坏空气百科（一）：空气净化器的原理

       空气净化器，顾名思义，就是将受到污染的空气吸入，通过净化装置完成净化，再将洁净的空气释放回工作环境的设备。而我们在日常生活中接触的污染源，通常是以PM2.5为代表的细小颗粒和以甲醛为代表的TVOC（总挥发性有机物）。在特殊的环境下，例如医院、流行疾病爆发地区等，也可能会有细菌、病毒、过敏原等需要净化的成分。对于甲醛，公认最有效的主动手段无疑是活性炭吸附。事实上，这也是大部分空气净化器采取的策略。也有部分品牌使用光触媒技术作为辅助。【插入名词解释1：光触媒技术就是利用TiO2等半导体材料所具有的光催化特性，在紫外线照射下，将甲醛、细菌等有机污染源降解成水、二氧化碳、氮气等无害物质的净化技术。我对光触媒技术的了解有限，但是因为这种技术在可见光下无法实现，并且受到造价等条件限制，鲜有TVOC作为独立的净化手段。】

而对于PM2.5等微小颗粒物，最常见的净化方式是静电集尘和风机+滤网两种方式。【插入名词解释2：静电集尘就是利用空气电离后，使微粒带电，从而被电极吸附的空气净化技术。也被称为主动净化技术。因为对工艺水平要求不高，成本也比较低廉，因此这个技术目前比较广泛的使用在大量国产低端空气净化器上。这一技术的优点很明显，首先是比较安静，因为不需要太大的风机；其次是后期维护成本低，无需更换滤芯，集尘模块可以自己动手清洁反复使用。但是缺点也同样致命，那就是臭氧。学过高中物理的都知道，电离空气势必会产生臭氧。而臭氧也是世界卫生组织列举的四种典型空气污染物之一。因为它会刺激呼吸系统，也会对人的皮肤、神经和免疫系统造成影响，甚至导致癌变。基于这么尴尬的现实——敲黑板划重点——包括美国在内的很多西方国家，已经禁止以静电吸附为单一手段的空气净化器在有人的场合使用。于是，随着消费者对空气净化器越来越了解，这些鸡贼的制造商也纷纷闭口不提静电、吸附、臭氧这类敏感词，而换上了离子风、负离子等各种马甲。】

下面我要详细讲讲风机+滤网式的空气净化器，因为目前世界顶尖制造商无一例外采取这种被称之为被动净化技术的方案，当然也是我今天要介绍的重点。风机+滤网的空气净化技术其实原理也很简单，就是利用一个高速转动的风机，在其周围的空气形成负压，通俗点说就是将脏空气吸入进风口，然后在机器内部使其充分与高效过滤材料接触，完成净化后再将洁净的空气从出风口释放出去。看起来是一个相当没有技术含量的过程，但这其中的每一个步骤事实上都充满了玄机。打个不太恰当的比方，汽车的原理其实也很简单，无非就是转向系统+变速箱+引擎，下面四个轮子、上面扣个壳子。但是市场上既有动辄数百上千万的豪车，也有用不了几千块钱的老年代步车。大家基于同样的原理，似乎功能也差不多，但了解车的您一定知道，小到一个零部件的选用和一个切削角度的改变，都会对车的稳定性、实用性、甚至安全性产生影响。这个道理用到空气净化器上也一样说得通，看似简单的风机+滤网+外壳，其实都干预了你使用过程中的体验：风机决定了净化速度、安静程度，滤网决定了效果、使用寿命，外壳决定了美观程度和交互体验……

先从风机说起，空气净化器要想净化空气，首先得让空气流动起来，不然它净化个毛？空气流动需要动力，对于空气净化器来说，这个动力就来自风机。假设你家房子100平米，高2.5米，那么就有250个立方的空气需要通过净化。如果没有一个足够大的风扇，这250立方的空气还没净化完，新鲜的雾霾空气(好纠结的词）就又源源不断的补充进来了。因此，国际上对于空气净化器的风量有规定，要求一小时能够将室内的空气过滤五次以上才能达标。但是这样大的风量，势必要求风扇高速转动，噪音问题在所难免。然而家用空气净化器因为使用场景多是日常作息，所以对噪音非常敏感。这就对风机的工艺提出了极高的要求，它需要足够大、稳定性高，同时又要保证在高速运转的状态下保持足够安静。因此德国EBM风机成了很多品牌的首选，另外如美国PSC风机、广东生产的泛仕达风机等也被一大批国内外知名品牌选用。

接下来要说的HEPA滤网【插入名词解释3：HEPA是High Efficiency Particulate Air Filter的缩写，读音是嗨怕，意思就是高效空气颗粒过滤器。是国际公认的最高效的过滤材料，广泛应用于医疗手术、高精度实验、航天航空这类对洁净度要求超高的场所。】这个环节讨论的被动式空气净化器全部都使用HEPA作为主要滤料。HEPA的主要材质有聚丙烯、涤纶树脂、超细玻璃纤维等，使用胶版纸甚至铝合金作为固定，看似不是什么高大上的东西。但其实，做为空气净化器的核心构件，HEPA滤网的品质直接决定了净化设备的效果。因此世界各国对HEPA的等级都有各自的标准，最为常见的是欧洲的EN1822标准。该标准把HEPA滤料分为三个等级，E级、H级和U级。在民用领域，通常采用H级，其中H13和H14两个标准对MPPS的效率分别达到了99.75和99.975以上。这个MPPS是Most Penetratable Particulate Size（最易通过，换句话也就是最难过滤的颗粒尺寸）的缩写，而这个尺寸通常是0.1~0.3微米。不过，以H13级别的HEPA为例，对制作工艺的要求极高，成本也相当昂贵。因此，廉价品牌的空气净化器即便采用了HEPA滤网的净化技术，也根本不可能选用这么高的等级。同时HEPA滤网的材质、密度、折高、展开面积及物理结构等因素，也决定了空气在净化过程中与滤料能否充分接触，从而实现最彻底的净化。

最后说说空气净化器的壳体。目前市场上的主流品牌多使用工程塑料作为壳体主要材质，也有一些厂家如奥郎格使用了全金属的外壳，使产品看上去更加结实耐用。作为一台空气净化器的颜值担当，壳体当然最直接的体现了工业设计水平。毕竟这东西将来要跟你的家具家电一样，摆在起居生活最显眼的地方与你朝夕相处，谁也不希望在自己精心布置的家里面出现一个画风不符的吃藕群众。但是如果你认为壳体的使命仅限于此，那就大错特错了。作为容纳风机和滤芯的容器，壳体首要的一个功能是密封性，目的是避免空气在流动过程中出现短路（Bypass）。其次，风机和滤芯在壳体当中以什么体位（好污~~~）布局也大有讲究。这个布局方式既要符合空气动力学原理，让空气畅通无阻，又需要尽可能拉长空气的行进路径，将净化效果最大化。能够将二者完美平衡壳体才称得上是一个好壳体。其三，壳体也是设计狮们展示作品人性化的舞台。除了调节风速、开关机这样一些基础的操控外，空气质量检测和滤芯寿命提示也逐渐成为了主流品牌的标配。随着物联网时代的到来，能够接入互联网的智能化交互端口也必将成为未来的潮流。

介绍完空气净化器的原理，我来聊聊大家翘首期盼的，于2015年9月颁布，刚刚执行不到一年的空气净化器新国标《GB/T 18801-2015》。之所以说翘首期盼，是因为从2013到2015短短不到两年的时间，中国净化器市场上的品牌从100多个雨后春笋般的增加到了500多个。其中大多数是滥竽充数、以次充好的山寨品牌，这些无良商人置科学规律与消费者利益于不顾，一心只想进入到这个快速爆发的市场投机，导致关于空气净化器的负面新闻层出不穷。这不但让本来就不明觉厉的消费者更加无所适从，还连累了很多有实力和使命感为民族品牌正名的良心企业。而造成这种乱象的根本原因就是行业标准的缺失。商家利用消费者相关知识的匮乏和信息不对称，肆无忌惮的虚假宣传，夸大自己产品的净化效果。几乎所有的品牌都号称自己是全球首创、世界唯一，净化效果天下无敌……而新国标的出台，则统一了空气净化器的评价体系，约束了企业宣传中的用语规范，也强制性的将如CADR值、CCM值、能效等级、噪音等级四项指标纳入到空气净化器必须公开的信息。

下面我就将这四项指标做个简单的解释——能效等级无需赘言，大家早已经对电器上的能效标识司空见惯了。考虑到空气净化器主要耗电部分就来自风机，相信这并不是大家关注的重点；而CADR值可能对大多数人来说还比较陌生，在这里着重介绍一下。CADR是Clean Air Delivery Rate(洁净空气输出率)的缩写，指单位时间通过净化器过滤后，输出的洁净空气总量，单位是m³/h。这个数值越高，意味着空气净化器的净化效率越高。这个指标是舶来品，最早来自美国家用电器制造商联合会（AHAM），这个机构向提交申请的空气净化器样本提供一系列收费的测试服务，最终给出一个CADR数值。AHAM会为那些通过了测试的产品提供一个AHAM VERIFIDE的印章。

在新国标出台前，AHAM基本上是中国消费者能够参考的唯一权威认证。当然，因为这并非一个强制性的认证，所以很多国际品牌如IQAir并没有参加，国内品牌通过AHAM认证的更是寥寥无几。而如今新国标的执行，消费者唯AHAM马首是瞻的日子也可以结束了。通过CARD值，消费者可以大致推算出一台空气净化器适用的面积。例如在层高2.5米的房间使用一台CADR=500m³/h的空气净化器，每小时能够完成200平米的净化。前面介绍过，一小时空气必须五次通过空气净化器才能抵消不断补充的污染源，所以这个数字还需要再除以5，也就得出了200÷5=40m2的适用面积。需要补充的是，虽然新国标借用了AHAM发明的CADR值，但由于国情不同，两者的评价体系并不完全一样。新国标的CADR值包括颗粒物CADR值和甲醛CADR值，而AHAM的CADR值则没有甲醛CADR值，而是分为花粉、烟雾和尘埃三种。

CCM在新国标中的定义是：CADR值衰减到50%时，累积净化污染物（颗粒物或甲醛）的总重量，单位为mg。通俗点说就是滤网的的使用寿命。这个指标同样分为颗粒物CCM（用P表示）和甲醛CCM（用F来表示）从低到高分别有4级，P4级和F4级为最高级。噪音等级则规定了空气净化器在不同CADR值工况下产生的声量，换句话说就是你的机器在不同风速下的噪音值，这个区间为55~70dB。事实上，55dB已经可以影响人的正常交流，而70dB已经对人体产生伤害。但即使是这么一个宽松的标准，市面上的很多产品依然无法达到。以上的四个指标里面，CADR值当然是核心，也是消费者关心的重点。正是因为如此，很多制造商为了提高CADR值而不择手段，比如使用较为轻薄的滤网或者大功率风机。而这势必会造成CCM的降低和较高的噪音及能耗，牺牲用户体验。所以后面的三个指标，很好的限制了制造商为了漂亮的数据而在产品上动手脚。