1技术解析 什么是真正的HEPA过滤网
在空气净化器的实际选购中,会出现这样的问题。第一个问题是买空气净化器要不要买没有后期成本的净化器。这是用户“过日子”想省钱的一种必然的思维方式。在我们之前的调查中有超过60%的用户明确认为,滤网价格越便宜越好。第二个问题是,HEPA滤网什么时候进行更换。这是第一个问题的扩展,HEPA型空气净化器在使用一段时间之后什么时候换滤网?如果我不更换滤网,空气净化器还能继续使用吗?
第二个问题就是我么今天要探讨的内容。准确的讲这个内容的标题叫《HEPA过滤网性能衰减问题的真实测试》。为了研究这个内容,我借来了两台同一型号的空气净化器,一台为全新产品,另一台则在办公环境下使用了一年。通过实际测试来告诉大家,HEPA过滤网一年不换,空气净化器还能不能用?
在对比评测之前,我们先来讨论2个问题什么是HEPA过滤网?空气净化器中的滤网能不能算HEPA滤网?(如果你对理论部分有兴趣,请仔细阅读,这部分是百度上很难搜到对内容,如果你没有兴趣,请直接点击跳过。)
什么是HEPA过滤网?
High-Efficiency Particulate Air,即高效率空气微粒子过滤网,简称HEPA。符合HEPA标准的过滤器的用途很广泛,从医疗设备、汽车、飞机及家居均可应用。滤网的标准由美国能源部设定,对粒径在0.3μm的粒子, 过滤效果约为DOP 99.97%以上。通常使用的高效滤网可达到99.99%的拦截效率。
上述文字是维基百科对 HEPA过滤网的描述。这里我们首先记住两个关键词:第一个是衡量HEPA过滤网标准对是“0.3微米”而不是我们最常听到对2.5微米,也就是PM2.5。第二个就是净化率达到“99.97%”。
这里先来说说为什么衡量HEPA的标准是0.3微米颗粒。PM0.3被称为最具穿透力的粒子,相比PM0.1等更小体积颗粒,PM0.3更容易穿透HEPA滤网(不易受到气旋和范德华力的影响)。也就是说HEPA对PM0.3的过滤能力为99.97%,对PM0.1的过滤能力可能是99.99%。如果一个HEPA空气净化器宣传说最小过滤颗粒是0.1微米,就是在调换概念,在忽悠人。如果一个静电集尘净化器说HEPA空气净化器不能净化0.1微米颗粒,那就是骗人,这个道理是错误的。此外,某些企业拿PM2.5说事,说3M滤网是顶级滤网也是存在问题的。
HEPA过滤网图解(图片来源于维基百科)
说完来了MPPS,来谈谈HEPA过滤网包括四种过滤机制。
(1)第一种即为拦截机制,对大颗粒物起作用。0.5微米、10微米的颗粒物基本都是这个理论净化的,简单的筛子理论。
(2)第二种机制为重力影响,体积小密度高的颗粒,在经过HEPA滤网时运动速度会降低,自然沉降到HEPA上,此过程有点类似水中泥沙在河下游沉降的过程。
(3)HEPA滤网的第三种机制为,气流影响。由于HEPA滤网编织不均匀,形成大量的空气漩涡,超小颗粒物受到此气旋的影响吸附在HEPA滤网上,实现过滤目的。
(4)第四种过滤机制为超微颗粒在布朗运动的作用下撞击到HEPA滤网纤维上受到范德华力影响,被过滤。对0.3微米以下颗粒,如病毒体的过滤主要就是这个理论的应用。
空气净化器中的滤网能不能算HEPA滤网?
这是一个很刺激对话题,当然并不是说企业做的产品不是不好,而是他们偷换了概念。前面我们谈到HEPA过滤网对PM0.3的过滤效率达到99.97%,按照欧盟《EN1882》标准,>99.97%是H13级别的过滤网。但按照国内目前几个实验室但数据来看,目前大部分空气净化器产品对0.3微米的过滤率只有90%-95%,算不上真正的HEPA过滤网,只能算是亚高效过滤网。按过滤效率由低至高,命名为粗效滤网、中效滤网、亚高效滤网、高效滤网(HEPA)及超高效滤网,5个等级。
当然对于目前的家用空气净化器的检测标准,重点的是考虑整机的性能,也就是CADR洁净空气输出量,对于滤网的等级要求并没有明确的规定,也没有相应的检测。此外,目前家庭使用空气净化器主要考虑的是2.5微米颗粒,而不是0.3微米颗粒。但如果是达到医用级别,就必须是真正的H12、H13级别的滤网了。之所以目前企业在所有都宣传中都使用“HEPA”,是因为消费者对这个词更熟悉,更容易传播。
这里其实有个故事和大家分享,由于目前所有空气净化器企业都以“HEPA”这个名词来宣传过滤网,这导致了一些真正使用高效过滤网的企业推出了一个“True HEPA”的概念,也就是真正的HEPA过滤网,是那些真正使用了H13以上级别的空气净化器产品。
2对比测试 1年不换滤网性能衰减多少?
为了验证这个测试,我借来了两台同一型号的空气净化器,一台为全新产品,另一台则在办公环境下使用了一年,其污染程度要远高于在家庭环境。当然,我们此次对比的对象是真正的HEPA过滤网,而并非亚高效滤网等产品,对应的也就是H12\H13级别的高效过滤网,且滤网有严格的密封。
产品为来自澳大利亚的InovaAir(怡纳艾尔) E7空气净化器(看评测),市场售价约为8000元,滤网延展面积约为3.8平米,H13医用级HEPA过滤网,金属框架。滤网级别和延展面都要高于目前市场上的主流家用级别产品。
新旧HEPA过滤网对比
从滤网的对比图,我们可以明显看到新旧滤网的差别。E7空气净化器配有2层纺织布初级过滤网,可以对毛发、花絮、灰尘等大颗粒物进行过滤。我们可以看到初级滤网表面已经非常污浊。而拆下初级滤网,内部HEPA过滤网已经呈现明显的暗灰色,污染状态非常严重。
测试1:整机净化性能测试
衡量一个空气净化器的最核心指标是洁净空气输出量,也就是我们常说的CADR,由于缺乏实验室环境,我们通常使用密室净化速率代表空气净化器的净化性能。测试环境为一个约15立方的密闭房间,燃烧1支香烟,室内PM2.5浓度约为1600微克/立方。我们开启空气净化器的最大风速档位,每3分钟计数一次室内PM2.5浓度。
测试结果分析:从测试结果来看,相比新滤网,使用旧滤网的空气净化器,性能呈现一定的衰减。使用旧滤网的空气净化器在净化同样浓度的污染物时,约多耗时6分钟。表示该产品的洁净空气输出量CADR的衰减。通俗易懂的讲,就是滤网被“堵”住了,通风量减少。当然性能虽然有所衰减,但产品依旧拥有净化效能。
测试2:滤网净化效率测试
测试1为整机净化性能测试,测试2为滤网的单次净化效率,其测试更加强调的是滤网净化效率的衰减。滤网净化效率测试我们使用CEM DT-9881M检测仪检测在1分钟时间内,空气中的微尘数量,以及出风口输出的空气中的微尘数量。通过该数值计算,新旧空气净化器对PM0.3-PM10 六个尺寸颗粒物的净化效率。为了减少测试误差,我们在同一大气环境下进行测试,经过一次测试,开窗通风10分钟。
测试结果分析:从测试结果来看HEPA过滤网对不同尺寸颗粒物的净化能力都有一定衰减,其中PM0.3的泄露问题最为突出,衰减率达到了14.6%。究其原因,是由于随着滤网吸附时间的延长,其内部静电场衰减,颗粒物受到范德华力的影响开始减弱,导致的0.3微米微粒的穿透。与新滤网存在不小的差距。
作为一款真正的HEPA型空气净化器,由于InovaAir(怡纳艾尔) E7空气净化器的滤网材质和密封效果是远高于目前家用型空气净化器产品的,因此即使在使用一年后,滤网净化效率依旧高于市场上一些主流级产品。(点击查看10款热销空气净化器的滤网净化效率)
3空气净化器用了一年还能不能用?
好了,数据有了,理论也说明白了,那就是最后的问题,HEPA过滤网使用了一年,空气净化器还能不能用?别着急,让我们先简单了解一下,空气污染到底在净化什么?主要包括以下几类:灰尘花絮大颗粒物、尘螨(大直径)、花粉(大直径)、PM2.5为代表的有毒污染物、病毒、细菌(超微)等。知道了污染物是什么,再来结合下前面等数据,我们就有了答案。
HEPA过滤网一年不更换 空气净化器还能不能用?能。建议及时更换。
从数据来看,用了一年的HEPA过滤网还可以对花粉、PM2.5依旧有净化效果,只是这种效果变得越来越缓慢。复旦大学有个课题研究,其核心结果是越小的颗粒物对人体的伤害越大。如果你不是过敏体质,花粉等大颗粒物基本对你产生不了太大的伤害。而小于PM0.5的颗粒物是可以直接进入肺泡的。SARS非典、流感这完全是病毒体的传播导致的。
在测试中,我们看到使用一年的空气净化器滤网对PM0.3的净化性能下降,这依旧意味着人遭受病毒体、超微混合物的危害的风险就越来越高。既然空气净化器是为了保护我们的健康,那么我们就有必要及时的更换HEPA过滤网。从这个角度来看,我们建议空气净化器滤网在使用一段时间后进行及时的更换。
2003年爆发的非典型病毒SARS 使用空气净化器是可以有效的进行净化的
当然新国标对滤网需要更换的定义与这个理论是完全不同,国标考量的一直是整机性能,目前GB/T18801-2013修订版定义定滤网更换条件是洁净空气输出量,也就是CADR下降为标称的一半,就需要更换。它不会考量对0.3微米净化性能下降对问题,那是滤网标准该做的事情。
滤网提示灯亮了,滤网要不要换?
这是个扩展的话题内容,既然我们前面知道,滤网要及时的更换,但什么时候更换就是个问题了。目前空气净化器都有一个滤网更换提醒功能。但这是怎样一个系统构成呢?事实上大部分提醒功能都没有检测功能,不能探知滤网的真实性能,大部分产品的提醒功能都是个计时器,计算滤网的使用时间,通过一个简单的数学公式,来给出大致的参考意见。
看明白了吧,上面说了这么多,其实就一个道理,那个提醒功能不准。由于使用环境不同,滤网的使用寿命也就是不确定的。记得我们去年那个空气净化器横评吗?在燃烧红磷测试中,滤网的使用寿命基本都是以秒计的。而在现实生活中,吸烟用户和非吸烟用户,滤网的寿命肯定不同。因此在滤网什么时候更换这个问题上,我们建议是吸烟用户滤网需要定期更换,而且时间周期比较短。非吸烟用户,有时候滤网更换提醒灯亮了,尝试简单清洁一下,若没有明显异味,还是可以继续使用一段时间了。
由于偏于技术,因此本篇文章就略显枯燥,当然你如果阅读完这篇文章,你会明白,空气净化器滤网所标注的更换时间都是不准确的,这也包括滤网更换提醒功能。滤网的使用寿命跟用户使用环境有着密切的联系。吸烟用户与不吸烟用户,空气净化器滤网的使用寿命是无法对等的。因此所有的滤网提醒更换功能,都是建议值。如果你不吸烟,所处环境空气质量又相对优秀,那么滤网使用寿命就要更长一些。反之,我们则建议提前更换滤网。
在下一期的《做明白消费者》栏目中,我将通过实际测试,告诉大家HEPA过滤网型空气净化器与静电集尘空气净化器的差异所在。
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