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「三」风机,真的就是简单的风扇吗?

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    发表于 2017-9-25 18:16:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

    西电耐斯头条号开始更新《史上最全空气净化器解读》系列文章了,欢迎大家阅读欣赏,也欢迎大家关注西电耐斯头条号,第一时间获取更多系列文章内容!

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    在上一篇介绍滤网的文章中,我们曾反复提到两个概念,风阻和风量。事实上,在空气净化器中,与这两个概念密切相关的除了滤网的等级,便是风机。很多人认为,空气净化器就是一个滤网加上风机,不存在什么技术含量。

    但事实上,并非如此。

    本篇,我们将从风阻和风量等概念入手,为大家解释风机的基本原理以及实际使用。

    什么是风阻?

    首先,什么是风阻?简而言之,气流在滤网中穿行时遭遇纤维的障碍而绕行,产生的微小阻力,而无数纤维的阻力之和就是过滤器的阻力。

    1.jpg

    阻力的宏观体现,就体现在滤网前后的压强差,一般情况下,随着滤网等级的提高,过滤精度提高,滤网缝隙减小,风阻也随之增大。

    这里需要说明的是,在使用一段时间后滤网风阻一般会达到初始阻力的2-4倍,这也使得有些厂家将家用空净器风阻增加到某一个量值定位滤网报废的标准。实际中,滤网风阻是一个相对复杂的变量,受到滤网等级,材料,以及不同时间风速风量的影响。

    2.jpg

    图中,不同颜色代表滤网等级,蓝>绿>青。从上图我们可以看出来,风速增加的同时,风阻相应成正相关增大,

    因此,滤网作为空净器达成净化的关键单元,实则是一种被动过滤。室内空气的相对静止和滤网风阻的存在,让空净器需要一个负责给力的“搬运工”不断地搬运空气通过滤网,以达到过滤净化的效果。

    而风机,就是这个必不可少的“搬运工”。风机的选择和设计,决定了风量的大小,因此也很大程度上决定了一台空净器净化能力的好坏。

    风机主要分为哪几种?

    从结构上来看,风机分为三种。

    1轴流式风机这种风机气体平行于风机轴流动,出风风压低,穿透阻力的能力不强。随着风阻的增大,风量会急剧下降。通常用在流量要求较高而压力要求较低,比如电风扇,空调外机风扇等场合。一般来说,普通的转页扇的出风速度不到0.3m/s,强力空气调节扇的出风速度也只有0.9m/s。

    3.jpg

    某种DIY空净器常用的炮筒式的强力风扇。在0风阻时,强档风速可以高达7.3m/s以上,相当于每小时风量1200立方米,可实现高达18米的远距离送风;但一覆盖了滤网,风速就骤降到0.9m/s。某种家用型风机,在50Pa左右,风量就已经大幅下降到0风阻时的1/6。如果增加到60Pa,风量就直接减为0。因此即便是炮筒式的强力风扇,也是很难吹透HEPA滤网。

    吹不透,要它何用!

    2离心式(也叫涡轮式):利用离心力作用将气流沿着叶片向外甩出,改变流向,使动能转换成势能(压力)。同等条件下,离心风机风压高、风量小,适用于需要较高风压的情况。风压,即风扇能够增加的压强,包括动压和静压。穿透滤网克服风阻依赖的主要是静压。

    看起来就很厉害的样子有没有?

    3混流式:拥有以上两种气流方式,结合了轴流式和离心式风机的特征,性能也在两者之间。即风量高于离心,风压大于轴流。

    通过以上介绍,我们可以得出结论,为了获得较高的风压,在较小的噪音下将空气吹透滤网,家用空净器更适合使用离心风机。好的空净器往往存在前置初滤网,高等级HEPA滤网,以及活性炭等组成的过滤器。只有选择了正确的风机,才能真正让空气循环流动起来,达到整个空间净化的效果。

    那么既然知道了空净器的核心组成就是滤网和风机,我们是不是也可以自主DIY一个空净化器呢?

    关于DIY空气净化器的事

    空调DIY大法

    想起自主DIY,相信有人会立刻想起家里的空调不正是一个现成又好用的风机吗?既然空调本身也是进行气流交换,那我们在空调原有的滤网上加上一层HEPA滤网,不就可以完成空气净化的目的了。

    如果有读者看到这里还有这样的想法,那笔者只能说自己科普失败了。

    从前文我们可以知道,空调使用的正是轴流式风机。使用这样的风机在实际操作DIY空净器的时候,你会发现到处是问题。

    第一,空调前放置一层薄薄的滤网,不能完全覆盖出风口,效率很低。要知道,专业的家用空净器的滤网都是折叠起来才有效果。

    第二,如果放置滤网较厚,便会带来较大的风阻,长时间高负荷的运转,会损耗到空调的风机。到时候,空气未曾净化,空调也坏掉,岂不是得不偿失。

    第三,如果考虑到风阻,即使是选用超低风阻的静电驻极滤纸,效率也极低且更换频繁。

    因此,即便使用最好的材料,空调前加滤网的方式净化空气的效率都不会很高。如此劳心费神,换来的结果却不能尽如人意,实话说也的确是没有必要的。


    风扇DIY大法

    “既然空调前面加滤网不可行,那么我自己购买一个风扇,再加上滤网总行了吧?”相信看本文之前很多网友都有过这样的想法,甚至其中一部分人付诸了实践。

    查阅“自制净化器”的相关新闻后,我们发现DIY空气净化器的还不少,风机的类型多种多样,成本从一百多到五百多的都有。然而,仔细观察你会发现,这些风扇绝大部分使用的也是轴流式风机!

    至于不使用离心风机的原因,则是因为离心风机需要配合完整的内外风道设计才能使用,且普通的离心风机也无法达到吹透滤网的要求。因此,适合家用空净器规格的离心风机都需要厂家投入大量的精力研制,没有现成的“货架成品”。

    换言之,离心风机买不到,只能专业的厂家研制,成本贵啊!

    说到这里就不得不承认的一个事实是,目前国内没有任何一家厂家可以研制出顶尖的风机!并非笔者长他人志气灭自己威风,从汽车发动机到空净器的风机,我们仍有很长的路要走。作为从业者的国内电机厂家应当砥砺前行,不断进步。

    而作为消费者,在购买空净器的时候则要注意查看所选产品使用的风机品牌。品质过硬的风机才能保证空净器以相对小的功率达到更好的净化效果,同时也能让空净器的噪音更小,使用起来更安全长久。毕竟家庭场景下,若是做不到安全,所有的性能都将是一纸空谈。

    借此也回答很多朋友的疑惑:有的品牌用的滤网,实现的净化效果也和别家差不多,凭什么就敢比别人贵上许多?其中的原因就在风机上。厂家为消费者的安全及产品使用体验计,采用了如日本芝浦或德国EBM等品质优良,价格相对昂贵的大品牌风机。品质高端的同时,价格自然也会“高端”起来。注意,这里指的是所有真正采用了更优良部件的厂家,包括一些国产的空净器品牌。

    4.jpg

    经过检测,我们发现即便是DIY的产品,有些还真的能将污染指数降到二位数,甚至个位数。这么看来简直和那些好几千甚至上万元的空净器效果差不多嘛。但各位睁大双眼仔细瞅瞅,这些测量都是在哪里完成的?

    他们可都是在极小的室内环境或者出风口进行的测量,并不能让房间内的空气循环起来。而我们所生活居住的并不是这样,我们也不可能把鼻子一直放在出风口下过活。

    经过实际检测,某款相对成熟的DIY空净器成品,以最大功率运行在15平米的房间内,PM2.5指数需要花费两个小时的时间才能减低到两位数。

    我们购买空净器的根本目的,是为了房间能获得整体的净化。这就意味着,空净器的考量点在于整体净化效率以及净化速度。从第一篇我们就知道,紧闭的门窗并不能杜绝污染。空净的存在是为了持续工作,维持室内的低污染水平,这个目标的检测方式有空净器的最重要的参数CADR值来决定。(由于CADR值是检测空净器最重要的参数,我们会在下文详细地介绍。)

    5.jpg

    这里,先简要说明,CADR净化效率是出风量共同影响着空气净化器的最重要的一个指标,描述的是输出绝对洁净空气量的多少。它给净化器的净化能力有了一个直观、统一、通行的性能指标。这也是国标要求空净器必须标注的参数之一。

    CADR越高的机器,则启动净化速度越快,保持一个更大空间的洁净维持能力和水平越高。CADR值有一个直接的衍生指标,就是适用面积,这意味着具备一定CADR值的空气净化器适用于多大的房间。

    简单粗略的办法,就是适用面积=CADR×0.1,直接去掉个位数。而经过我们的计算,DIY的风扇加滤网的净化器的CADR值基本都在100以下,换句话说,DIY的净化器只适用于室内面积小于10平方米的环境,同时附加的代价是让人难以忍受的噪音以及电机重负荷发热带来的不安全。

    购买空净器是为了健康,但若是一味贪图便宜而“引狼入室”……

    朋友,还是命更重要对伐?

    6.jpg

    目前,市面上较好的风机加滤网DIY下来也需要500多块钱,有这样的预算,大可以去购买专业厂家的净化器。不谈整体的外观,摆放便利性,只说安全性和噪音的控制上,专业厂家的产品就可以吊打DIY的。当然,如果真是感兴趣,也大可以购买试试,只是就不要对净化效果抱有太高的期望。

    小编话重点

    最后,总结本篇文章。

    1,气流穿过滤网有风阻,风阻会影响风量。风机作为搬运工将空气吹透滤网。

    2,空净器需要采用离心风机,购买时需要注意风机品牌。采用了好风机的品牌相应定价也会高端。

    3,DIY空净器理论可行,但实则实用性不高,性能不佳且不安全。

    4,判决空净器的指标,CADR值。

    说完了风机,下一篇我们为大家细细解读关于空净器参数新国标,这是最严肃最全面的解读,不信来看!

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