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2017年1月9日，是小青的生日,为了小青的诞生,很多事我都推掉了,包括一直想写一篇科普文章，拖到现在。 ——陈娉 一．空调，空气净化器和新风系统有什么区别？ 空调和空气净化器都是室内空气循环,新风系统是室内外空气交换。 1. 空调 空调用于制冷和制热，从空调出来的风，都是室内空气。工作原理利用了(氟利昂)气体液化释放热量,液体气化吸收热量。制冷时,气体氟利昂通过压缩机变为高温高压液态，通过冷凝器到毛细管到蒸发器，变成低温低压气态。室内空气从变冷的蒸发器中吹过,形成冷风。制热时,氟利昂流动方向相反。
图1.空调工作原理 2.空气净化器 空气净化器是在不开窗情况下将室内空气进行过滤净化，室内空气内循环。
图2.空气净化器使用场景效果图 2.1风机加滤网过滤 空气净化最有效安全的方法是物理过滤，用风机将空气抽进，再经过滤网将脏东西滤掉，这就好比放一块破布拦在窗户上，挡风遮尘一样。由于需要在保持高风量的基础上，风压越大越好，因此涡轮风机是首选，最主流滤网为HEPA滤网，这是一次性的耗材。使用HEPA要有良好的气密设计，否则空气会绕过滤网而失去净化效果。
图3.物理过滤（风机+滤网）空气净化器原理示意图 2.1静电集尘净化 https://en./wiki/Electrostatic_precipitator 该技术的使用已经有超过100年的历史了。在几千伏高压（线状电离器和板状收集器之间），使空气中的颗粒物（particle matter-PM）电离带电，从而被电极（收集器）吸附。滤网可以清洗，不用更换。缺点是在高压电离空气，会产生负氧离子，负氧离子达到一定的浓度时，会转化成臭氧和氮氧化物。其中臭氧是世界卫生组织四种典型的空气污染物之一，它会对呼吸系统，神经和免疫系统造成影响。美国FDA(食品和药物管理局)禁止臭氧用于医用。这些综合因素导致,静电集尘净化不是被所有国家采纳为家庭除尘，多数用于工业环境除尘。
图4.静电集尘空气净化器原理示意图 2.3负离子净化器 https://en./wiki/Air_ioniser利用电晕方法电离空气生成负离子,继而与空气中颗粒结合并使其带电，带电颗粒物沉积到墙壁，天花板，地面等导体。比如（1）由于负离子的物理吸附，颗粒物带负电，负负相斥，沉积到地面。（2）带正电的颗粒物与负离子产生正负结合，变得更重，沉积到地面。（3）颗粒物和负离子产生化学分解。负离子净化的缺点和静电集尘类似，会产生衍生物负氧离子,达到一定浓度，会和空气中氧气结合产生臭氧。目前车载净化器常用静电集尘净化或负离子净化。
图5.负离子空气净化器原理示意图
3.新风系统是不开窗的情况下完成室内通风换气，过滤PM2.5只是在我国特殊国情下给新风系统加一套过滤系统，不是其原有功能。在发达国家，新风系统为建筑物标配，我国部分商场、酒店、办公楼都是大型公共建筑，备有新风系统，家庭新风是近几年兴起的。前装型中央管道式新风通常有进风通道，也有排风，叫双向流管道新风系统，在集成吊顶时安装。
二．为什么需要使用新风系统？ 空气质量问题，显见的是雾霾；隐性的是室内空气污染，甲醛等TVOC（有机挥发物），二氧化碳，霉菌等。世界卫生组织, 多年关注室内空气污染, 认为室内空气污染很严重，污染源更复杂。 1. 去除室内TVOC等空气污染包括甲醛最好的办法就是通风换气. 2. 简单介绍一下其他市场上流行的除甲醛的方法. 活性炭吸附除甲醛，不是原理上行不通，而是实操层面不可行。活性炭的重量和吸附量成直接正比。甲醛的释放和吸收是动态平衡的。如果活性炭量一定并且不通风时候，甲醛的量最终（t=∞）会稳定在一个值。只有在不断有新的吸收源（补充活性炭）的情况下，浓度才会下降。 通常以TVOC为主要污染物的空气环境，刨花板中甲醛含量E1标准为小于9mg/100g，假设其重量50kg, 甲醛含量为4.5g。这部分甲醛需要几年才能完全释放，全程需要至少17kg活性炭才能实现，以甲醛吸附量0.264mg/g计算。很多空气净化器只内置了活性炭层也称其可以有效除甲醛是不严谨的。在实验室环境下，人工甲醛污染源只是设定了一个初始值，之后就挪走。许多测试报告，只显示去除效率99%或是99.9%，但是对初始甲醛浓度和净化时间却没有标示，是1小时，2小时？如果时间很长，甲醛当然终归可以去除。现实中，甲醛是不断释放的，空气净化器净化速率要赶上释放的速率，才能达到一个动态平衡。 （http://www./papers/320-C00038.pdf）
光触媒也叫光催化剂,在紫外线光照下，发生光催化效应，释放电子空穴，并与空气中的水和氧气结合，并降解甲醛等有机污染物，最终生成二氧化碳和水。光触媒对于除甲醛是有效的,但是必须在满足一定光照条件,空气湿度,空气流动的条件下. 比如,二氧化钛需要在波长为387nm左右的紫外线（UVA）照射下才能激发催化活性。而日光中紫外线波段占不到5%，室内更少，因此光触媒产品在正常室内光线下效果很有限。 (C.Plassalia,M E.M.Retamar,etc, Photocatalytic Degradation of Formaldehyde in Gas Phase on TiO2 Filmes: A Kinetic Study, International Journal of Chemical Reactor Engineering, Vol8.2010,Article A161)
四.新风净化系统的通风量 国家对于通风量有两种建议， 1.室内人均新风量：30m3/h˙人，则新风总量需求＝人均新风量×室内计算人数2.换气次数：0.6-1次/h, 则新风总量需求＝换气次数×室内有效容积
一个25m2的房间，按一个房间两个人计算，每人每小时30m3，那需要的风量就是60m3/h; 如果按每个小时0.6-1次换气，
五.空气净化系统的风机和滤网 由于风机加滤网净化原理,需要大风量,高风压,大部分空气净化器采用了涡轮风机,少部分用了轴流风机(我不理解为什么).常见的轴流风扇气体流向与转轴平行,风量大,风压低。家里的风扇属于轴流风机.
涡轮风扇的气体流向垂直于转轴，由于离心力,把风推出去.在保持风量大的情况下,风压相比离心风机高.
滤网材质直接影响着空气净化器的性能与使用寿命,通常包括三层：滤棉，活性炭滤网，和HEPA滤网。第一层为前置滤棉，它是由发丝大小的纤维构成，主要用于吸附空气中大的颗粒，去除毛发及粉尘。第二层为活性炭滤网。它能有效吸附分解固体结晶，去除苯、异味等毒害物质，除去大量的臭气及有害气体。第三层为HEPA滤网。HEPA (High Efficiency Air Filter) 即高效率空气过滤器的缩写。 HEPA滤网的特点是空气可以通过，但细小的微粒却无法通过，主要用于去除烟雾、灰尘等微小颗粒。
HEPA的材料有很多种，可以分为PP(聚丙烯)高效滤纸，PET滤纸，PP和PET复合高效滤纸以及玻纤高效滤纸。其中PP是纸类，不能水洗。PET或PTFE材质，可以水洗，但效率很低。尽管玻纤高效滤纸的过滤效果很高，但是它的风阻高，需要力量非常强的电机才能推动。 与HEPA纤维尺寸可比拟(大于0.4微米)的颗粒物依靠interception（拦截）原理，吸附在纤维上，比HEPA纤维尺寸大的颗粒物依靠impact(碰撞)原理，吸附在纤维上，而远小于纤维尺寸的颗粒物，尤其是尺寸小于0.1微米的颗粒物，依靠diffusion(扩散)原理被吸附。 总之，大颗粒容易被过滤，小颗粒容易被过滤，介于0.1微米-0.3微米的颗粒物是最不容易过滤的。按照单次过滤效率，即单位时间内被滤纸捕捉的颗粒物与通过某处滤纸投影面全部颗粒物的比值。
HEPA级别及其单次过滤的效率
一般而言，H11是用于家用净化器的底线，H13拥有了比较大的容尘量,但往往风阻会更大，会带来潜在噪音问题。HEPA效率越高，阻力越大，净化器的实际通风量也会减小,CADR值降低。
六.已经装修了是否可以安装新风？ 广告总归要的。在表白青空之前，先推荐一下竞品。 在墙体打洞安装的壁挂式新风系统，单风道的壁挂式新风就是进气扇再加上一个滤网，在室内形成正压，室内污浊空气从窗户和门缝里排出去。壁挂式新风也有双向风道，但是室内外的出风口和进风口离得太近，会使得部分刚进来的洁净空气又被排出去了。以上两种形态的新风机都靠谱,通常单屋壁挂式新风系统对于除PM系列比全屋管道式新风普遍更有效.
但是，如果通过排风扇将室内空气排出，在室内形成负压，室外新鲜空气进入室内，叫负压新风，这在我国不适用，因为室外有雾霾。
还有DIY精神的和小米空气净化器配合使用的米皮,即通过一根管道一端和窗户相连,另一端和小米空气净化器的进风口相连,把室外空气引入小米空气净化器,过滤净化后带入室内.淘宝上有不少,便宜,其实我是比较尊重实用主义,至少它科学上也是站得住脚的,嘻嘻.
小青的自白 青空二代（昵称小青）采用正压新风原理。
它的安装，使用，维护，实用方便。
七.用了新风净化器还要用空气净化器吗？ 通常单屋（壁挂或者窗式）新风净化器风量为70-150m3/h，空气净化器的风量为300-400m3/h。新风净化器仅过滤PM2.5一次，而空气净化器反复过滤。 在我的办公室，合肥不是雾霾重灾地，我时不时趁雾霾天做实验。实测，在90分钟通常达到稳态值，最近的一组是1月3日，PM2.5从270ug/m3，经过90分钟进入优质空气50ug/m3，最后稳定在30左右。通过有限元仿真，我们把100m3/h的进风量，以及房间体积60 m3，以及门、窗出风口（没有假设进风口），以及一次过滤效果假定为8ug/m3（出风口测量）。实测和仿真很吻合匹配。这是一个有趣的比较，如果实测和仿真的吻合度表示，房间的密闭性是理想的（现实这是不可能的），在新风运行过程中产生的微正压，约1Pa，能有效阻止室外空气进入。 结论：在PM2.5 300ug/m3以下，新风净化器可以保障良好IAQ（室内空气质量），而在PM2.5 更高时，新风净化器的贡献是将1000变成300，然后保证室内微正压，室外的雾霾不容易渗入，然后使用大风量的空气净化器把PM2.5指标进一步降低到50。
新风不仅仅保证了通风换气，排除室内空气污染，并且形成的微正压，等于给房间一个罩子，室外雾霾不容易进入，给在重度雾霾下创造的良好条件，有效使用空气净化器。
后记： 对于新风和空气净化，我算不是有经验的资深人士，青空刚启动时核心技术成员尽管每个人都有10年以上专业经验，结构工程师，工业设计师，电路工程师，物理电子专家(空气动力学分析),无线传感网工程师，数据挖掘专家。他们和我一样,没有直接的空净行业经验。想做这件事，我们有充分的理由，能做这件事，我“自以为是”，我是物理电子出身，我们这拨人开发了各类仪器，我有7年超净间工作经验，10年仪器开发经验，其中4年是仪器检测。
但是正是跨界的“冒失”，才使得我们不断挑战被习惯认为不可能的任务，这就是我们的小青：普通客户可以安装，对建筑物完全无损的新风净化系统。
小青很自信很灵气，它并非完美，但它有胆气创新，有毅力坚持，有良知务实，它一次次不完美中永恒地追求完美。
从今天起一个月内，我的工作时间的50%以上将做客服。有事致电，18919611074，微信同手机号。认识我的朋友知道，我只有一个电话号码。青空欢迎来自一线用户的声音。
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