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后大流行时期的生活64——DIY空气净化装置

淡斋达原 淡斋达原 2023-12-24
在发布了《后流60-CADR与空气净化设备》和《后流61-家庭空气净化设备的摆放》两份分享后,陆续有读者留言询问有没有自制DIY Cannon或者CR-box的教程或者作业。其实我还挺意外的,想着心灵手巧的读者们应该不需要组装教程,可能更多的是需要了解DIY空气净化装置时风扇和滤网方面的信息,所以本期分享会更侧重于设备信息方面的内容一些。至于说“作业”其实是有的,在管控放开前我也自行组装过几版的DIY空气净化装置,但为了避嫌本期分享中应该不会涉及具体品牌或厂商。不过我个人更推荐中国大陆地区的读者选购大厂的成品空气净化设备,一手或者二手均可。

一、风扇

DIY空气净化设备的核心就是风扇,但不管什么名字的风扇,简单地说就只有风量扇和风压扇两种,指标方面除了风量、风压以外,通常还需要关注转速和噪音。

(一)风量
风量是指风扇每分钟送出或吸入的空气总体积,如果按立方英尺来计算,单位就是CFM;如果按立方米来算,就是CMM。商家一般习惯使用CFM作为展示单位,进行换算的话1m³/H=0.58CFM(该死的英制单位)一般情况下计算风量的公式为
风量=出风口面积*平均风速
也就是说风扇尺寸越大、转速越高、风量也就越大,相对应的噪音也就越大。通常情况下,风量扇的扇叶比较细长,留给空气流通的空隙比较大,可以在同时进入更多的空气,更容易产生大风量。

(二)风压
风压指的是在通风行程内受到大气压的阻力影响为了正常通风,风扇必须克服阻力的压力,通俗地说就是通过给气流增加压力让它吹的更远,一般指的是在开启风扇后出风口和入风口之间的压强差。单位一般为mm H2O(毫米水柱)或in H2O(英寸水柱),进行换算的话25.40mmH2O=1inH2O=249Pa (还是该死的英制单位)。通常情况下风压扇的扇叶比较厚实且倾角大,可以给气流增加更大的压力,有利于推动空气加速。

(三)转速
风扇转速是指风扇扇叶每分钟旋转的次数,单位是rpm。转速和风扇质量没有必然的联系,但一般情况下转速越大的风扇风量也越大。
(四)噪音
噪音是风扇工作时产生杂音的大小,受多方面因素影响,单位为分贝(dB)。通常情况下风扇转速越高、风量越大,造成的噪音也会越大。同等条件下液压轴承的风扇噪音会低于滚珠轴承的风扇。


二、DIY Cannon和CR-box的原理区别

虽然DIY Cannon和CR-box都是空气净化设备,但这两种设备在原理上并不相同,这也导致了DIY过程中对材料参数要求的不同。(滤材方面的内容可以参考《后流60-CADR与空气净化设备》后流61-家庭空气净化设备的摆放
(一)DIY Cannon
从结构上来看,DIY Cannon是由风扇将空气吹向滤网,空气在吹过滤网的过程当中,其中的颗粒物会被过滤留在滤网的背面。DIY Cannon作为简易版的空气净化器,一般都会采用HEPA级别的滤芯。由于HEPA级别的滤芯普遍风阻较高,所以往往需要风压较大的风扇才可以将空气吹过滤网。同时由于滤材的风阻较大,有部分吹到滤网背面的气流会被阻挡住并形成“回风”,从而干扰到正常的气流,DIY Cannon通常都会选择有一定风道长度的风扇,不过如果风扇的风压和风量足够大或者本身并不强调过滤速度,也可以紧贴着滤网进行安装从而提升便携性。由于气流是从滤网中吹出,所以DIY Cannon出风口一侧的气流受到到扰动相对较小,风压足够的情况下过滤完成的洁净空气可以吹出相对较远的距离。

考虑到风压扇和HEPA滤材的特点,DIY Cannon或者单片型的空气净化设备更适合在小空间或近距离使用。
(二)CR-box
CR-box在结构上可以说和DIY Cannon正相反,风扇通过排出箱体中的空气造成箱体内外的气压差,周围的空气会因压力差而被“吸”过滤网,从而达到过滤的效果。气体的流向是先通过滤网,再经过风扇。滤材本身的阻力会影响到过滤的效率,但如果通过提升风量来增大箱体内外的气压差则可以进一步提升过滤效率,所以通常情况下都会选择风量扇。原教旨主义的CR-box使用MERV13级别的滤材是基于整体过滤效率和成本的中间选择,通过提高过滤次数来弥补单次过滤水平不足的问题,最终的CADR值在400左右。而在中国市场上由于HEPA滤网和高效能的风扇价格相对较低,所以在进行DIY的时候也可以通过提高滤材过滤等级和风扇水平来达到更高的单次过滤效果和过滤次数之间的平衡。由于气流是从风扇中吹出,在风压不足的情况下很容易受到周边乱流的干扰。

考虑到风量扇和对应滤材的特点,CR-box更适合需要在较大空间区域内快速降低大颗粒气溶胶含量的场景使用。


三、DIY组装

(一)DIY Cannon
Cannon的组装其实非常简单,就是将一片大小合适的HEPA滤材捆绑或者黏贴在选定的风扇前面,这样属于你自己的DIY Cannon或者说单片空气净化器就完成了。

比较困难的地方其实在于风扇的选择,由于HEPA滤材的风阻通常在20~70Pa之间(取决于滤材的具体材质),所以风扇的风压不应低于7.7mmH2O(0.3inH2O)如果想取得更好的使用效果(比如更远距离的净化效果),则建议选择风压更高的风扇。

(二)CR-box
基本操作如下图。

也可以参考更复杂一点的图示。

滤网之间的固定可以用胶带固定,也可以使用魔术贴来方便拆卸。底板的选择比较随意,基于DIY原则通常情况下使用瓦楞纸板即可。若是遇到滤网箱体面积大于滤网面积情况,则也可以用瓦楞纸板或者其他材料制作一个中空的盖板,将风扇放置于盖板上,出风口和中空部位重合,之后用胶带密封边缘即可。如果选择采用多个电脑机箱风扇,建议要求商家帮你连接好之后再发货。
除了箱式的CR-box,还有一重更简单的滤筒+风机的组合。

受限于篇幅,部分诸如风扇的串联和并联,风量与风压的关系,风扇接线等一些内容本期并没有提及,之后可能会找时间单出一起分享进行说明,希望这些内容能够帮助大家成为DIY达人。不过如果有合适的成品设备,还是更推荐购买成品空气净化设备(CR-BOX这种DIY产品普遍缺乏国家标准,如果购买成品请谨慎。)。


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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