復(fù)合式過(guò)濾網(wǎng)空氣凈化器:空氣凈化器的核心——濾網(wǎng),并非是是你想象中那樣簡(jiǎn)單
發(fā)布時(shí)間:2021-09-11
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通過(guò)上一篇關(guān)于污染物的科普,相信大部分讀者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了室內(nèi)污染的復(fù)雜組成及其危害。而繼續(xù)關(guān)注本系列文章的讀者,定然也是從認(rèn)知到行動(dòng),計(jì)劃為自己和家人選購(gòu)空氣凈化器。
當(dāng)我們打開(kāi)電商平臺(tái),亦或者是走進(jìn)商場(chǎng),便會(huì)發(fā)現(xiàn)空氣凈化器的品牌和種類繁華多樣,令人眼花繚亂。那么面對(duì)著商家說(shuō)辭繁多的宣傳和跨度巨大的價(jià)格,想必大多數(shù)消費(fèi)者都是猶豫不決的。
這不同價(jià)位的凈化器到底有什么區(qū)別?造成如此巨大的價(jià)格跨度究竟是什么原因?這到底,應(yīng)該怎么選擇適合自己的凈化器??jī)艋魇遣皇且彩菄?guó)外的品牌更可靠?等等這般問(wèn)題一定縈繞在大家心頭。所以從本篇開(kāi)始,我們將著重從凈化器的構(gòu)成和原理上進(jìn)行解析,讓你可以清楚明白地選購(gòu)。
首先,很多人都知道,復(fù)合式過(guò)濾網(wǎng)空氣凈化器空氣凈化器的本質(zhì)便是一個(gè)吸塵器。污染的臟空氣被吸進(jìn)去,經(jīng)過(guò)吸附污染物后將清新的空氣釋放出來(lái)。那么,看不見(jiàn)的細(xì)顆粒物又是怎么被留在空氣凈化器中的?
目前,吸附顆粒物的手段有三種。
1機(jī)械過(guò)濾型:通過(guò)風(fēng)機(jī)鼓動(dòng)空氣通過(guò)濾網(wǎng),濾網(wǎng)攔截其中的部分顆粒物和微生物。相對(duì)來(lái)說(shuō),HEPA濾網(wǎng)凈化效率最高,且相比于其他除塵類型不容易出現(xiàn)二次污染(如臭氧污染)的情況。高效率和高安全性讓使用HEPA濾網(wǎng)的機(jī)械過(guò)濾式凈化器成為目前的家用空氣凈化市場(chǎng)中最主流,最成熟的空氣凈化方式。
2靜電型:利用強(qiáng)電場(chǎng)使顆粒物帶正電,然后被帶負(fù)電的極板吸引收集。更適用于重粉塵,如燃煤發(fā)電廠的煙囪尾氣除塵。優(yōu)點(diǎn)是不需要更換耗材可清洗,風(fēng)阻低。缺點(diǎn)在于價(jià)格昂貴,清洗頻繁復(fù)雜,對(duì)較小顆粒物吸附效率較低,且存在臭氧污染刺激嗅覺(jué)的問(wèn)題。
3水過(guò)濾型:讓空氣通過(guò)水,通過(guò)“水洗空氣”的方式除塵。顯然,這種方式可以帶來(lái)一定的濕度,但凈化效率低下,也存在水中微生物以及二次污染的情況。
因此,我們接下來(lái)將主要討論機(jī)械型過(guò)濾凈化器,這種凈化器通過(guò)濾芯來(lái)攔截吸附空氣中的各種污染物來(lái)達(dá)到凈化的目的。通常,整個(gè)濾芯是由多個(gè)濾網(wǎng)組成,包括初效濾網(wǎng),高效濾網(wǎng),活性炭層等。在同等的質(zhì)量下,交叉疊層的復(fù)合濾芯要比傳統(tǒng)多層垂直放置的組合濾芯效果更好。
在整個(gè)濾芯結(jié)構(gòu)中,我們最需要了解的便是可以過(guò)濾掉PM2.5的“高效空氣顆粒過(guò)濾器”——HEPA(High Efficiency Particulate Air Filter)濾網(wǎng)。也是因?yàn)樗闹匾?,我們?cè)谔岬綖V網(wǎng)的時(shí)候通常指的是HEPA濾網(wǎng)。
來(lái)源:最初的HEPA過(guò)濾器是在40年代被設(shè)計(jì)并用于曼哈頓項(xiàng)目防止傳播空中放射性污染物。它在50年代完成商業(yè)化并迅速推廣到工業(yè)應(yīng)用中,包括精密實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)藥生產(chǎn)、電子儀器和外科手術(shù)等需要高潔凈度的場(chǎng)所。時(shí)至今日,隨著人們對(duì)空氣污染問(wèn)題和身體健康的日益關(guān)注,HEPA濾網(wǎng)正在逐漸進(jìn)入家用領(lǐng)域。
從來(lái)源我們可以了解到,復(fù)合式過(guò)濾網(wǎng)空氣凈化器最初HEPA濾網(wǎng)用于對(duì)空氣清潔要求十分嚴(yán)苛的超凈空間中進(jìn)行的工業(yè)項(xiàng)目中,包括我們現(xiàn)在最離不開(kāi)的手機(jī),其中最為關(guān)鍵的處理器——納米級(jí)的CPU硅晶制作,都是需要這樣的超凈空間。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),這樣的純凈程度是自然界所存在的“最純凈”的空氣的上百萬(wàn)倍。這樣的潔凈程度,對(duì)于我們一般人而言是無(wú)法想象的。
HEPA濾紙之所以能完成如此程度的清潔效果,原理在于它特殊的材料和結(jié)構(gòu)。
材料上看,HEPA的材質(zhì)共分為五種。它們大都是由不規(guī)則排列的化學(xué)纖維或玻璃纖維制成。
PP高效濾紙:以聚丙烯為原料經(jīng)專用熱熔法制成的新型過(guò)濾材料。產(chǎn)品耐酸堿腐蝕,強(qiáng)度高不易損壞,不易腐蝕,風(fēng)阻相對(duì)較低。但抗水性一般,潮濕環(huán)境會(huì)生霉長(zhǎng)菌。在濾網(wǎng)等級(jí)上,可以做到H14等級(jí),但使用時(shí)間相對(duì)較短。
PET濾紙:采用滌綸樹(shù)脂等材料熔噴而制成的,硬度高,挺度好,耐腐蝕高溫,性能穩(wěn)定,常用在掃地機(jī),吸塵器等過(guò)濾精度要求不高的家用電器或者大型清潔機(jī)器上面,一般只能達(dá)到H10到H11的等級(jí)。
復(fù)合濾紙(PP和PET):復(fù)合濾紙,簡(jiǎn)單說(shuō)就是熔噴一層PP,然后再熔噴一層PET,融合了PP和PET的優(yōu)點(diǎn):容易成型,過(guò)濾精度又能保證;既有挺度,又能保證高精度過(guò)濾效果,可以達(dá)到H13級(jí)別。適用于家用空凈器。、
玻纖高效濾紙:用強(qiáng)酸液體將玻璃纖維打散,是一種含金量非常高的濾紙,缺點(diǎn)是這種材料不抗撕,且抗水性差,使用時(shí)需要十分小心。但由于其強(qiáng)大的容塵能力和較貴的價(jià)格,此前一直應(yīng)用于核工業(yè)領(lǐng)域。使用這種材料的凈化器,無(wú)論是體積,功耗,還是噪音都會(huì)大幅度增加,因此并不適用于家用空凈器。
PTFE聚四氟乙烯:也就是俗稱的特氟龍、一種性能穩(wěn)定的新型材料。纖維直徑是傳統(tǒng)的玻纖濾紙的十分之一,阻攔網(wǎng)更細(xì)密,使得在同等過(guò)濾效率下,阻力會(huì)更小。但因?yàn)閮r(jià)格較貴且技術(shù)相對(duì)壟斷,目前還沒(méi)有大范圍普及。
目前市場(chǎng)上的家用空凈器主流的使用材料是復(fù)合高效濾紙,其能級(jí)可以達(dá)到H13。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查,采用H13濾網(wǎng)的空凈器價(jià)格大都在4K以上。而更高效(實(shí)則是家用場(chǎng)景下用不到的)的濾網(wǎng),則較多使用的是玻纖濾網(wǎng)。
從結(jié)構(gòu)上看,HEPA濾紙是一張由直徑約0.2到2.0微米纖維交織構(gòu)成的絮狀網(wǎng)。纖維之間有空隙可使得氣流順利通過(guò),但由于層層的排列,細(xì)小顆粒物會(huì)難以避免地被攔截在網(wǎng)內(nèi)或者被吸附到某一跟纖維上,而由于纖維和分子之間的吸引力大于氣流帶來(lái)的力,所以細(xì)顆粒物會(huì)被牢牢地粘附在纖維上。這顯然是一般的海綿或者其他過(guò)濾物無(wú)法完成的。
在實(shí)際的使用中,濾網(wǎng)并不會(huì)只使用一張濾紙完成過(guò)濾,而是會(huì)采用反復(fù)折疊的手段制作的。如果我們將其展開(kāi),會(huì)發(fā)現(xiàn)它的面積過(guò)濾器迎風(fēng)面的數(shù)倍甚至數(shù)百倍,這使得濾網(wǎng)阻攔效率和容塵量的增大。實(shí)際的生產(chǎn)中,需要根據(jù)空氣凈化器的性能要求選擇合適的濾紙材料。
原理:目前市場(chǎng)上的HEPA空氣過(guò)濾器是指可以去除至少97.00%0.3微米(μm)直徑左右的空中微粒。之所以限定這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是因?yàn)檩^大的(>0.5微米)微粒做慣性運(yùn)動(dòng),在一定厚度的濾網(wǎng)中會(huì)沿著直線運(yùn)動(dòng)而撞到纖維上被攔截或阻截。而較?。?lt;0.1微米)的微粒在氣流中的軌跡遵循一種叫做“布朗運(yùn)動(dòng)”的定律,會(huì)四處運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致撞擊到纖維上被吸附。
因此0.3微米(或者說(shuō)0.1-0.5微米之間,這根據(jù)不同濾網(wǎng)材料,風(fēng)速等影響)大小的微粒是最難過(guò)濾的,它也因此被稱之為最易穿透粒徑。而其余更大或者更小的微粒則可以高效率,甚至是99.9%的攔截率被過(guò)濾。所以,那些聲稱自己是為數(shù)不多可以做到過(guò)濾納米級(jí)別的凈化器,不過(guò)是商家的噱頭罷了。
除此之外,目前的濾網(wǎng)很多都采用了靜電駐極技術(shù)在物理濾網(wǎng)上附加靜電,復(fù)合式過(guò)濾網(wǎng)空氣凈化器使之自身成為長(zhǎng)期攜帶靜電的電解質(zhì)材料。但需要注意的是,靜電駐極技術(shù)仍舊是物理吸附方式,和“靜電除塵”還是完全不一樣的。眾所周知,靜電力的作用距離相對(duì)較遠(yuǎn),微粒在靜電力的作用下金剛纖維就有可能受力改變運(yùn)動(dòng)軌跡,被纖維吸附。便于在極低的空氣阻力條件下,達(dá)到很高的過(guò)濾效率。但靜電駐極存在失效時(shí)間,隨著靜電的日漸損耗,對(duì)于小顆粒的吸附效率也會(huì)下降,這時(shí)候就需要更換濾網(wǎng)了。
當(dāng)然,復(fù)合式過(guò)濾網(wǎng)空氣凈化器因?yàn)橥暾墓I(yè)系統(tǒng)往往需要針對(duì)不同的使用要求實(shí)現(xiàn)不同效率的組合,以此來(lái)達(dá)到經(jīng)濟(jì)性和性能的更優(yōu)統(tǒng)一,因此任何一樣科技產(chǎn)物都是有標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判定的。這一點(diǎn)上,HEPA也不例外。而且,不同國(guó)家對(duì)于HEPA的標(biāo)準(zhǔn)都有不同。
目前我們常用的有歐洲標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的等級(jí)劃分。
中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)將過(guò)濾器分為粗效、中效、中高效、亞高效、高效、超高效等幾個(gè)檔次。
歐洲標(biāo)準(zhǔn)以體系劃分為粗效G1-G4,中效M5-M6,中高效F7-F9,亞高效E10-E12,高效H13-H14,超高效U15-U17。(這其中,超高效濾網(wǎng)是家庭場(chǎng)景下用不到的。)
因此E10-E12,應(yīng)該按新版歐標(biāo)叫做EPA,即中標(biāo)中的“亞高效過(guò)濾器”。只有達(dá)到99.95%的過(guò)濾效率的H13才能夠稱之為HEPA,隨著空凈行業(yè)的發(fā)展,目前很多高端的空凈品牌都采用了H13等級(jí)的濾網(wǎng),當(dāng)然隨之而來(lái)的也是價(jià)格的不便宜。
另外一個(gè)并不太常用,但值得一提的是美標(biāo)。判斷其性能可用相對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)減掉5,即是歐標(biāo),作為消費(fèi)者購(gòu)買時(shí)要小心仔細(xì)看清楚。
那么對(duì)于家用凈化器,是不是越高等級(jí)的濾網(wǎng)就越好呢?
事實(shí)上,并不是這樣。
我們知道,工業(yè)上所用的專業(yè)級(jí)凈化主要模式是單向送風(fēng),這就意味著最末一級(jí)的過(guò)濾器級(jí)別將直接決定凈化的程度,而家用凈化器則不同。家用凈化器的核心指標(biāo)是總體凈化的能力,它的工作模式是內(nèi)循環(huán)系統(tǒng),空氣會(huì)通過(guò)空氣凈化器進(jìn)行不斷的循環(huán)過(guò)濾。這時(shí)候我們需要考慮的就不僅僅是單次凈化效果,還需要考慮循環(huán)次數(shù)。
從單次循環(huán)凈化來(lái)看,我們需要選用凈化效果更好的高等級(jí)。但過(guò)高的濾網(wǎng)等級(jí)相對(duì)于的就是過(guò)大的風(fēng)阻,導(dǎo)致風(fēng)量減少,空氣流動(dòng)減緩,循環(huán)次數(shù)降低。這反而降低了空凈器的凈化效果。
因此,對(duì)于內(nèi)循環(huán)的家用空氣凈化器,濾網(wǎng)的過(guò)濾效率(也就是等級(jí))并不是唯一的參考要素,而是需要再綜合噪音,功耗,風(fēng)阻以及體積等必須考慮的因素。當(dāng)然,在協(xié)調(diào)風(fēng)機(jī)等其他性能的條件下,選用高級(jí)別的濾網(wǎng)是對(duì)于生活在污染嚴(yán)重的地方是更好的選擇。
隨著行業(yè)的成熟,目前的家用凈化器濾網(wǎng)級(jí)別大多在H11以上,高端的品牌更多采用的是H13級(jí)別的HEPA濾網(wǎng)。(可以說(shuō),這個(gè)等級(jí)也是在各方面的綜合考量下的最優(yōu)解)至于那些仍舊在H10以下,卻價(jià)格好幾千的黑心商家,實(shí)在是不值得大家浪費(fèi)時(shí)間去了解。
除開(kāi)濾網(wǎng)的材料和結(jié)構(gòu)等級(jí)需要了解,對(duì)于普通的家庭空凈器用戶來(lái)說(shuō),濾網(wǎng)的更換也是不可避免的。
一般來(lái)說(shuō),在使用一段時(shí)間后,濾網(wǎng)的通氣性下降,導(dǎo)致風(fēng)阻不斷上升,使得過(guò)風(fēng)量和潔凈空氣量降低(CCM)。因此當(dāng)濾網(wǎng)進(jìn)入飽和狀態(tài),風(fēng)量風(fēng)速大幅度下降時(shí),便需要更換濾網(wǎng)。對(duì)于使用靜電駐極技術(shù)來(lái)處理細(xì)微顆粒物的PP噴熔濾網(wǎng),在使用一段時(shí)間后靜電失效,也需要及時(shí)的更換濾網(wǎng)。具體的更換時(shí)間,應(yīng)當(dāng)在廠家的指導(dǎo)下進(jìn)行。
同時(shí),因?yàn)闉V網(wǎng)存在更換的需要,最好選用有密封墊的過(guò)濾器,以保證更換的時(shí)候能緊密貼合,不會(huì)造成過(guò)濾器變形。密封不嚴(yán)會(huì)導(dǎo)致未曾經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)的空氣直接進(jìn)入凈化器內(nèi)部,導(dǎo)致機(jī)器積灰及二次污染。更換時(shí)也盡量選擇廠家的相同型號(hào)的濾網(wǎng),隨意更換第三方濾網(wǎng)容易造成凈化效能的降低。
最后需要提醒大家的是,濾網(wǎng)的等級(jí)對(duì)于凈化器而言可以說(shuō)至關(guān)重要的一環(huán),因此在購(gòu)買凈化器的時(shí)候,消費(fèi)者有權(quán)利知曉凈化器的濾網(wǎng)參數(shù)。若是商家沒(méi)有標(biāo)注,大家有權(quán)利聯(lián)系他們要求提供相關(guān)數(shù)據(jù)。
最后同樣的三句話總結(jié)本篇文章重點(diǎn)。
1:家用空氣凈化器安全很重要!采用物理過(guò)濾的HEPA濾網(wǎng)是最安全有效的方式。
2:濾網(wǎng)并不是一張簡(jiǎn)單的濾紙,而是反復(fù)折疊提高性能,同質(zhì)量下復(fù)合濾芯更好。過(guò)濾方式上,大顆粒攔截,小顆粒吸附。
3:家用空凈器使用的濾網(wǎng)需要有一定的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),但并不意味著等級(jí)越高越好,濾網(wǎng)需要定期更換!