每到冬季,很多城市都會遭遇較為嚴重的霧霾,一時間街頭巷尾都是戴著口罩的行人。為了保證室內(nèi)空氣的質(zhì)量,更多家庭都開始考慮購入空氣凈化器抵御霧霾的入侵,而隨著小米、錘子等互聯(lián)網(wǎng)品牌的加盟,空氣凈化器似乎成為了和PC、手機一樣的全民消費品。問題來了,市面上空氣凈化器的技術原理和價格相差很多,我們又該如何選擇呢?
價差迥異的空氣凈化器
隨著消費者對呼吸健康的關注,空氣凈化器順勢崛起,幾乎每款產(chǎn)品都在主打超過99%的凈化數(shù)據(jù),而空氣凈化器的價格也從數(shù)百元到數(shù)千元不等(圖1)。作為一種過濾空氣的設備,它們之間的差異主要體現(xiàn)在哪里呢?
除了品牌因素影響外,不同的技術流派,以及各種附加的增值功能,則是此類設備身價不一的主要原因。目前消費級空氣凈化器領域主要以兩大技術流派為主:HEPA過濾式和靜電集塵式,下面我們就從這兩種技術流派談起。
HEPA過濾式技術流
在國內(nèi),HEPA過濾式技術是空氣凈化器市場的絕對主流,原因就是這種流派的準入門檻最低。此類空氣凈化器的結構相對簡單,一套外殼、一個風機、一張HEPA(High-Efficiency Particulate Air,高效率空氣微粒子過濾網(wǎng))即可。小米、飛利浦、松下、三星旗下的產(chǎn)品大都采用了這一技術,價格從幾百元到近萬元不等。
HEPA過濾式技術的工作原理是一種被動吸附式的凈化模式,通電開機后內(nèi)部風機啟動開始抽風,氣流帶動空氣中的雜質(zhì)和PM2.5顆粒撞擊并吸附在HEPA過濾網(wǎng)上,最后吹出純凈的空氣。
HEPA的過濾機制
HEPA濾網(wǎng)的過濾機制主要分為四個步驟:首先是物理層面的攔截機制,像寵物毛發(fā)等較大的雜物和顆粒物會直接被HEPA濾網(wǎng)攔截;受重力影響,一些體積較小而密度高的顆粒在經(jīng)過濾網(wǎng)時運動速度會降低,也能自然沉降在HEPA濾網(wǎng)上。
由于HEPA濾網(wǎng)編織不均勻,所以在氣流影響下會形成大量的空氣漩渦,更小的顆粒物受到氣旋帶來的影響被吸附在HEPA上;對超微顆粒物(如PM0.1)而言,它們在布朗運動的作用下撞擊到HEPA濾網(wǎng)纖維上,受到范德華力的影響最終會被靜電吸附所過濾(圖2)。
不可忽視過濾網(wǎng)的成本
HEPA過濾式的空氣凈化器可以輕松做到千元以內(nèi),動手能力強的用戶甚至可以用閑置風扇+自購HEPA濾網(wǎng)+大小適中的包裝箱自己DIY出一臺凈化器。但是,HEPA濾網(wǎng)本身卻是一種消耗品(圖3),它好比噴墨打印機的墨盒,需要定期更換。視不同品牌和型號,HEPA濾網(wǎng)的價格普遍在百元到數(shù)百元不等,在選擇空氣凈化器前,一定要將更換HEPA濾網(wǎng)的后續(xù)開銷考慮進去,否則長年累月下來的總體成本就會失控。
可能有用戶會問了,如果不按時更換HEPA濾網(wǎng)會怎樣?答案是很悲劇,一方面濾網(wǎng)縫隙已經(jīng)被顆粒物填滿而影響凈化效率,另一方面是濾網(wǎng)只能吸附病毒和細菌而無法徹底殺死它們。如果室內(nèi)環(huán)境潮濕會引起濾網(wǎng)內(nèi)細菌滋生,容易造成室內(nèi)環(huán)境的二次污染。
HEPA濾網(wǎng)存隱秘
問題來了,為什么HEPA濾網(wǎng)的價格會出現(xiàn)云泥之別呢?除了品牌溢價的因素外,這種消耗品的背后也存在不少隱秘呢。
比如,HEPA濾網(wǎng)本身只能去除雜質(zhì),對室內(nèi)的甲醛等有害氣體卻無能為力。所以,在HEPA濾網(wǎng)的基礎上增加活性炭等復合濾芯,就能減免異味、甲醛、甲苯和部分細菌病毒的侵襲了。
然而,這些都不是最重要的。很多人都以為PM2.5只是一種有害的顆粒物,而現(xiàn)實中它卻是一種非常寬泛的概念,其組成部分中還有一種名為“PM0.3”的可入肺顆粒物(圖4)。與只能通過呼吸入肺、阻塞肺泡的PM2.5相比,PM0.3在傳播通道上才詮釋了什么叫做“無孔不入”(圖4)。
由于PM0.3的粒徑只有頭發(fā)絲的1/200,所以它能輕易穿越肺泡并進入人體的血液組織中,且永久不能去除,危害與防范難度遠遠大于傳統(tǒng)概念上的PM2.5:含有重金屬的PM0.3會破壞人體的呼吸系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)以及循環(huán)系統(tǒng),含有甲醛、苯等物質(zhì)的PM0.3則是白血病、鼻癌、結腸癌的根源。
對HEPA濾網(wǎng)而言,能否阻擋PM0.3入侵其實才是最核心的指標。在眾多“PM”顆粒物家族中,PM0.3是最具穿透力的粒子,它不受范德華力和靜電引力的影響,很容易突破HEPA濾網(wǎng)的堵截并避開靜電吸附。目前市面上空氣凈化器的HEPA濾網(wǎng)標準多在H10到H14之間(圖5),而其中唯有高于H12標準才能較好地防范PM0.3,只是標準越高的HEPA濾網(wǎng)售價也就越高。endprint
此外,濾芯材料的供應商和最大展開面積也是影響成本的指標。前者決定品質(zhì),后者影響可以過濾顆粒物和甲醛等有害氣體的總量(圖6)。
理性看待CADR值
回到HEPA過濾式空氣凈化器自身的層面上來,各品牌型號間之所以價差較大,除了HEPA濾網(wǎng)差異外,CADR值(Clean Air Delivery Rate)也是衡量空氣凈化器性能的一項關鍵指標,而且是一項可以被具體量化的數(shù)字。
CADR值的單位為m3/h,特指單位時間通過空氣凈化器過濾后所輸出的潔凈空氣總量(數(shù)字越大越好)。一些復合式的HEPA過濾式還會將顆粒物和甲醛對應的CADR值分別標注,比如某品牌凈化器的性能指標是顆粒物CADR值為800m3/h,甲醛CADR值為300m3/h,意思就是該產(chǎn)品1小時能凈化800立方米的空氣的可吸入顆粒物和300立方米的甲醛。
決定CADR指標的硬件單元就是風機,風機轉(zhuǎn)速和功率越高,自然就能獲得更高的CADR性能。
可惜,風機轉(zhuǎn)速與功耗和噪音成正比,一般800m3/h CADR性能的空氣凈化器全速工作時的噪音多在70分貝左右(圖7),這相當于一臺洗衣機在全速工作的感覺。因此,在關注凈化器CADR性能的同時留意對應的噪音值可是相當有必要的。對絕大多數(shù)普通家庭用戶而言,靜音往往比更高的CADR性能還要重要。
靜電集塵式流派
靜電集塵式是一種主動的凈化模式,此技術最早來源于美國,主要原理是利用正負電荷相吸的特性,通過高壓形成強電場產(chǎn)生大量的電子和離子,也就是所謂的“離子風氣流”,與空氣的顆粒物(如PM2.5)碰撞并附著,自動捕捉空氣中的灰塵、細菌等微粒子,將微粒子完全吸附在集塵片上,完成細菌分解和抑菌殺菌的過程,達到除塵凈化空氣的目的(圖8)。采用此技術的凈化器品牌主要以遠大、??破铡⒗曙L、艾奧尼克等品牌為主,價格均在2000元以上。
靜電集塵的工作流程
首先,靜電集塵式凈化器通過高壓依附在內(nèi)置的鎢絲上產(chǎn)生電暈,釋放大量的正電荷,正電荷與空氣中的污染物碰撞,使之帶有正電;同時,凈化器內(nèi)置的集塵板帶有負電,帶有正電荷的污染物會自動向集塵板運動,因此我們才可以感受到由此帶來的微風。
此時,當帶有正電荷的污染物(包含PM2.5、PM0.3、花粉、煙塵、粉塵、螨蟲、細菌、霉菌、寵物毛等)遇到帶有負電集塵板后正負相抵,污染物被吸附在集塵板上,釋放出新鮮空氣,同時集塵板上的高壓可完成細菌分解和抑菌殺菌的過程;由于靜電集塵式凈化器能產(chǎn)生大量的負離子,從而給人帶來一股雷陣雨過后的那種清新的味道。
和HEPA過濾式相比,靜電集塵式空氣凈化器最大的特色就是實現(xiàn)了免維護:在整個空氣凈化的過程中,凈化器自身并不需要風機,也不需要濾網(wǎng),集塵板只需要經(jīng)常擦拭干凈(圖9),保養(yǎng)得當就可以長期使用。所以雖然靜電集塵式凈化器的價格普遍在2000元以上,但長期使用下來的總成本卻是低于絕大多數(shù)HEPA過濾式空氣凈化器的。
此外,此類設備的最大功耗普遍只有10W左右,和過濾式凈化器動輒數(shù)十瓦甚至上百瓦相比微乎其微,更適合24小時不間斷使用。由于集塵板可以直接殺死吸附在上面的細菌病毒,所以不存在二次污染的風險,對PM0.3的過濾效果也要優(yōu)于絕大對數(shù)HEPA濾網(wǎng)。
靜電集塵的先天缺陷
問題來了,就好比無需耗材的打印機,肯定會吸引很多理性用戶的消費,哪怕主機貴上一些。然而,靜電集塵式空氣凈化器在國內(nèi)的銷量卻并不理想,甚至還會被不少用戶抵制,這背后又有什么原因嗎?
這種技術流的凈化器之所以沒能成為市場主流,除了存在一定的技術門檻以外,最大的問題就是電離空氣的過程中必然會產(chǎn)生臭氧,雖然少量的臭氧對人體有益(除菌消臭),但一旦超標,就會刺激和損害鼻粘膜和呼吸道、血液、甲狀腺、神經(jīng)系統(tǒng)和視力。所以,對患有氣喘病、肺氣腫和慢性支氣管炎的人來說,必須謹慎選擇靜電集塵式空氣凈化器。
如何杜絕臭氧隱患
對靜電集塵式凈化器而言,不同設備之間所比的,就是誰家能將排放臭氧的指標降到更低標準。
一般來說,只要凈化器可以調(diào)節(jié)脈沖寬度,配備高品質(zhì)穩(wěn)定輸出電壓的電源大都可以將臭氧控制到國際標準的可控范圍內(nèi)。問題是,誰也不能保證對人體有害的臭氧臨界值到底還有沒有隱患,所以隨后還衍生出了諸如離子風、ESP多級、ifD等技術流派,主要目的就是有效保留單次凈化效率,同時降低擊穿空氣電離的強度,減少臭氧的產(chǎn)生,并借助新的催化材料和技術,想辦法將臭氧還原為氧氣。
比如,很多靜電集塵式凈化器內(nèi)部會額外添加活性酶(圖10),會將產(chǎn)品最后釋放的微量臭氧轉(zhuǎn)化為純氧,雖然不可能實現(xiàn)完全杜絕臭氧,但卻足以符合美國安全要求標準(少于十億分之五十),也就是UL867標準。
有必要為增值功能買單嗎
無論是哪種技術流派,哪怕性能指標相近,但價格還是容易出現(xiàn)巨大的落差,原因就是凈化空氣之余的增值功能了。
比如,有些凈化器會配備屏幕(圖11),并內(nèi)置可以檢測PM2.5的傳感器,我們可以更直觀地了解工作狀態(tài)和當前環(huán)境的空氣質(zhì)量。再比如,很多品牌的凈化器主打智能屬性,內(nèi)置無線模塊和智能系統(tǒng),可以和手機端的APP聯(lián)動(圖12),遠程檢測空氣質(zhì)量、遙控開關機等。此外,還有一些高端產(chǎn)品會采用HEPA過濾式+靜電集塵式的組合(圖13),同時內(nèi)置HEPA濾網(wǎng)和集塵板,做到兩種技術的優(yōu)勢互補。至于選擇哪類凈化器,有沒有必要為增值功能買單,就看你的實際預算和需求了。