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「二」空气净化器的核心——滤网,并非是是你想象中那样简单

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    发表于 2017-9-16 15:14:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

    西电耐斯头条号开始更新《史上最全空气净化器解读》系列文章了,欢迎大家阅读欣赏,也欢迎大家关注西电耐斯官方微信号air管家,第一时间获取更多系列文章内容!

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    通过上一篇关于污染物的科普(地址:http://www.toutiao.com/i6457316567821582862/),相信大部分读者已经认识到了室内污染的复杂组成及其危害。而继续关注本系列文章的读者,定然也是从认知到行动,计划为自己和家人选购空气净化器。

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    但当我们打开电商平台,亦或者是走进商场,便会发现空气净化器的品牌和种类繁华多样,令人眼花缭乱。那么面对着商家说辞繁多的宣传和跨度巨大的价格,想必大多数消费者都是犹豫不决的。

    这不同价位的净化器到底有什么区别?造成如此巨大的价格跨度究竟是什么原因?这到底,应该怎么选择适合自己的净化器?净化器是不是也是国外的品牌更可靠?等等这般问题一定萦绕在大家心头。所以从本篇开始,我们将着重从净化器的构成和原理上进行解析,让你可以清楚明白地选购。

    首先,很多人都知道,空气净化器的本质便是一个吸尘器。污染的脏空气被吸进去,经过吸附污染物后将清新的空气释放出来。那么,看不见的细颗粒物又是怎么被留在空气净化器中的?

    目前,吸附颗粒物的手段有三种。

    1机械过滤型:通过风机鼓动空气通过滤网,滤网拦截其中的部分颗粒物和微生物。相对来说,HEPA滤网净化效率最高,且相比于其他除尘类型不容易出现二次污染(如臭氧污染)的情况。高效率和高安全性让使用HEPA滤网的机械过滤式净化器成为目前的家用空气净化市场中最主流,最成熟的空气净化方式。

    2静电型:利用强电场使颗粒物带正电,然后被带负电的极板吸引收集。更适用于重粉尘,如燃煤发电厂的烟囱尾气除尘。优点是不需要更换耗材可清洗,风阻低。缺点在于价格昂贵,清洗频繁复杂,对较小颗粒物吸附效率较低,且存在臭氧污染刺激嗅觉的问题。

    3水过滤型:让空气通过水,通过“水洗空气”的方式除尘。显然,这种方式可以带来一定的湿度,但净化效率低下,也存在水中微生物以及二次污染的情况。

    因此,我们接下来将主要讨论机械型过滤净化器,这种净化器通过滤芯来拦截吸附空气中的各种污染物来达到净化的目的。通常,整个滤芯是由多个滤网组成,包括初效滤网,高效滤网,活性炭层等。在同等的质量下,交叉叠层的复合滤芯要比传统多层垂直放置的组合滤芯效果更好。

    在整个滤芯结构中,我们最需要了解的便是可以过滤掉PM2.5的“高效空气颗粒过滤器”——HEPA(High Efficiency Particulate Air Filter)滤网。也是因为它的重要性,我们在提到滤网的时候通常指的是HEPA滤网。

    来源:最初的HEPA过滤器是在40年代被设计并用于曼哈顿项目防止传播空中放射性污染物。它在50年代完成商业化并迅速推广到工业应用中,包括精密实验室、医药生产、电子仪器和外科手术等需要高洁净度的场所。时至今日,随着人们对空气污染问题和身体健康的日益关注,HEPA滤网正在逐渐进入家用领域。

    从来源我们可以了解到,最初HEPA滤网用于对空气清洁要求十分严苛的超净空间中进行的工业项目中,包括我们现在最离不开的手机,其中最为关键的处理器——纳米级的CPU硅晶制作,都是需要这样的超净空间。简单来说,这样的纯净程度是自然界所存在的“最纯净”的空气的上百万倍。这样的洁净程度,对于我们一般人而言是无法想象的。

    HEPA滤纸之所以能完成如此程度的清洁效果,原理在于它特殊的材料和结构。

    材料上看,HEPA的材质共分为五种。它们大都是由不规则排列的化学纤维或玻璃纤维制成。

    PP高效滤纸:以聚丙烯为原料经专用热熔法制成的新型过滤材料。产品耐酸碱腐蚀,强度高不易损坏,不易腐蚀,风阻相对较低。但抗水性一般,潮湿环境会生霉长菌。在滤网等级上,可以做到H14等级,但使用时间相对较短。

    PET滤纸:采用涤纶树脂等材料熔喷而制成的,硬度高,挺度好,耐腐蚀高温,性能稳定,常用在扫地机,吸尘器等过滤精度要求不高的家用电器或者大型清洁机器上面,一般只能达到H10到H11的等级。

    复合滤纸(PP和PET):复合滤纸,简单说就是熔喷一层PP,然后再熔喷一层PET,融合了PP和PET的优点:容易成型,过滤精度又能保证;既有挺度,又能保证高精度过滤效果,可以达到H13级别。适用于家用空净器。、

    玻纤高效滤纸:用强酸液体将玻璃纤维打散,是一种含金量非常高的滤纸,缺点是这种材料不抗撕,且抗水性差,使用时需要十分小心。但由于其强大的容尘能力和较贵的价格,此前一直应用于核工业领域。使用这种材料的净化器,无论是体积,功耗,还是噪音都会大幅度增加,因此并不适用于家用空净器。

    PTFE聚四氟乙烯:也就是俗称的特氟龙、一种性能稳定的新型材料。纤维直径是传统的玻纤滤纸的十分之一,阻拦网更细密,使得在同等过滤效率下,阻力会更小。但因为价格较贵且技术相对垄断,目前还没有大范围普及。

    目前市场上的家用空净器主流的使用材料是复合高效滤纸,其能级可以达到H13。经过市场调查,采用H13滤网的空净器价格大都在4K以上。而更高效(实则是家用场景下用不到的)的滤网,则较多使用的是玻纤滤网。

    从结构上看,HEPA滤纸是一张由直径约0.2到2.0微米纤维交织构成的絮状网。纤维之间有空隙可使得气流顺利通过,但由于层层的排列,细小颗粒物会难以避免地被拦截在网内或者被吸附到某一跟纤维上,而由于纤维和分子之间的吸引力大于气流带来的力,所以细颗粒物会被牢牢地粘附在纤维上。这显然是一般的海绵或者其他过滤物无法完成的。

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    在实际的使用中,滤网并不会只使用一张滤纸完成过滤,而是会采用反复折叠的手段制作的。如果我们将其展开,会发现它的面积过滤器迎风面的数倍甚至数百倍,这使得滤网阻拦效率和容尘量的增大。实际的生产中,需要根据空气净化器的性能要求选择合适的滤纸材料。

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    原理:目前市场上的HEPA空气过滤器是指可以去除至少97.00%0.3微米(μm)直径左右的空中微粒。之所以限定这个标准是因为较大的(>0.5微米)微粒做惯性运动,在一定厚度的滤网中会沿着直线运动而撞到纤维上被拦截或阻截。而较小(<0.1微米)的微粒在气流中的轨迹遵循一种叫做“布朗运动”的定律,会四处运动而导致撞击到纤维上被吸附。

    因此0.3微米(或者说0.1-0.5微米之间,这根据不同滤网材料,风速等影响)大小的微粒是最难过滤的,它也因此被称之为最易穿透粒径。而其余更大或者更小的微粒则可以高效率,甚至是99.9%的拦截率被过滤。所以,那些声称自己是为数不多可以做到过滤纳米级别的净化器,不过是商家的噱头罢了。

    除此之外,目前的滤网很多都采用了静电驻极技术在物理滤网上附加静电,使之自身成为长期携带静电的电解质材料。但需要注意的是,静电驻极技术仍旧是物理吸附方式,和“静电除尘”还是完全不一样的。众所周知,静电力的作用距离相对较远,微粒在静电力的作用下金刚纤维就有可能受力改变运动轨迹,被纤维吸附。便于在极低的空气阻力条件下,达到很高的过滤效率。但静电驻极存在失效时间,随着静电的日渐损耗,对于小颗粒的吸附效率也会下降,这时候就需要更换滤网了。

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    当然,因为完整的工业系统往往需要针对不同的使用要求实现不同效率的组合,以此来达到经济性和性能的更优统一,因此任何一样科技产物都是有标准来判定的。这一点上,HEPA也不例外。而且,不同国家对于HEPA的标准都有不同。

    目前我们常用的有欧洲标准和中国标准的等级划分。

    中国标准将过滤器分为粗效、中效、中高效、亚高效、高效、超高效等几个档次。

    欧洲标准以体系划分为粗效G1-G4,中效M5-M6,中高效F7-F9,亚高效E10-E12,高效H13-H14,超高效U15-U17。(这其中,超高效滤网是家庭场景下用不到的。)

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    因此E10-E12,应该按新版欧标叫做EPA,即中标中的“亚高效过滤器”。只有达到99.95%的过滤效率的H13才能够称之为HEPA,随着空净行业的发展,目前很多高端的空净品牌都采用了H13等级的滤网,当然随之而来的也是价格的不便宜。

    另外一个并不太常用,但值得一提的是美标。判断其性能可用相对应数据减掉5,即是欧标,作为消费者购买时要小心仔细看清楚。

    那么对于家用净化器,是不是越高等级的滤网就越好呢?

    事实上,并不是这样。

    我们知道,工业上所用的专业级净化主要模式是单向送风,这就意味着最末一级的过滤器级别将直接决定净化的程度,而家用净化器则不同。家用净化器的核心指标是总体净化的能力,它的工作模式是内循环系统,空气会通过空气净化器进行不断的循环过滤。这时候我们需要考虑的就不仅仅是单次净化效果,还需要考虑循环次数。

    从单次循环净化来看,我们需要选用净化效果更好的高等级。但过高的滤网等级相对于的就是过大的风阻,导致风量减少,空气流动减缓,循环次数降低。这反而降低了空净器的净化效果。

    因此,对于内循环的家用空气净化器,滤网的过滤效率(也就是等级)并不是唯一的参考要素,而是需要再综合噪音,功耗,风阻以及体积等必须考虑的因素。当然,在协调风机等其他性能的条件下,选用高级别的滤网是对于生活在污染严重的地方是更好的选择。

    随着行业的成熟,目前的家用净化器滤网级别大多在H11以上,高端的品牌更多采用的是H13级别的HEPA滤网。(可以说,这个等级也是在各方面的综合考量下的最优解)至于那些仍旧在H10以下,却价格好几千的黑心商家,实在是不值得大家浪费时间去了解。

    除开滤网的材料和结构等级需要了解,对于普通的家庭空净器用户来说,滤网的更换也是不可避免的。

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    一般来说,在使用一段时间后,滤网的通气性下降,导致风阻不断上升,使得过风量和洁净空气量降低(CCM)。因此当滤网进入饱和状态,风量风速大幅度下降时,便需要更换滤网。对于使用静电驻极技术来处理细微颗粒物的PP喷熔滤网,在使用一段时间后静电失效,也需要及时的更换滤网。具体的更换时间,应当在厂家的指导下进行。

    同时,因为滤网存在更换的需要,最好选用有密封垫的过滤器,以保证更换的时候能紧密贴合,不会造成过滤器变形。密封不严会导致未曾经过滤网的空气直接进入净化器内部,导致机器积灰及二次污染。更换时也尽量选择厂家的相同型号的滤网,随意更换第三方滤网容易造成净化效能的降低。

    最后需要提醒大家的是,滤网的等级对于净化器而言可以说至关重要的一环,因此在购买净化器的时候,消费者有权利知晓净化器的滤网参数。若是商家没有标注,大家有权利联系他们要求提供相关数据。

    最后同样的三句话总结本篇文章重点。

    1:家用空气净化器安全很重要!采用物理过滤的HEPA滤网是最安全有效的方式。

    2:滤网并不是一张简单的滤纸,而是反复折叠提高性能,同质量下复合滤芯更好。过滤方式上,大颗粒拦截,小颗粒吸附。

    3:家用空净器使用的滤网需要有一定的等级标准,但并不意味着等级越高越好,滤网需要定期更换!

    说完了滤网,下一篇我们为大家细细解读空净器的另一个核心组成——风机。

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