)過濾“大顆粒”灰塵,讓HEPA全力對付PM2.5才好,有效延長HEPA壽命(話說HEPA占DIY總成本着實不低)。此外,除了PM2.5,還應該考慮甲醛、VOC、異味的過濾。
BTW,品牌淨化器上安裝的傳感器,往往是灰塵傳感器和化學傳感器,而非PM2.5傳感器。這不僅是為了節約成本,也是合理的:淨化器本來就應該能過濾多種灰塵、多種物質。
推薦選用品牌HEPA,淘寶上有很多三五十塊的國産濾網,确實也有過濾能力,過濾效能肯定達不到HEPA标準(H13級99.95≤E<99.995)。俺買過,測試甲醛直接超标,不想多說了。
BTW,某些淨化器的PM2.5淨化曲線很美,但那種在1平方米空間做出的數據、在完全密閉空間做實驗、抑或在室外無霧霾的情況下得到的結果,實際生活中是不可複制的,參考價值有限。
Tip3:直吹濾網不可取
這不用多解釋了,風速太快不合适。必須将濾網裝在離心風扇的進氣面。風速風壓和風量的适配,品牌風機自然有其優勢。
不是說軸流風扇直吹絕對不可行,這種結構下濾網應該遠離風扇正面,濾網和風扇之間需要一個較大的減速駐壓空間,風扇本身也要縮小槳距增加葉片數量和面積,總之增加難度。
Tip4:HEPA積灰壞現象
如果把HEPA變黑當做淨化器有效的證據,那就大錯特錯了。
HEPA短時間内堆積大量灰塵,說明設計不合理,過濾效率低,濾網壽命短。“粗效濾網”落很多灰也不好,說明貴住所太髒。DIY的話,可清洗的“粗效濾網”是個不錯的選擇。
Tip5:不做密封太浪費
整個氣流通道密封,則95%以上的空氣都會通過濾網。如果不密封,氣流總會找到阻力最小的通道,可能隻有50%甚至更少的空氣通過濾網。這個效率差……就像前面說的,99.9%的濾網裝出了一個不到50%的系統……
Tip6:濾網太小沒啥用
達到同樣的過濾空氣量,濾網面積越大越好,過濾風速越低,阻力越低,濾網壽命明顯更長。十幾二十厘米寬的濾網,意義不大。理論上說,桶狀濾網有優勢,但制作、氣流設計不方便。
過濾厚度大,增加氣流滞留時間,吸附更充分。
Tip7:濾網不折沒啥用
有DIYer自行購買整張HEPA濾紙,價格低廉,但選擇多層使用,認為過濾更徹底。其實應該将HEPA濾紙折疊多楞,形成一定厚度,這樣過濾面積大阻力小,容塵量多;過濾厚度大,增加氣流滞留時間,吸附更充分。
Tip8:小型風扇沒啥用
小型風扇要麼功率低換氣量小,要麼轉速高噪音大。比如電腦散熱風扇,雖然噪音低的可以,但是負載後換氣量小的可憐,淨化空氣速度趕不上室内外空氣循環。再比如小尺寸的離心風扇,靜壓保持能力有限,阻力增加後風量就下來了。
大尺寸離心輪的風機,功率不會小,總壓保持好,換氣量高,有利于提升CADR值;大尺寸的離心輪往往轉速低,噪音小,全功率運行時不太吵;大尺寸離心輪風機進風口也大,更容易裝大尺寸的濾網。
Tip9:噪音太大沒啥用
對噪音忍耐力因而能而已。大尺寸離心風扇低速轉動低,噪音也會低。個人覺得50db是個坎兒,但個人接受程度、使用環境不同,不能一概而論。如果你覺得風扇聲大,就應該選擇調速開關了。要選擇有檔位的吊扇電容調速器,很多無極調速的可控矽調速器可能會有額外噪聲。不要用電燈調光開關(非感性負載)!
Tip10:電器安全不能忘
紙闆、發泡材料、非阻燃塑料、薄木材等材料局部可以用(本身濾網也是可燃的),但電氣部分是不能用的。家庭安全角度,甯可裸露,不宜遮擋風機散熱。同樣,用電安全也要注意,風扇外殼是ABS塑料的就行,金屬外殼則必須接地。如果家裡有孩子,風扇離心輪應該做遮蔽,防止誤碰。
PS.俺DIY的PM2.5淨化器方案如下:
測試情況如下:
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