【空氣清淨機二三事】#02 愈清淨,愈糟糕!市售主要四大類機種原理,你家適合哪一型?┃鰻魚家家酒

接續Part1【80公分以下嬰幼兒,可能生活在家中最髒空氣裡?!】一文後 ,今天根據空氣清淨機的「設計目的」來談「工作原理」,枯燥卻對家人健康至關重要,我們也花了許多時間瞭解彙整,因為若需求與工作原理不能匹配,那錢肯定是白花的了!

舉例來說,有些家長,希望用空氣清淨機來改善家中小孩上呼吸道過敏的現象。然而,日常室內生活環境會造成噴涕打不停的主要原因,大概就是塵蟎。平常時候,塵蟎是夾在各種織品纖維中。當我們在整理舊衣物時,或資組拍打棉被時,翻動與拍打的動作會造成塵蟎與灰塵一起揚起在空氣中,然後被吸入到鼻腔裡,進而造成噴涕打不停的現象。

但因為塵蹣本身太重,因此很快就會落回地面或衣服中;也就是說,塵蹣因為很難持續漂浮在空氣中,所以空氣清淨機對於清除塵蹣幾乎是無效的,必須用專業真空塵蟎機,才能把塵蹣從家具與衣物中移除。

又例如說,這陣子COVID-19新型冠狀病毒初期,各種訴求具備紫外線殺菌的產品都熱賣,表示多數人其實不知道紫外線只能殺死細菌,卻無法殺死本身只是RNA的病毒!


回到今天主題,目前市售空氣清淨機主要分四種原理:

(1)濾網

空氣清淨機其中一個主用途,就是去除空氣中細小的「粉塵微粒」。

它們的直徑從 0.01~10 微米都有。大於100微米的,其實就是肉眼可見的灰塵,也不會持續漂浮在空氣中。對人體健康有威脅的,主要是所謂的PM 2.5,指的就是直徑在 2.5 微米以下的粉塵粒微,因為太小,因此可通過鼻毛、鼻腔中黏液,直達氣管甚是肺部深處,進而累積在肺裡;長期下來,就會造肺部組織變異。

濾網,則是過濾上述粉塵微粒的最好方式。

問題在於濾網的厚度與孔徑的密度,以及氣體通過濾網的速度,是不容易兩全其美的。

濾網的厚度越高,孔徑越小,當然可以過濾越細小的粉塵。但如此一來,空氣通過濾網的速度就變慢,空氣清淨機在每個單位時間可以過濾的氣體數量也就越少。若濾網要密,過濾速度又要快,也不是不行。只要將空氣清淨機用來帶動空氣流動的葉片做大一點,多片一點,轉快一點,讓進入濾網的風壓變大。(就是所謂的CARD值,後面會說明)

但問題來了!這樣的設計作為營業用的空氣清淨機,不是問題,對於家用者則又有聲音太大、太吵的困擾。

對一般消費者來說,該如何評估家用機種過濾粉塵的能耐?

主要看三個數值:

① HEPA 等級
以往消費者選空氣清淨機時,會注意到濾網的等級。但近年來,HEPA12 以上的機種幾乎成常態,參考價值也就變低了。

② 濾網總面積。
通常是總體積,越大越好。例如,厚10mm×500cm×50cm 的濾網,與5mm×18cm×28cm 或者 3.5mm×24cm×48 cm 的濾網,當然是第一個好。總體積越大,攔下粉塵能耐就越高,也表示可以工作的時間越長。因為濾網是個耗材,要花錢買的,所以計算「濾網式」空氣清淨機的成本,絕對不能只看機器本身,也不能只看一份濾網的價錢,而是應該把機器,以及兩年濾網的總成本一起計算。

③ CADR值
「CARD值」意即每小時多少立方公尺的空氣通過。CADR越高,表示每個小時通過這台空氣清淨機的空氣越多。(⚠️ 但不等同過濾效果就好唷!)

✅  最後,當上述三個數值一起衡量時,如何才代表這是一台每年能幫你帶來更多清潔空氣的清淨機呢?

→ HEPA 高+濾網總體積大+CADR 值也大


(2)電子集塵

「電子集塵」的工作原理,就是讓空氣經過很多片帶電的金屬網,利用金屬網上的靜電荷抓住經過的粉塵,讓乾淨的空氣通過。

⭕️ 這種方式最大好處就是免耗材。此外,電子集塵網的密度低,可以通過的空氣多;或者說,它可以在高CADR 值的情況下(複習一下:就是每小時通過空氣愈多),維持很低的工作音量。

❌ 但它最大缺點則是需要專業的保養清洗。

省了耗材錢,卻多了人工用專業溶劑做清洗的錢。此外,金屬網也無法抓住細菌或病毒,更別奢望去除異味了。因此,它是工業用集塵最常見的方式,卻不見得是家用空氣清淨機的好方式!

當然,對家用機而言,「安靜」是電子集塵式最大的優點。如果你非常需要安靜的環境,同時目的只是除塵,也有能力及時間經常清洗集塵板,電子集塵式的空氣清淨機還是可以考慮的。


(3)離子式:最有效應用在車用清淨機

相對於「電子集塵」將微粒吸付在集塵板上,「離子式」的作法則是利用高靜電壓的離子燈管,把燈管附近幾公分內的空氣分子離子化,然後再用風扇把離子擴散到空氣中。這些帶電離子可以讓空氣中的小微粒「相互吸付」成比較大的微粒,最後因為太重而掉落,自然達成空氣清淨的目的。

這也就是Part1 文章【80公分以下嬰幼兒,可能生活在家中最髒空氣裡?!】提到的 「落塵」。這種方式不僅不用耗材,連清洗都沒必要,而且機構簡單,只要離子燈管搭配風扇,就可以做出空氣清淨機。

但它的問題是『打出去的離子存活時間短,一般的技術僅能存活5秒內!』除少數先進的燈管技術可讓離子存活時間延長到10幾秒,甚至更久,並搭配有效風扇設計,讓離子儘可能遍佈在整個房間,否則離子式有效工作範圍通常很小。最有效的應用就是「車用空氣清淨機」,尤其是用在去除車內空間中的香煙微粒,這是CP值最高的作法。


四、一般光觸媒&固態光觸媒

前述濾網、電子集塵、離子式三種方式,主要目的都是去除空氣中的粉塵微粒,對於要去除揮發氣體、細菌、病毒,其實幾乎是沒有能力的,要達成後者,就需要用到所謂的「光觸媒」。

目前市場上以光觸媒為主訴求的機種,主要利用二氧化鈦當催化劑,在紫外光的照射下,光觸媒會把接觸到的有機物分解成二氧化碳(CO2)與水(H2O),進而達成去污、減菌、甚至除臭等功效。

從化學原理來看,光觸媒是種讓光能透過半導體材料變成化學能,然後對觸媒表面的有機物產生氧化或還原作用,造成有機物分子的鏈結斷裂,而達成降解有機物的作用。雖然說,這種方式有效,成本低,而且副作用小,但是光觸媒降解有機物的作用是需要「時間」與「空間」的。

(1)時間,指的是有機物接觸光觸媒表面的時間,這個時間如果太短,上述的氧化或還原反應就來不及發生。

(2)空間,指的是光觸媒表面積有多大,表面積越大,可以接觸的有機物越多,降解的效率自然就越好。

例如說,如果把一片表面上塗有光觸媒塗料的版子,放入裝水的玻璃容器中,然後用紫外線照射,其實就可以有效減少細菌的滋生速度。但是類似的方法,在空氣清淨機的出風口塗上光觸媒,卻無法用在空氣清淨,這就是因為水中的細菌有足夠的時間與空間和光觸媒塗料發生氧化還原反應,但空氣中的有機物經過空氣清淨機的時間太短,表面積也太小,來不及完進行完反應。

這就是市售不少號稱光觸媒的空氣清淨機或冷氣機,光觸媒的作用,充其量只是「讓機器本身的濾網,不要成為另一種聚集細菌的地方。」對於清除空氣中的有機物或細菌,由於穿透時間過短,幾乎起不了太大作用。

目前市售空氣清淨機,使用各大原理占比:

✅  7成:濾網遮攔式+附加功能(擋下空氣中的粒子)
典型產品 ➝ honeywell 、LG、Andes 等品牌
常見附加功能 ↘︎ 活性碳 銀離子 兒茶素

✅  2成:離子型+濾網
典型產品 ➝ 國際奈米水離子Nanoe、夏普除菌離子Plasma cluster

✅  1成:電子集塵
典型產品 ➝ 大金 LightAir

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