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后大流行时期的生活97——新风系统(上)【风量与滤芯】

淡斋达原 淡斋达原 2023-12-24
在整个大流行期间不论是官方还是学界,都建议大家多开窗通风,通过自然换气的形式降低室内空气的气溶胶含量,从而降低感染风险。但是以中国北方部分地区为例,春天有沙尘、夏天开空调、冬天有雾霾,所以在这三个季节的很多时间里我们其实都是紧闭门窗的,更倾向于选择通过室内空气净化器或其他空气净化设备来保持空气的洁净。但如果仅依靠室内的内循环,是无法解决二氧化碳和甲醛的相关问题,尽管这两项指标在特定的情况下和防疫关系不大,但也依旧会影响到我们的身体健康,我们同样也需要重视。况且在流行高峰期,一部分不合理的建筑结构会使得开窗换气反而会增加感染风险。(《后流93-开窗通风与感染风险》

这种时候可能就需要用到新风系统了,新风的原理其实就是开窗通风,但开的并不是窗而是墙壁或者玻璃,而风又是经过新风机净化过的洁净空气,从根源上解决了颗粒物、二氧化碳和甲醛的问题,从生活和防疫的角度来说可能是比空气净化器更优的解决方案。如果以安装方式来区分新风系统,则主要分为壁挂式吊顶式落地式,考虑到大部分人应该都是已经装修完的房屋,并不适合大规模动工,所以分享中可能会更侧重壁挂式新风(以下简称为“新风”)。虽然分类不同,但很多原理是相通的。

在后大流行时期说起新风我们更关注的是什么?风量、微正压、热交换,还是别的什么?考虑到篇幅,壁挂式新风的内容可能会有两到三期的分享(之后会整合发布,以最终整合为准),大致会涉及以下内容:
  1. 新风的风量

  2. 新风的滤芯

  3. 滤芯的寿命

  4. 新风的微正压

  5. 热交换与电辅热

  6. 风量大小的影响

  7. 安装与DIY的问题

PS:新读者建议先阅读《后流41-二氧化碳与感染风险》《后流42-颗粒物与感染风险》以方便理解。


一、新风系统

新风系统指由送风系统加上排风系统组合成的空气处理系统,先在密闭室内一侧用专用高风压、大流量风机设备向室内输送经过过滤的清洁空气,然后再另一侧依靠压差或排风系统向室外排出,此时室内空气会形成流动,达到通风换气的效果。

二、新风的风量

风量是单位时间内空气的流通量,用于表明通风设备的能力,计算单位是m³/h(风量不同于CADR,因为原理的差异CADR的应用范围不包括新风系统)作为最重要的基础指标,风量在选择新风机时是要特别关注的内容。关于新风风量的选择,需要根据自己房间的大小来决定,一般商家会建议用面积*房高(通常为3m)来得到整个房间的体积从而选择风量。举例来说,300m³/h风量的新风机基本可以在一小时之内完成对100㎡房间的一次换气。而关于风量值这里涉及到一个有意思的问题,因为壁挂式新风机在安装时需要在墙壁或玻璃上开洞,之后会安装风帽和风管,只有风帽+风管+风机的完全体组合才是新风机的正常工作状态,而风帽和风管以及一些出风口的设计都会增加风损,从而会影响到新风机的风量值。根据Dream Maker之前的一份联合测试看,比较大的新风厂商的成品新风的实际风量值基本会略高于标称的风量值,这是为了确保消费者在按照厂商推荐的安装方式使用新风时,即便风帽和管道造成风损也依然可以达到宣传的标称;而另一些小型新风厂商则只标注了裸机的风量值,并没有考虑风损问题,不过根据《QB/T5580-2021 家用和类似用途新风净化机》当中的规定,只要实际使用风量不低于标称的90%即可。所以对于有正规备案的成品新风来说,通常不存在风量虚标的情况。

但如果是自己或商家DIY的新风系统,则会因为缺少专业风洞和测试设备很难确认实际的风损情况,这就和DIY空气净化器和CR-BOX带来的困境一样,如果计划采用这类新风设备,则建议在风量值上进行冗余配置另外在安装时由于实际空间的限制,可能会对风管进行弯折,根据相关测试,单次弯折带来的风量损失大约在5%左右

三、新风的滤芯

外循环模式的新风和室内空气净化设备虽然在本质上都是空气净化器,但两者在工作方式却有一些不同。空气净化器的过滤方式属于存量过滤,通过持续的多次过滤最终达到洁净室内空气的目的;新风则属于单次的增量过滤,通过将过滤后的洁净空气吸入室内来稀释房间中的污染物水平,新风的过滤水平决定了房间内空气能达到的洁净水平。所以新风对滤芯的过滤等级一般会有更高的要求,而室内空气净化设备则不一定需要非常高的单次过滤效果(比如CR-BOX)。

(一)PP材质滤芯
这种滤芯是通过将PP材质融化后喷射交织出来形成的的,其3d网状结构孔径可以过滤掉1微米大小的颗粒物,然后再通过向滤网上施加高压静电驻极处理后让纤维带有电荷,而同样带有电荷的颗粒物会在静电下被滤网捕获,经过滤纸折叠工艺的优化这种滤芯对于0.3微米的颗粒物也能达到H13级别。不过PP材质滤芯的过滤效率很容易受到油性颗粒物和水汽的影响,所以油烟和水都会影响其使用寿命。而另一方面,随着新风风量的增加,颗粒物通过滤芯静电场的时间也会缩短,这会使得其被滤网捕获的概率也相应降低,这也是为什么有些空气净化装置在高风量的情况下过滤效率反而会下降的原因。同时相关研究也显示厚度也对PP材质滤芯的使用有影响,厚度越薄的滤芯其静电捕获能力下降越快

(二)玻璃纤维滤芯
玻璃纤维滤芯是通过直径非常小的玻璃纤维编织的孔径可以小到0.1微米,过滤等级能够轻松达到H13级别,虽然通常风阻会很大但其过滤效果衰减的则会很慢,甚至可以说不会衰减。但也有正是由于玻璃纤维滤芯的风阻较高(大约是PP材质滤芯的4倍),所以采用玻璃纤维滤芯的新风机往往会有着高功率的风机,同时也带来了更高的噪音和更大的机体(更大的机体一方面是为了容纳风机,另一方是为了降噪)。读者可能会担心玻璃纤维滤芯的安全性,但玻璃纤维滤芯因其出色的过滤效果被广泛应用在食品、化学、生物等领域,其安全性是有保障的。由于本期分享并不是专门介绍滤芯的所以这里不做展开,如果有机会以后再进行相关内容的分享(新坑get)。

根据《QB/T5580-2021 家用和类似用途新风净化机》当中的规定:
若器具宣称对颗粒物或气态污染物具有外循环净化功能,其对应的新风净化率应分别至少达到表1的D级,实测等级不应低于标称等级。

虽然标准中的要求并不高,不过现阶段市面上常见的成品新风配套滤芯的过滤等级在H11~H13不等,都符合规定中的要求,且出于降低成本和缩小体积的考量,主要以PP材质滤芯为主。但基于新风的工作方式,条件允许时最好选择搭配了更高过滤等级滤芯的新风机。同时不建议自行更换更高过滤等级的滤芯,因为成品新风的风量值是与滤芯等级相匹配的,更换更高风阻的高等级滤芯会影响新风机的实际风量值。

四、滤芯的寿命

基本所有的成品新风厂商都会有建议的滤芯使用寿命,联动的APP可能还会有滤芯使用百分比,但这种基本都是根据滤芯的平均损耗水平和使用时间推算出来的,本身缺乏足够的准确性。一些功能更完善的新风设备会自带激光传感器来对颗粒物的过滤结果进行检测来换算滤芯的损耗情况,但新风自带的检测设备通常敏感度都比较一般,同样也无法代表真实情况。所以除了参考厂商提供的使用寿命,如果随着新风的使用你发现非新风房间的颗粒物水平有了明显变化时,则可以考虑更换滤芯,特别是空气质量较差或湿度水平较高的地区。

为了延长滤芯的使用寿命,部分厂商也会在新风机中额外增加中效滤芯或初效滤芯来降低大尺寸颗粒物对高效滤芯的影响,但这往往意味着新风机体积的增大。另一方面,展开面积越大的滤芯其容尘量也越高,使用寿命也会更长。

受限于篇幅,以上就是本期分享的全部内容,新风其他的相关内容我们将在之后的分享中继续,有什么问题欢迎给我留言,别是关于新风的问题,也可以临时增加到后面的更新中

(文中所有图片均来自网络公开渠道)
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