[FudanPhysicsTeachingLab]

2013年,北京空气污染爆表让我开始担心我家里面的空气。作为典型的nerd(书呆子),我就开始作研究。可惜的是,我看的很多客观评价结构是针对西方人用净化器的常见理由:宠物过敏、花粉和哮喘。这些并不是我在中国生活所需要面对的。我关心的是:能不能真正保护我免受颗粒物空气污染。

基于这个出发点,我研究了目前市场上主流的空气过滤类型,并将他们分为4类:

结论:紫外线过滤器不是我所需要的。

2、活性炭:活性炭的原理是一些化学物(尤其是有碳化学物)会跟活性炭产生反应然后“贴”在活性炭上面。来自Discovery旗下的媒体howstuffworks的报道称,活性炭善于捕捉其它碳基杂质(“有机”的化学物质),但是许多其他化学物质(比如钠、硝酸盐、重金属)会完全通过活性炭。活性炭只对一部分污染有效,但是不能广泛地挡住颗粒污染。

结论:活性炭过滤器可能会有点帮助,但他们并不针对所有颗粒物。

3、HEPA过滤:“HEPA”听起来很高大上,其实它只是一个能过滤颗粒污染的过滤装置。HEPA的标准测试是要挡住99%直径在0.3微米及以上的颗粒。HEPA也能挡住更小的颗粒。这范围涵盖大部分空气污染最常被引用的颗粒指标PM2.5。

HEPA很有效,但并不是某一个公司的专利,不是非常贵。事实上,在美国许多家庭的吸尘器里面都有HEPA过滤网。

接下来我详细解释怎么DIY一部空气净化器,并附上使用前后的效果对比:

第一步:买一个小型的立式风扇。关键是需要其正面是一个平面,这样就可以将HEPA过滤网固定上去。我买的是58元的卡地亚电扇。

第二步:买一张HEPA过滤网。我花了108元,并且使用粒子计数器测试过它的效果证明有效。

第三步:摘掉风险的前挡板。然后将电源开关置于第3档并将电源旋钮给拧掉。

第四步:找一条宽布条,将HEPA过滤网固定到风扇正面,大功告成!

总成本:166元人民币。你可能会有两大疑问:

1、DIY的净化器出来的空气是否清洁?2、这样的净化器是否足够清洁整个房间的空气?

解答这两个问题,我们需要一部精确的设备,用测试数据来给出答案。我使用的空气质量监测设备是DylosDC1100ProAirQualityMonitor。它可以测出每0.01立方英尺(0.000283立方米)内直径在0.5微米及以上、直径在2.5微米及以上的颗粒数量。这个测试器在美国亚马逊上售价261美金。

对于第一个问题,我们可以看一段现场实验视频,它能更清晰的给出肯定的答案:

开启DIY空气净化器数分钟后房间PM2.5的数量曲线:

开启DIY空气净化器数小时后房间PM2.5的数量曲线:

开启DIY空气净化器数小时后房间PM0.5的数量曲线:

结论:

166元成本DIY的空气过滤器效果明显!我发布我的博客之后,有人告诉我那种电扇很难买(尤其是冬天的时候),或者问我哪个HEPA过滤可靠,所以我决定批发购买大量的HEPA和电扇,然后通过SmartAir项目直接寄给别人。希望能帮助大家不要把一大堆钱送给大的过滤公司,而还能得到一个效果良好的空气净化器。

当然,以上只是DIY的空气净化器运行的测试数据,我们仍想知道166元DIY的空气净化器及SmartAir项目改进后空气净化器在相同条件下与品牌厂商空气净化器之间的效果及数据对比。

在此再次感谢两位好友捐赠的BlueAir203/270E(3,600RMB)、PhilipsAC4072(2,700RMB)空气净化器,还有我们更新的,更强的“大炮(Cannon)”。

我对BlueAir进行了11个晚上的测试,Philips9次测试,以每次测试前后空气中的颗粒含量减少的百分比作为衡量标准,最终数据如下:

改进后的大炮(Cannon)绝对是匹黑马。它清理的PM0.5最多,并且清除PM2.5的效果与Philips和BlueAir旗鼓相当,成本仅450RMB!不过,四台空气净化器都有效地清除空气中的颗粒。下表是四款空气净化器每减少1%的PM0.5需要花多少钱:

本文的测试数据结论与前几天广州日报所揭露的空气净化器行业虚高的利润事实相符。不过,我还想提醒大家:颗粒污染只是空气污染物中的其中一种。如果大家怀疑自己家中有有害气体(特别是刚装修过),可以用PureLivingChina提供的家庭测试服务(当然,费用不菲)。

作品作者:ThomasTalhelm,WeMaker特约作者,2012-2013年度在京的富布赖特学者,同时也是弗吉尼亚大学文化心理学博士生,在中国学习区域文化差异。

通过背景资料,我们感觉对于自制空气净化器,作者已提出了一个很成熟的架构,并且也已做出了成品。再加上这种净化器结构并不复杂,也都有了淘宝链接,我们觉得复制作者的工作并不困难。除了制造出空气净化器之外,我们认为课题还可以在下面的几个方面继续发展:

计划:

本周空气质量检测仪及电风扇,HEAP网均到齐了,因此总算可以开始实验了。有必要先介绍一下空气质量检测仪,在它工作时会显示左右两个数据,左边的数据记录的是直径超过0.5微米而小于2.5微米的粒子的数目密度(对应我们熟知的PM2.5),右边的数据记录的是直径超过2.5微米的粒子的数目密度(对应我们熟知的PM10),数据单位是每0.01立方英尺粒子的个数。质量检测仪每秒都会刷新一次数据,此次实验我们使用minutehistory功能,在一小时内对每一分钟测出的

数据取平均并保存下来。

4月12日是阴雨天气,我们在物理楼密闭的房间中进行了初步的实验(由于没有湿度计,无法得知湿度条件):我们使用了3个对照的实验条件进行了定点的测量:

我们可以发现:

对此现象的解释:电风扇吹风的过程实际上即是由电风扇输出空气代替质量检测仪周围的空气。因此,我们认为这一现象的原因很可能是由于PM10的质量较大,因此从风扇中吹出的风即使不加HEAP网,PM10的含量很低,所以代替质量检测仪周围空气后,PM10检测值下降了55.1%,而PM2.5质量较小,易悬浮在空气中,因此若不加HEAP网,电风扇输出的空气中PM2.5含量依然会很高,所以对于PM2.5条件1与条件2得到的浓度测量值仅变化了5.4%。

下周工作展望:

4月20日仍是阴天,我们测试了三种空气净化器的性能:

4月27日天气是阴天,上次的实验中,我们发现2号净化器的性能十分优良,因此今日进行的实验中,我们将2号净化器的HEAP网装在了1号自制空气净化器上,以此论证我们的自制空气净化器是否是因为HEAP网老化而导致净化性能不佳。我们一共进行了三组实验:

THE END
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