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DIY 成本僅 166 元的空氣凈化器,凈化效果如何?

來源:環保設備     添加時間:2023-04-12 19:49:58

我是Thomas,Particle Counting是我的博客。這種DIY凈化器有效是因為有HEPA濾網。HEPA的標準是過濾掉99%的0.3微米以上的顆粒??梢钥船F場測試:

現場測試

還有凈化房間整體空氣的測試,數據和實驗方法是公開的:

房間測試1
房間測試2

實驗數據顯示凈化器能減少我們家里的PM 2.5。

***2016年1月更新***
我2013年遇到北京的airpocalypse(“空氣末日”),打算買空氣凈化器但是發現特別貴,所以開始做DIY測試。上面答案是2013年年初寫的?,F在是2016年,我做測試有快三年的時間了,現有的數據和知識比2013年的時候多得多!在這段時間內,有人提出想要補充的測試,我在下面總結一下之后測到和學到的。
***2016年1月更新***

1. 有沒有控制條件測試?

最嚴格的測試是帶有控制條件的測試,這樣我們可以知道如果在一個房間里不開凈化器,顆粒污染會不會自然下降?

所以我做了控制條件測試:在家里的一個房間里開凈化器,同時在另一個房間里不開凈化器。下面有兩條線:實線是臥室的0.5微米顆粒,箭頭是開機和關機的時間;虛線是同一個公寓里的廚房,沒有凈化器。

可以看到開凈化器的房間顆粒污染下降;不開凈化器的房間并沒有下降。

上面是很小的0.5微米顆粒,測試儀也能測更大的2.5微米顆粒。2.5微米受到我們走動的影響比較大。我們在屋里走動的時候,灰塵會飄起來。而我們睡覺的時候,顆粒會沉降。雖然波動較大,但開凈化器的時候,兩個房間里2.5微米顆粒的趨勢區別很明顯:


原始數據和測試方法細節是公開的:A New Way to Test Whether the DIY Works

2. 有沒有考慮到測試時室外PM 2.5的變化?

有一個很聰明的質疑:測試中房間內顆粒污染下降,但是我們怎么知道是因為DIY空氣凈化器而不是室外PM 2.5下降?

這個問題問得好,因為就算一直關著門窗,外面的PM 2.5還是會影響家里的顆粒污染。中國春節的時候,我的朋友Gus家里開著激光空氣測試儀,門窗一直關著,不開凈化器。煙花最多的時候,美國大使館報的PM 2.5數據上升:


室內顆粒污染也開始上升。藍色線是室內0.5微米及以上的顆粒污染:


而煙花結束之后,外面PM 2.5下降,屋里的顆粒污染也隨之下降:


所以如果我們當天2:00 AM開始做測試,根據數據變化可能會覺得DIY凈化器成功了!但其實只是因為外面的污染下降了。

怎么辦呢?我們看一下外面的PM 2.5數據。上面的控制條件測試可以解決這個問題。也可以在測試期間監測室外PM 2.5的趨勢。我給上面的控制條件測試加上了美國大使館的PM 2.5趨勢(紅色線):


當天室外PM 2.5比較穩定,所以屋里的顆粒污染下降不是因為外面PM 2.5下降。除了這個測試以外,我發布的所有測試原始數據都帶有同時段的室外PM 2.5數據(比如1, 2, 3)。

3. 測試的時候,屋里有人;那顆粒污染下降是因為“人肉凈化器”嗎?

我之前很好奇,如果屋里有人呼吸空氣,而空氣中的顆粒堵在我們肺里,是不是會影響測試?這個問題可以分成兩個更小的問題:

3A. 人肉凈化器有效嗎?

做那么多測試,有時候會忘記開凈化器。雖然對身體不好,但還是有額外好處:可以看看人肉凈化器的效果怎么樣。那種測試數據是這樣的。紅色線是臥室里的0.5微米顆粒;藍色線是美國大使館報的PM 2.5數據:



我看不出來人肉凈化器的效果。即使有,也很小。如果有人賣人肉凈化器,最好別買?。ㄎ以?a>這個答案寫了更詳細的答案)。

3B. 在沒有人的房間里做測試

回答這個問題更直接的方法是在沒有人的房間里做測試。下面#4有這樣的測試,但是先解密:就算屋里沒人,開凈化器之后,顆粒污染還是下降。

結論:測試效果不是因為屋里有人。

4. 測試是晚上做的,是不是PM 2.5自然在夜間下降?

我做了調查,讓139個人(中國人和外國人)猜:平均來說,PM 2.5什么時候最低?結果得票最多的是夜間(0:00-6:00)。我的直覺也是這樣。


但后來我分析了美國大使館近幾年的數據,發現實際情況跟我猜的完全相反!平均來說,北京的PM 2.5夜間最高!

(所有的城市趨勢都是這樣嗎?我還分析了上海、成都、沈陽和廣州的數據。有的趨勢跟北京一樣,有的很不一樣:PM 2.5什么時候最低

那在夜間做測試好像會更難!不過,確實不應該只做夜間測試,所以我補了白天的測試。我去旅行的時候,用定時器讓DIY大炮每天14:00自動開機兩小時?;丶液罂戳四?天的數據:

我標注了第一天大炮自動開機和關機的時間,其它5天沒標注,但我猜大多數人能看出來大炮是什么時候開機的。在那6天當中,可以看到顆粒污染上升,這是因為那段時間北京的PM 2.5上升了。不過,可以看到不管是晚上還是下午,DIY凈化器都減少了屋里的顆粒污染。

5. 顆粒污染下降是不是因為測試儀的位置?

最開始有幾個人覺得效果是因為測試儀的位置;如果把測試儀放在屋里的其它的地方,結果可能會不一樣。我也很好奇,如果測試儀放在不同高度,比如地上和桌子上,會不會結果不一樣?

所以我設計了新的測試,把三臺測試儀放在屋里不同的位置,一個在桌子上,一個在沙發上,一個在地上:

(在圖片里大炮朝向左邊,但是實際上是朝下的。)

我做了7天的測試;結果是這樣的:

用7天測試算出平均,而不同位置的平均差別少于1%:

結論:空氣在屋里比較均勻。效果跟測試儀的位置關系不大。

6. 是不是只開風扇(沒有濾網)也會有顆粒污染下降?

有幾個人問有沒有只開風扇的數據?我想不通為什么光開風扇會讓顆粒污染下降??罩械念w粒污染會慢慢沉降,所以開風扇應該會有反作用。不過,科學家要認真聽取審稿者的意見,所以我做了一個測試:在屋里放兩臺大炮,一個系上HEPA濾網,一個沒有濾網。不在家的時候,用定時器讓沒有濾網的大炮開機一個小時;休息一個小時;帶濾網的大炮開一個小時;休息一個小時,重復。

結果是這樣的:

可以看到,只有風扇(沒有濾網)的時候,顆粒污染基本不變(或者稍微上升)。開帶濾網的風扇的時候,顆粒污染下降。

上面是0.5微米顆粒;也可以看一下更大的2.5微米顆粒:

結論:DIY的效果不是因為風。

7. 長期用的話,DIY會不會失效?

我剛開始做測試的時候,有幾個人說“你最長的測試才8個小時,是不是之后就失效了?” 說實話,我不是特別理解為什么有人會覺得那么快就失效,但是作為一個day job就是做科學實驗的人(我是心理學家),還是應該聽聽審稿者的意見??赡苁菗娘L扇受到濾網的風阻就壞了?

所以我做了200天的長期測試。用了一張HEPA,在北京的公寓里每天開機大概8個小時,每天用激光測試儀看看能減少屋里百分之多少的顆粒污染。下圖是200天的數據,每10天的平均效果:

我做這個測試是想知道在北京的霧霾現狀下,HEPA能用多長時間,可以看到并不是開機8個小時后就失效。全200天的測試數據是公開的:HEPA壽命測試:第200天。我建議大概140天之后(總共大概1,000小時)更換濾網。

6. 長期來看,是不是要經常換HEPA,所以DIY不劃算?

在這個壽命測試之前,有人說:如果一兩個星期就要換HEPA,那長期來說,DIY并不劃算。但是做了這個壽命測試之后,就可以算出每年濾網的成本,然后跟大牌子比較:

我用的數據是大牌子發表的更換時期,我有點懷疑瑞士的更換時期真的跟北京一樣嗎?但是為了保險,我還是用了他們的官方更換時期。詳細的算法:長期來看,DIY劃算嗎?

7. DIY能對付氣態污染嗎?

除了PM 2.5以外,有的人還擔心氣態污染,比如VOCs和甲醛。所以我買了氣態污染測試儀,在DIY基礎上加了復合活性炭濾網:


為了讓VOCs上升,我在屋里點了香煙??刂茥l件測試中,只開了風扇;活性炭測試的時候,風扇上面安有活性炭濾網。結果是這樣:

測試原始數據和方法:活性炭真的有效嗎?

為了測試甲醛,我買了甲醛溶液,放在電飯鍋里面。

有點恐怖,但是是為了科學!

結果是這樣的。紅色線是只開風扇;藍色線是風扇+活性炭。

甲醛測試原始數據和方法:活性炭真的能去除甲醛嗎?

結論:DIY也能減少有害氣體,比如甲醛。

8. 如果DIY真的有效,那其他人應該能驗證吧?

如果凈化器的原理真的像我說的那么簡單,那應該有其他人也發現這個道理。是的!我不是大發明家,我不是世界上第一個人想到DIY凈化器的。也有其他人設計和測試DIY凈化器:

A. 美國密歇根大學醫生自己設計的DIY現場測試

B. 住北京的美國醫生Dr. Richard Saint Cyr對我的DIY的測試:Make Your Own Air Purifier For 200 RMB? Really? Really.

C. 其他人設計和測試自己的DIY,比如: DIY空氣凈化器經驗

9. DIY噪音和耗電是不是更高?

上面講的只是效果,但還有其它的比較重要的因素,比如耗電和噪音。我比較了兩個DIY和三個大牌子的高檔耗電量和噪音。耗電比較:


然后我買了分貝測試儀,在15平米房間里,離機器1.95米的地方,測試了噪音:


回到原來的問題:DIY空氣凈化器效果有效嗎?DIY凈化器能減少我們家里的顆粒污染和氣態污染。耗電、長期成本等等都比得上大牌子。

10. DIY的短處

那我的意思是DIY跟大牌子一樣好嗎?DIY空氣凈化器跟完善的產品相比總會有一些短處。我在家里用DIY幾年了,總結的區別有這些:

審美:DIY不是最漂亮的機器。有的人不能接受DIY的外貌。

速度:DIY 1.0的風扇不是很強,所以它的凈化速度比大牌子慢。不過,如果用更強的風扇(比如大炮),速度會更快,減少的顆粒污染跟大牌子一樣多(大牌直接對比測試)。

高級功能:更貴的機器有其它功能,比如定時器,空氣質量指示燈等等。有的功能也可以DIY,比如用定時器和買獨立測試儀,但是功能更多的產品會更方便。

低檔:高檔噪音差不多,但是有的機器(比如飛利浦)有風量很低的檔。低檔的效果稍差一些,但如果對噪音很敏感的話,這種低檔更容易接受。大炮的低檔也比較強(不同檔位數據對比),所以沒有效率低/噪音低的低檔。

簡易程度:DIY挺容易的,不過不是最方便的機器。比如說,如果濾網不覆蓋風扇出風口的話,效果會差一些。還有,如果拆下濾網,把手伸到風扇里面,會碰到扇葉,所以小孩要小心。

所以讓我說DIY跟大牌子一樣好,那我不能。不過,如果擔心的是家里的空氣污染,DIY能滿足我們的要求。

11. 歡迎理性質疑!

我的day job是心理學家,所以我發表實驗報告的時候,需要經歷審稿的過程。雖然有時候有點麻煩,但這種理性質疑是科學的基礎!能讓我們發現測試的缺點。我在上面的測試中努力回復了我遇到過的“審稿者”們,同時也歡迎新的意見:

如果有我沒想到的遺漏的缺點,可以直接評論。如果有沒考慮到的因素,我可以重新測試!

Breathe safe!

 


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