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四川论坛 >  【技术讨论帖】新风系统怎么设计最合理

发表于 2016-01-10 22:34    IP属地:四川

最全空气净化指南2——HEPA其实家用没必要
凤凰新闻客户端主笔 唐驳虎
第一篇解释了PM及其危害,PM不是灰尘,而是微粒,看不见却又有危害,光躲在房子里是躲不过的。
第二篇诠释了过滤的原理,对付这种细小微粒,不能用“海绵”,而是得用“粘钩”。
这一篇将讲过滤网在空气净化器中的实际运用。

过滤器还分那么多级别呢?
有的爱思索的人会想到,高效空气过滤器,“高效”这两个字就纯粹是个修辞的广告语吧?有没有“低效空气过滤器”呢?
还真有,同样是滤网,会有不同的用途,自然也是有不同的过滤等级。其中目前我们常用的有欧洲标准和中国标准的等级划分。

中国标准把过滤器分为粗效(不叫低效,很多人习惯写成初效,但国标的写法是粗效)、中效、中高效、亚高效、高效、超高效等几个档次。
欧洲的标准更为人们所常用,从欧标EN 779-1993、EN 1882-1998开始,体系划分为G1-G4、F5-F9、H10-H14、U15-U17共4个档次,17个等级。
G-F-H-U分别对应粗效、中效-中高效、亚高效-高效以及超高效这么几个档次。
从G1(5微米以上粗中颗粒物过滤率50%以上)直到U17(对MPPS也就是0.012微米能过滤99.999995%)。

细心的读者将会注意到,在HEPA之上,还有普通家庭用户用不到的ULPA——超高效滤网,Ultra low particulate air。
从这些认知开始,你将打开另一扇广阔得多的大门。

对了,还有一个不太常用的美国划分法MERV(Minimum Efficiency Reporting Value,最低效率报告值),因较少引用,常被商家在宣传上用来搅混水。
MERV划分为20个等级,其中M15或H15大致相当于欧标F9~H10,M17或者UH17大致相当于欧标H13。

为什么要划分这么多层次?
因为完整的工业净化,需要不同效率来实现组合级数,达到送风量、净化效率、维护便利与经济性、总体性能和成本的统一。

初效板式过滤器
初效过滤器在空净系统中作为预过滤器,保护后级的中、高效过滤器。真正的高效过滤器没有初效、中效过滤器的保护的话,报废时间将极短。

中效布袋式过滤器
中效过滤器作为中间过滤器,减少高效过滤器的负荷,延长其使用寿命。
亚高效过滤器用途类似,另外在低级净化系统中,这一级已可做终端过滤器使用。

高效过滤器单元
高效、超高效过滤器,是高级别、超高级别洁净室中必须使用的终端净化设备。

设计时,应首先根据最终的洁净程度要求,确定末级主过滤器的效率;然后选择起保护作用的预过滤器,如果这级过滤器亦需保护,再在它的上风端增设初级过滤器。
一般情况下,最末一级主过滤器决定送风的洁净程度,上游各级过滤器起保护作用。末级过滤器的性能要可靠,预过滤器和初级过滤器的效率规格要合理,维护要方便。
通过在前级布置过风量高,容尘量大,尤其是易检修、更换的低效预过滤器,吸附大部分的粗颗粒(粒径5μm以上)尘埃;
从而保护后级的高效主过滤器持续工作,延长其使用寿命,减少其更换频次,从而保证生产的连续运作。这是一个在工程上合理的系统配置做法。

滤网级别很重要?
既然大家知道了滤网的分级别等级,自然希望自己买到的空气净化器过滤能力越强悍越好。
H11、H13、HEPA,高效过滤器,也成了很多空净器发烧友挂在嘴边彰显专业的术语。“尽量选择H13等级的滤网/净化器”也成了发烧友们的追求。
所以,在网上常见对某型号空净器的HEPA等级探询和对厂商“偷工减料”的担心。甚至有的厂家如实公布了滤网等级,反而因“等级太低”遭来质疑。

但是,但是,如果我把真相说出来,大家会不会虎躯一震?
真相之一,就是绝大多数厂商用的并不能叫做HEPA……

先看看如实公布的几家
的确,目前国内净化器市场相当混乱,净化器生产厂商只是一味的宣传净化效率99.9%,而对其采用的滤网规格普遍采取回避态度。
少数几家如实标注滤网级别的厂家,反而遭来了质疑。我们先来看这些厂家和他们公布的滤网等级。

比如说某米,H11。

比如说某普,H10。

还有一家,另外一个米,说自己标配采用的是M14,结果被细心的网友发现,这个美标换算之后,等级不要说H10,就连F9都不到,大致只相当于F8。以致于在自己的论坛上遭到了网友的围攻而难以回应。
懂一点专业的网友们纷纷愤慨,这是偷工减料啊!无良无德啊!
10、11、12级都不应叫HEPA了
但事实是——别说相当于F8的M14不属于HEPA,就是所谓的H10、11、12级,都不该叫HEPA了。
因为在欧洲新标准EN 779-2011、EN 1822-2009中,这三个规格的等级和命名都也变了,现在是E10~E12。此外,F5 和F6也变成了M5 和 M6。

这下来,欧标体系变成了:
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。
不但欧洲的标准如此划分,世界上绝大部分其他标准也都规定,HEPA的最低效率、入门门槛是99.95%。低于这个规格的不配叫高效过滤器。
主流的过滤器制造商、工程设计师和绝大多数工业用户也都是这么认为和划分的。
所以,效率85~95%的10级,95~99.5%的11级,效率99.5~99.95%的12级,这几个级别,应该按新版欧标叫做EPA,Efficiency Particulate Air Filters,翻译过来是“效率空气过滤器”。
而中文语言更准确——“亚高效过滤器”。

当然,除了粗效过滤器以无纺布为主要材质,以“筛子效应”为主,拦截5μm以上的粗粒子外;中效以上直至超高效的过滤器,基本都是超细纤维过滤,工作模式都是以吸附为主,主要对付5μm以下的细微粒子,在原理上没有区别,差异只在于对超细粒子的过滤率。
文字游戏?
说到这里,定会有读者心生疑惑,“高效”“亚高效”,单纯地追着这些概念不放,这不是咬文嚼字,佶屈聱牙么?
其实,概念和定义的游戏倒在其次。关键的还在于接下来的下一个真相:
家用空气净化器,别说HEPA毫无必要,就是EPA也都不是必须的。
这第二个真相,应该是彻底颠覆了目前市面上所有的宣传材料,但在空气净化的专业人士那里,这是个常识……
张口闭口HEPA,专业人士听着心里就发笑呢……
大部分专业领域都用不着……
我们先来看看专业的超净室所需要的主过滤器配置:

如果大家对上一篇文章还有印象的话,30万级净化室,入门级别,洁净程度相当于自然界中最好的空气。
它所要用的末端过滤器不得低于什么等级呢?F6~F8。当然最好是F8。
再往上一级,10万级净化室,尘埃数要减少到1/3。所要用的是F9。

继续往上,万级净化室,在10万级的基础上直接减少到1/10,相当于自然界最好空气的1/300,这时才需要用到H11也就是E11。
直到要求很高的百级净化,10万级再砍去2个0,相当于自然界最好空气的1/30000,真正的HEPA,也就是H13才成为必须……
这些都是开不得玩笑的专业领域……

当然,由于其实这些过滤材料的价格差并不大,提升一级甚至两三级配置的实例很常见,这是放大设计裕量。但上述列举的等级都是能满足基本要求的。

内循环过滤,单次效率更没那么重要
另外,家用空净器相对专业净化模式,还有一个很大的便利优势。
工业专业净化主要是单向送风,最末一级主过滤器直接决定送风的洁净程度,单次过滤效果是多少,最终结果就是多少,因此单次效率值必须要足够高才能保证安全。
而家用空气净化器是内循环过滤器,空气在室内反复地通过空净器滤网进行循环,讲究的不仅仅是单次过滤效果,还有循环效果和次数。

做个简单的数学题(抽象情形),一个效率90%的滤网,多循环一次,再来一个90%过滤,两次净化效率也就变成99%了……
循环,就意味着有2个指标,一个是单次效率,一个是循环次数。
单次过滤效率当然不能过低,否则次数再多效率也提升不起来。而如果影响了循环次数,机器过滤效果同样也不理想。
所以,对于内循环净化器,滤网的过滤效率只是影响净化效果的一个方面,能否产生足够的循环风量和次数,对净化效果也有直接的影响。
HEPA级滤网并不适用于家用空净器
滤网按过滤能力的高低有规格之分,但并不是一味采用高规格滤网的产品就能获得好的净化效果。
从下面的图表提到,滤网的规格每增大一级,其产生的风阻将会增大很多。

如果滤网风阻过大,导致风量下降,空气流动缓慢,净化能力反而会降低,得不偿失。
要是为了提升风量,保证循环次数,就得克服滤网风阻,要采用大功率风机,相应的能耗、噪音也会增高。
所以,其实家用净化器根本不需要使用HEPA级别的滤网!那样只会增加阻力、噪音、功耗、体积。
市场上真正使用H13级别的滤网的机器虽然也有,但是都是体积比较大的个别品牌的型号。而且功耗可以高达160瓦以上,长期运作耗电高,很不环保。

高等级滤网带来的高风阻,是家用空净器不必、不宜使用HEPA的原因。
有的爱动手的“发烧友”,自己动手把机器原配的所谓“低效率”H11/E11滤网换成了H13滤网,以为效果提升了,但其实他所不知道的是——这反而降低空气净化器对整个室内的净化效果。

IQ Air标配的H11级滤芯,现在得叫E11,属于EPA了
家用空净器的核心是总体净化能力,而不是单次效率
所以在设计空气净化器的时候,并不需要过滤网满足多少单次效率,而是需要以提高整机空气净化量——CADR值为核心目标。
(至于专业的CADR值参数,会在以后的文章里详细解释的,这里只是提前用到这一概念)
整机各配件的搭配才是最重要的,设计净化器需要做到风机能力-过滤网效率的合理平衡。
严谨的设计,一般都是需要根据选定的风机能力,设计几套不同效率的滤网,再放到CADR实验室,现场检测数值。根据数值,再结合材料成本,整体结构,最终确定产品用料。
总之一句话,以数据说话,实践出真知。

所谓高端品牌IQ Air标配的11级滤芯,也只是"亚高效滤网"
F8甚至F6就够了
而无论是根据理论推算、工业领域的经验参考还是实测结果,从过滤性能上来说,F8级别(效率不低于90%)的滤网对于家用空气净化器已经非常够用了。
因为还记得上一篇文章MPPS概念的读者都能知道,这里的效率问题是有原因的。
是在对付0.3微米左右的最易穿透粒径时出现的部分区间效率下降。准确地说,是一个局部的”效率凹陷“而已。

所以,甚至F6(效率不低于60%,现在叫M6,不过大家都习惯了叫老名字)这样的材料也是能满足需求的。
这些“低效率”滤网,出现的主要“漏洞”,也就是集中在0.3微米区间附近,只不过其MPPS的范围比高精度滤网大,性能下降的程度要深。如上图所示。

只不过,从F6直到H11(E11或者中国行业标准的Y11,效率不低于95%),风阻和价格相差都并不多,选用高级滤网自然好处更多。
但是,如果要提升到H12(99.5%)、H13(99.95%),在数字漂亮的同时,风阻就立刻拉上去了,坏处就开始显现了。
所以,主流的家用空气净化器,F7、F8、F9、E10(H10)、E11(H11)这些效率从80%到99%的滤网都是可行的。
H12也不是不可以,至于用H13的必要性,我看不出来。

因为关键在于与风机能力和其他性能的协调配合。
少数高端厂商的确采用了H13,名副其实的HEPA级滤网,带来的代价就是风阻的提高,噪音和功率的提升。

IQ Air的高级版12-13级滤芯,直接代价就是功率增加到215瓦,是普通空净器的10倍!但知识告诉我们,这里的初级F8就够了
至于那些宣传上的噱头——“公认最好的H13级滤网”、“级别更高的美国H15级滤网”。
这在专业人士看来真是太可笑了。我想问,你知道什么是U17、UH20么?知道什么是Ultra low particulate air么?知道什么是99.999995%么?知道什么是逐台检测么?知道什么是百级、十级、一级、ISO 1 超净室么?

虚假宣传?还是原谅他们吧。
虽然这篇文章几乎把大部分家用空气净化器的厂家宣传都揭了个底。但必须承认,在滤网过滤效率上,大部分厂商的标注还是比较诚实的。
例如99.9%,99%,97%,93%,不低于90%,等等等等。

没办法,市场环境使然,当大家都在声称自己的滤网是“高效过滤器”的时候,有谁愿意主动承认自己和大家用的其实都是“亚高效过滤器”甚至只是“中高效过滤器”啊?
讲到这里,已经是一次正常深度阅读的极限了。
听到这里,在滤网的知识上,你不但已经比所有的厂家促销员懂得多了,比此前网上所有能见到的“科普材料”也几乎是颠覆了。即使厂家的技术员出马,也很难忽悠倒你了。
但关于滤网,其实还有不少事没讲透。

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发表于 2016-01-10 22:36    IP属地:天津

正好用得上,先收藏,慢慢研究

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发表于 2016-01-10 22:49    IP属地:四川

最全空气净化器解读系列文章,将拟分为15篇的篇幅接连刊出,目前暂定的分篇标题是:
《仍坚持不买空气净化器?你对雾霾还太懵懂》12.25中午已刊
《空净的核心HEPA,其实不是你想象的那样》12.25傍晚拟刊
《意外——绝大部分空净器没用自称的HEPA》
《只需3块钱的“空气净化器”,有效么?》
《300块钱的DIY空气净化器,性价比高么?》
《小米究竟是“屌丝神器”还是“造假垃圾”》
《这才是家用空气净化器优劣的合理评判标准》(空气净化器国家标准的份量与遗憾)
《另一套静电模式,究竟是毒药还是仙丹?》
《高端空气净化器究竟高明和高贵在哪里?》
《高端空气净化器究竟坑爹和宰人在哪里?》
《这些奇奇怪怪的功能,究竟有没有用?》
《高级空气净化器?专业人士眼中小儿科的玩具》
《应对大空间这便宜东西比高端机器管用,但…》
《这才是终极的家用空气保障系统》
《最全空气净化指南之大总结》
凤凰新闻客户端主笔 唐驳虎
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我会都挨个转帖过来

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发表于 2016-01-10 23:24    IP属地:四川

群里有朋友在问我甲醛和pm2.5的问题,我是这么想的,这两个分开考虑
新装修的话,我看中的是如何降低我的甲醛浓度,也就是说增加换气次数或者风量,在风量不能变化的前提下,所以我肯定会牺牲过滤的单次效率,那么我选择的滤网就多半在f6-f8这个档次了,也就是粗滤为主;
当我家里甲醛浓度降低到一定水平后,我再入住,这个时候我就要考虑我的pm2.5了,那么我就要换高一级的滤网了。
非常可喜的是,就一个换滤网的事情,不影响我现在的设计嘛~

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发表于 2016-01-11 14:26    IP属地:湖南

楼主辛苦

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发表于 2016-01-11 19:41    IP属地:四川

如果屠呦呦与楼主相比,我对楼主的敬仰更为直接,看完后明确不少,谢谢楼主!
30万级净化室,入门级别,洁净程度相当于自然界中最好的空气。
它所要用的末端过滤器不得低于什么等级呢?F6~F8。当然最好是F8。

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发表于 2016-03-27 22:07    IP属地:四川

怎样在一开始就提高新风系统的可维护性
新风系统在采购之初,如果能控制好一些采购的关键点,就可以提高日后系统的可维护性,减低维护成本,而系统的效果反而更稳定,使用寿命更长。
我目前总结到以下四点,大家可以再补充完善:
  1)风管要选食品级的柔性管道
欧洲的新风系统,大量采用下图这种柔性的圆形风管,由于可以适度弯曲,又具有相当的弹性硬度,内壁光滑风阻小,很适合在狭小空间安装,管道中途不需要连接,也就没有接缝处积灰难以清洗的麻烦。国内新风系统目前普遍采用 PVC(聚氯乙烯)管作为风管,在弯头和接缝处很容易积灰。另外,PVC材料由于热稳定性差,所以成品中都添加了塑化剂和安定剂,而这些成分多是有毒的,所以使用过程中会散发异味,相信大家也有买新的塑料制品闻到刺鼻的气味这方面的体验。PVC管用于排放生活污水可以,用于输送新风显然是 不合理的,但是可以说大部分消费者甚至很多商家都并不清楚这一点。现在我们就理解为什么欧洲都使用食品级材料制作风管的原因了。虽然这种管道造价高,但是,健康 才是无价的。
图4 德国的食品级柔性管道
图5 柔性风管现场安装图
  2)新风主机的安装位置,最好是明装
可以在阳台、厨房或者地下室的墙上找个位置。明装的好处是更换滤网方便,检修也方便。实在找不到合适的墙,或者你选了一款经济型的新风主机,噪音偏高,那就吊顶吧,但别忘了在吊顶上留更换滤网和维修主机的检修口。

图6  便于维护的明装新风主机
  3)家里可以配置一个颗粒物的检测设备
现在市面上有很多这样的产品,一千元左右,汉王的霾表口碑不错, 还有一款叫做“空气电台”的A1 PM2.5检测仪,个人比较喜欢它的工业设计感。有检测仪器在手,虽然检测结果不会很精确,但基本上可以大致检验这新风系统是否有效运转,是否需要更换滤网。
图7  汉王霾表和空气电台
  4) 装修后的可以安装壁挂式的新风系统
壁挂式的新风净化器,就可以省掉烦人的风管维护工作,更换滤网和检修也比较简单些。缺点是你可能需要在每个卧室分别安装,要两三台才能解决问题,这样设备本身的造价要高一些。

图8, 免维护的无管道Deph.duo壁挂式全热交换新风机
以上四个方面,供正在筹备家用新风系统的知友参考。
作者:陈热铁
链接:https://www.zhihu.com/question/20764811/answer/43878041
来源:知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

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来自 爱卡Android版 发表于 2016-08-04 03:32    IP属地:四川

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发表于 2016-11-06 17:36    IP属地:未知

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