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后大流行时期的生活60——CADR与空气净化装置

淡斋达原 淡斋达原 2023-12-24
本期其实是昨天更新的内容重发,昨天更新之后有读者留言告诉说我把部分“CADR”写成“CARD”了。自己看了一下确实是这样……即便知道是Clean Air Delivery Rate我还是顺手打成了CARD,真的十分抱歉。(自己校对了一遍都没看出来,连标题都错了,误导读者两次还搁这写呢?)


之前有一位读者留言询问了关于如何计算自制空气净化设备的理论CADR以及不同固定空间应该使用多少CADR值的空气净化设备。受限于我个人的知识储备,当时的回复可能给读者造成了一些误导。(昨天写错了又误导一次)

考虑到其他读者也需要选购或自制空气净化设备,应该也比较关心CADR值的问题,所以这段时间又整理了一下相关内容来作为本期的分享。


自大流行开始以来,空气净化设备已经被证明可以通过过滤空气,降低空气中的气溶胶浓度来减少感染风险,而表示空气净化设备过滤效率的关键指标就是“CADR值”

一、什么是CADR

CADR值本质上是一个舶来的概念,即Clean Air Delivery Rate(洁净空气输出比率,单位m³/h)的缩写,由美国家电制造商协会(AHAM)按照严格的测试标准进行测试得出的空气净化器输出洁净空气的比率。空气净化装置的性能好坏,主要由洁净空气输出比率即CADR值所决定,CADR值越大,净化器的单次空气净化效率就越高。同时针对不同的过滤项目也会有对应的CADR值。

在空气净化器国标(《GB/T18801-2015》)的解释当中,CADR是指洁净空气量,指单位时间通过净化器过滤后,输出的洁净空气总量,单位是m³/h ,包含颗粒物CADR和甲醛CADR。也就是1小时产生洁净空气的体积,是主要衡量空气净化器的净化效率的标准。如颗粒物CADR为500m³/h,即表示使用1小时空气净化器对颗粒物进行净化,能净化500立方米空气中的颗粒物。

二、CADR值的适用范围

一方面CADR规范不包括全屋空气净化系统(即新风),因为如果按照AHAM正规的CADR测量是在28.5立方米的标准房间中进行的,与新风系统相比,它具有不同的气流模式。测量是在过滤器运行和不运行的情况下进行的,因此空气中自然沉降的颗粒物不会被视为过滤器运行的一部分。

另一方面CADR值的评定只适用于空气净化装置设定好的风扇和滤网组合,如果选择比预设滤网过滤效果更高或更低的滤网,都可能降低其过滤空气的能力。举例来说,更高等级的滤网往往也会带来更高的风阻,从而降低风机产生的气流速度,所以很可能会降低CADR值。另一个很有意思的点在于,当滤网过滤等级不变的情况下提高风速也可能会导致CADR值的降低,这主要是因为风速过快的时候部分颗粒物会来不及被滤网捕获而直接穿了过去

三、CADR值与风量

由于单位相同,很多时候我们在选购新风系统或空气净化设备时会将风量L(m³值(m³/h)混淆。
风量是指单位时间内空气的流通量,用于表明空气净化设备通气能力。一般情况下简单的风量计算公式为:

L=3600*F*V

【F为风口通风面积(m²,V为测得的风口平均风速(m/s)】

CADR值,举例来说当空气净化装置以设计好的速度运行时(搭配MERV14级别滤网),由于MERV14级的滤网过滤效率大约为80%,所以在计算该空气净化装置的CADR值时可以简单视作其风量的80%。一般情况下简单的风量计算公式为:
CADR=L*E
【L为空气净化设备的风量(m³/h),E为滤网效率(%)】


四、CADR的计算

如果是购买成品空气净化装置,通常可以直接参考厂商标明的CADR。若是自己组装的简易空气净化装置,因为仪器设备等各方面因素,情况可能稍微复杂一些。在不搭建风道测试的情况下,可以简单地使用风量L*滤网的过滤效率。举例来说,如果想测量简易CR-BOX的CADR,相对简便的计算是出风口平均风速(m/s)*风扇面积(m²)*3600*滤网过滤效率(%)。但是请注意,通常情况下CR-BOX所选用的排风扇或服务器风扇不同位置的风速会有较大差别,在缺乏专业设备的情况下或许可以通过测量多个位置的风速求得一个可能的平均值,所以得出的CADR值一般仅供参考使用,无法代表真实的CADR值。

毕竟连发明者之一的Rosenthal都表达过如下观点:
Rosenthal wouldn’t venture to calculate a CADR, though, for such an informal device. “It's just a high-efficiency filter on a box fan,” he says.
考虑到CR-BOX本身的DIY属性,国家并没有针对这一具体产品的相关标准,为了保障产品质量,读者如果直接在网上选购成品CR-BOX的话建议详细咨询具体参数后再进行选购,也可以参考同等价位的空气净化器的相关参数标准作为对比。

五、CADR的应用

(一)房间内需要多少CADR值的空气净化设备
具体需要多少的CADR其实取决于实际需要的空间换气次数和空间内空气的总体积在不考虑室内家具等干扰因素的情况下:

CADR值=S*H*次数

【S=空间面积,H=空间高度,1m³的空气约为1000L】
关于固定空间内的通风次数如果参考实验室通风要求国标(GB 14925-2001)应为:
  • 普通环境 8~10次/h

  • 屏障环境 10~20次/h

  • 隔离环境 20~50次/h



不过意大利的一份相关研究表明与没有通风系统的教室相比,换气次数达到每小时2.4次的教室内病例数减少40%,每小时换气4次的教室内病例数减少约67%,每小时换气6次的教室内病例数减少近83%;另一份研究则建议将换气次数保持在6~12次/h。由于空气净化装置的摆放位置会影响到实际的CADR值,所以可以在计划时准备一部分冗余。仍需注意的一点是,动物实验的结果显示,即使换气次数达到70次/h,气溶胶的近距离传播仍然存在,所以个人防护依然重要,也没有必要追求CADR值的极限水平。读者可以根据自己的实际需求决定单位时间换气次数并决定与之相匹配的空气净化设备的CADR值。
(二)相同CADR值时空气净化设备数量的影响
由于固定空间内的空气并不是完全混合均匀的,所以空气净化设备每次过滤的空气也并不会全是未净化的空气,再加上摆放位置的不同也会影响实际的CADR值,所以理论上在CADR值相同的情况下采用多个“小”CADR值的空气净化设备的实际过滤效果会优于使用单个“大”CADR值的空气净化设备。条件允许的情况下更建议增加空气净化设备的数量。


希望这些内容能够在读者们选购或自制空气净化设备时起到帮助。

以上就是本期分享的全部内容,有什么问题欢迎给我留言。

(文中所有图片均来自网络公开渠道)
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