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166元DIY一部空气净化机

LaRiver创客开源 智能家庭2014/01/01

Thomas Talhelm是University of Virginia社会心理学博士生,也是2012-2013年驻北京的Fulbright学者。他自称“我不是空气污染专家,但是我相信公开数据和科学精神”。他的数据和试验方法都是公开的,可以在Particle Counting看到。他的社会性初创项目Smart Air (官网,淘宝店)9月份开始直接把廉价的空气净化器寄给有类似需求的人

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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:

1、紫外线过滤器:紫外线是针对细菌(bacteria)。不过,我在中国生活更关注空气污染,而不是家里空气当中的细菌滋生。所以紫外线过滤器并非必须。除此之外,美国客观第三方机构Consumer Reports也曾报道称大多数紫外线空气​​净化并杀不死细菌。美国EPA也警告说配备紫外线的空气净化器不可能杀灭细菌和霉菌,因为空气很快地通过净化器。这段时间太短了,紫外线不起作用。

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PM 2.5,空气污染最常被引用的颗粒指标。

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

所以,如果你关注的是空气污染中的颗粒物,HEPA过滤器显然是最靠谱的方案。而对于这一点,你并不需要花8000元去购买一部空气净化器。事实上,只需要166元就可以做出自己的空气净化器。

接下来我详细解释怎么DIY一部空气净化器,完了就附上效果测试数据:

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。

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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。

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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(因为旋钮会挡住HEPA)。

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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!

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总成本:166元人民币。看到这么简单的设备,你可能会有疑问:真的有效吗?

我觉得这个问题最好分成两个更简单的问题:

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,我们需要一个空气测试仪,因为我们看不到那么小的颗粒,我使用的空气质量监测设备是Dylos DC1100 Pro Air Quality Monitor。它测出每0.01立方英尺(0.000283立方米)内直径在0.5微米及以上的颗粒数量、还有直径在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。

注:Dylos测出的PM2.5数值是颗粒的数量,与我们通常说的AQI(空气质量指数)指数算法不同。政府用的仪器(比如美国大使馆用的)是颗粒的重量:

具体原理为:测试仪先捕捉1m³的空气,使用旋流分离器(Cyclonic separator)去除直径大于2.5微米的颗粒,然后将剩下的空气通过放置在碳-14发射器和传感器之间的滤网,如果滤网上面吸附的PM 2.5颗粒比较多,通过碳-14放射源发射出的β粒子会被更多的挡住。如果滤网上吸附的PM 2.5颗粒比较少,更多的β粒子会达到传感器。最后他们用β粒子达到传感器的数量来推测PM 2.5颗粒的重量。

两种测试仪一个是测颗粒有多重,一个是测有多少颗粒,虽然这两个数字相关度很高,但并不是100%一样(我在这贴子有直接对比两种仪器的数据,相关程度r = 0.89)。

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Dylos DC1100 Pro Air Quality Monitor

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:

要回答第二个问题确实是有难度的,因为这不仅要求在测试期间不能打开窗户,而且还要经过较长时间的测试和数据搜集。幸运的是,我这个书呆子喜欢做试验,所以近几个月一直在做这种试验,并有了如下结论:

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开启DIY空气净化器数分钟后房间PM2.5的数量曲线

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开启DIY空气净化器数小时后房间PM2.5的数量曲线

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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!然后通过6种电扇测试,我找到了超强的款式:我管它叫“大炮”(the cannon)因为效果给力,而且电扇有点象火箭筒。如果感兴趣,可以看大炮和原来DIY的数据比较:

(要注意大炮电扇的成本比普通电扇高,噪音也比一般的电扇大)

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,所以我开始批发购买大量的HEPA和电扇,然后通过 Smart Air 直接寄给别人。 希望能够帮助大家不要把一大堆钱送给大的过滤公司,而还能得到干净的空气。

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Smart Air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对比。

在此再次感谢两位好友捐赠的Blue Air 203/270E (3,600 RMB)、Philips AC4072 (2,700RMB) 空气净化器。我对Blue Air进行了11个晚上的测试,Philips 9次测试,我算效果是以每次测试前后空气中的颗粒含量减少的百分比,最终数据如下:

4款空气净化器净化效果对比

4台空气净化器净化效果对比

新设计的大炮(Cannon)绝对是匹黑马。它清理的PM .5最多,并且清除PM 2.5的效果与Philips 和Blue Air 旗鼓相当,成本仅450 RMB!不过,四台空气净化器都有效地清除空中的颗粒(可以通过访问此文查阅原始数据)。下面的图表是四款空气净化器每减少1%的PM 0.5需要花多少钱:

4款空气净化器价格对比

4款空气净化器价格对比

本文的测试数据结论与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Pure Living China提供的家庭测试(当然,费用不菲)。

不过,对于广泛的颗粒污染,我们不用花几个月的工资得到干净的空气。自己DIY一台,或者通过Smart Air订一台就可以得到干净的空气而不用为此“破产”!

作者介绍:

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Thomas Talhelm是University of Virginia社会心理学博士生,也是2012-2013年驻北京的Fulbright学者。他自称“我不是空气污染专家,但是我相信公开数据和科学精神”。他的数据和试验方法都是公开的,可以在Particle Counting看到。他的社会性初创项目Smart Air (官网淘宝店)9月份开始直接把廉价的空气净化器寄给有类似需求的人。