空气净化器常见的样式就是“过滤网+电风扇”,其基本工作原理就跟渔网捞鱼一样,在这种看起来无比简陋的类型之外,还存在着另外一大品类,那就是“静电式空气净化器”,它使用高压动态静电来主动吸附微尘颗粒,抛开实际效果来说,“静电式”无论看起来,还是实际设计制造难度、使用复杂程度等都超过“滤网式”。不论最终你是否会选择购买这个品类,只要你比较关注空气净化器,就一定不能错过“静电式”。


一  前言

也许每个人都玩过这个游戏:把气球放在身上摩擦, 然后气球就可以“沾”在墙壁上而不掉落,因为摩擦令气球带上了静电,静电就有吸附能力,PM2.5颗粒带电以后就好比摩擦过的气球,很容易吸附到其它物体上。静电式空气净化器运用的就类似这个基本原理。


PM2.5等微尘颗粒因为体积小、重量轻,所以对“电”非常敏感,用静电吸附来对付微尘是非常有效的方法,静电式净化器对越小的微粒祛除效果越好, 其实即便是纤维滤网式的空气净化器,除了少部分高端和工业机型外,大部分也同样是依靠出厂前就提前注入滤网纤维内部的固定静电来吸附PM2.5等微尘的。

如果你见过CRT阴极射线显像管那种“大脑壳”式的电视机或显示器,你可能会有这样的使用经验,CRT电视屏幕在使用较短时间后就会变暗,这个“暗”不是别的原因,就是因为屏幕脏了,此时,用湿抹布擦拭屏幕,屏幕就能恢复亮度。而抹布则会被擦的非常“黑”,这抹布上的“黑”,其实正是现在大名鼎鼎的PM2.5以及附近大小的微尘颗粒。而现在的平板电视机,无论是液晶还是等离子,哪怕使用很多年,也只会有大颗粒灰尘,根本不会有微尘颗粒,CRT是用什么吸附那么多微尘颗粒的?如果你用手靠近正在通电或者刚刚通过电的CRT屏幕,会有一种异样的感觉,似风非风,似热非热,用手指接触屏幕,会噼啪作响,甚至发出微微的火光,那就是静电。CRT电视简直可以看作是一种专吸微尘的微型静电空气净化器了。
 
CRT电视机,长虹康佳的时代。

就像CRT电视机的屏幕脏了以后,可以用湿抹布擦干净一样,静电式空气净化器也是可以用水来清洗的,这就带来一个巨大的的优点:没有一次性使用的耗材。没有耗材意味着可节省后续滤网的费用,减少滤网报废后的环境污染等。没有耗材应该是吸引大部分人关注并且购买静电式空气净化器的最大动力。那么从此开启选购之路。

 
二  理论准备

选购之旅第一站:储备一下相关的理论知识。因为“静电式”毕竟比“滤网式”的原理、结构复杂不少。这里的“理论准备”不是科普,有太多其它专业科普文章可看了,这里就是从一个消费者的视角来逛一遍选购历程, 尽量多写一些专业科普没有的,但是也很有用、有趣的相关信息。给大家做一个尽可能有用的参考。如果你以前就知道这些或者觉得枯燥没兴趣看,那么可以跳过这部分。



(一)ESP

不是博世那个汽车防甩尾的ESP ,这里的ESP 是静电净化器 electrostatic precipitators或者电子空气净化器EAC electronic air cleaners。

(图片是“ifD微静电联盟”的页面内容)


大脑壳CRT电视机的玻璃屏幕就是一个简单的吸收面,阴极射线管向屏幕打出的是电子,应该是让屏幕带负电,它吸引的主要也就是空气中带正电的灰尘,对没有带电的粉尘吸引力小。这是被动的“守株待兔”式的除尘,如果作为空气净化器,这样的除尘效率还不够。

现在真正的标准静电式空气净化器除了有“守株待兔”, 还增加了“主动出击”, 用电极向空气放电,让没带电的粉尘也带上电,提高净化效率。  即标准结构是这样的: 核心分为两块,一块在前,叫“发生极”,一块在后,叫“收集极”。发生极使用钢铁或者钨等导电性能良好且不易氧化的金属做成尖刺状或者琴弦式的长细丝,向空气主动释放高压电,电离空气,使粉尘带电,之后是一块“收集极”,由一组带相反电荷的金属板片平行排列(也有金属圆筒状)吸引沾附带电的粉尘,以达到净化空气的目的。

电离空气本身就会产生空气流动也就是风,有厂家命名为离子风,所以“静电式”可以做成无风扇的款式,可以做到几乎零噪音,不过电离式的自然风量还是太小,无风扇净化器适用的面积也很小,大风量的静电式空气净化器依然还是需要加一个风扇。

有关静电式净化器有多种商业名词,不要被语言魅惑,再好听的词汇都是营销术语,只要你看到它有亮亮的裸露金属板,那就都是标准的传统ESP结构。


除了水洗滤网无耗材这个优势之外,静电式空气净化器还有其它优点:高压静电可以杀菌,无需像一些纤维滤网那样添加复杂而且让人不放心的生化抗菌成分。静电式的集尘片互相间隔很远,空隙极大,几乎没有风阻,风扇电机的转速可以非常低,这带来的最大好处就是同等风量下噪音会比纤维滤网式的低很多。 至于耗电量,静电式净化器的风扇电机部分肯定会更省电,不过,静电发射极和吸收极或者其它装置都需要耗电,所以不好直接比较,需要看具体对比的机型。


虽然静电式空气净化器拥有这么多非常强的优点,但是并没成为市场主流,除去商业原因外,主要还是因为它同时也有不少缺点。缺点在某些情况下比优点更需要了解重视。静电式空气净化器的单次净化效率低,新机或者刚清洗过的集尘板单次净化率一般最大也就只有50%左右,随着集尘板的变脏,单次净化率也会慢慢降低,出风口对周围物体的污染比纤维滤网式的严重很多;而无耗材的优势也是需要清洗才能完成的,清洗说起来轻巧,实际也是一件需要细心耐心的“体力劳动”,不适合“懒人””粗人“”急人“,洗完晾干需要不少时间,这期间机器是闲置不能使用的,除非多花一份钱加配第二个收集极,但有不少产品并无收集极单独的零售,配件购买并不是很方便。

 
以上其实也只是有些小毛病小问题, “静电式”未成为市场主流的最大障碍是有“臭氧争议”。高压静电很容易激发空气中的氧气变成臭氧,臭氧分子O3比氧气分子O2多一个氧原子,被人称作上天是佛、 入地为魔,在大气层中,能吸收阻挡紫外线保护地面生物,但在近地面,由于有很强的氧化性,对活体生物都有伤害,而对于不耐氧化的非生物物品,也能加速其老化。微量的臭氧是不臭还有清新感的,还对身体有益,因为它可以杀死病菌,氧化分解气态污染物等等,雷雨天气过后,空气清新的味道正是因为雷电激发出微量的臭氧。但是过量的臭氧连肺细胞和皮肤也一起伤害了,相当于一种柔性腐蚀,这个危害可是不小。而浓度超标的臭氧本身闻起来的臭味也会让人不悦甚至难忍的。臭氧跟PM2.5一样也是空气质量检测数据中的一个重要项目,甚至在一些地区个别月份,臭氧超越PM2.5成为首要污染物。如果为了祛除PM2.5而产出过量臭氧,是一件得不偿失的事情,所以臭氧是任何一款静电式空气净化器怎么也绕不开的第一大核心要害问题。臭氧是影响静电式空气净化器销售的第一大关卡。
 

其实静电式空气净化器在工业上应用广泛,但是工业除尘,没有活性生物在场的地方,臭氧再多都没关系,所以可以加大功率,达到良好的除尘效果。而大功率静电式空气净化器放在家用场合,臭氧释放量太大将会伤害人体。所以,家用的“静电式”必须得降低功率,但也不能无限降低,否则除尘效率过低失去了空气净化能力,好的静电式空气净化器必须在臭氧和净化能力之间取得一个平衡,底线就是臭氧浓度不能超过国家标准,或者说在满足国家臭氧浓度标准的前提下,尽力提高净化量。电压是第一个决定臭氧发生量的关键因素,电压越高,集尘能力越强,同时臭氧激发量也越高,这就需要摸索出一个电压平衡点。这个电压平衡点目前一般被认为是六千伏,所以大多数静电式净化器的发生极都是6kv电压。 正极和负极的距离和收集极板材之间的距离也是决定除尘效率和臭氧发生量的另一个关键因素,这是一个矛盾,厂商设计时一方面需要尽量拉近它们之间的距离以提高除尘效率,另一方面又需要尽量放远它们的距离以减少臭氧发生量,至于距离能做到多近就看厂家的技术实力和臭氧设计排放量了。


传统金属结构的ESP目前依然是市场主流技术,可供选择的品牌和款式相对来说也比较多。金属结构ESP能改进的项目主要有改进电极的化学成分,增加臭氧还原催化滤网等。当前各路在售的静电式空气净化器厂家都力证自己的产品臭氧不超标,符合甚至远低于国家安全标准。符合国家安全标准可以给大家一个基本信心,肯定不至于太过糟糕,但是也不能完全就放下心理防备,不能放弃自己的判断,因为标准也有滞后性、适应性和执行问题。其实标准是为人服务的,如果你的鼻子都已经受不了了,那它“符合标准”也没意义。首先要自己用的舒服才行,第二要在舒服前提下再确定有没问题。


(二)两种新式ESP

也有厂家走的更远——新生代改良型ESP登场:


 

1.富士通“永久净引擎”


富士通对传统ESP做了改进,不再使用传统的金属板来做收集极,而使用了更“高级”的塑料板。当然,不是普通的塑料,一般的塑料不导电。各路媒体评测都把富士通的电极板材料叫“树脂”,富士通自己说是“高性能导电塑胶”,  还是以富士通自己的说法为准吧。具体成分没有公布,应该是厂家的商业秘密吧,就不深究了。不管叫什么,是什么,总之它就是能导电的塑料,数码产品一般都是把金属作为高档元素,塑料为低档元素,但静电式空气净化器正相反,塑料更高级,至少显得更高级。放弃金属板而使用塑料,为的是减少臭氧——这正是“塑料”在“静电式”中最大的优势和核心价值。 减少了臭氧就能带来其它的优点:减小体积、减少重量、增加效率等。

 

具体形态来看,富士通“永久净引擎”依然还是保持了传统板式平行排列的样式,但因为用上了塑料,不易产生电弧,所以相邻两个集尘片可以距离很短,挨的很近,可以比金属板排列的更紧密,加载的集尘板更多。在同体积下,集尘更快,容尘量更大。

富士通的发生极和收集极都有严密包边的框,合在一起,做成一个集尘箱体,富士通叫“集尘盒”,框体还带有复杂造型,主题颜色是带点光泽的碳黑色,显得既专业又严肃。集尘箱看起来比较厚实,集尘箱的大小为标准固定的,这种模块化设计有利于厂家设计制造不同的款型,小机型就单用一个集尘箱,大机型就用两个集尘箱上下并行站立排列。模块化的 拆卸和清洗也比较方便。


但是原理方面,富士通的说法跟其它普通ESP厂家不太一样,不是很好理解。其它普通的ESP厂家说法比较简单:发射极的金属丝带正电,收集极金属板带负电。而富士通的说法是发生 、收集均有正负两种电极板(线)。  

一般厂家的说法:


富士通的说法:



不太清楚这两种ESP是否只是说法不一样,还是真的不一样,如果只是说法不一样的话,那么可能是这样:普通厂家怕消费者不好理解,简约了原理,这样方便宣传,而日货富士通比较认真,一定要写出真实完整的原理。另外一种可能是原理真的不一样,那就直接各自看各自的原理图就行了。图片上看,区别确实还比较明显,富士通净引擎的发生极应该是有金属丝也有金属板,收集极似乎也真的分为两种板型交替排列。不管具体结构怎么样,两种都是放电再吸附, 作为消费者选购用的理论知识准备,了解到此处就可以了,此处之后就留给物理爱好者继续深入研究吧。

 实际性能方面,“永久净引擎”在净化能力,衰减率等各个项目中的表现,都被很多评测列为优秀,在各种静电式空气净化器款式当中都算是佼佼者,不过臭氧释放量也算“佼佼者”,当然,也在国家标准范围内,最终是否能用还得靠用户自己的感受来决定。总体这是一个偏重性能的技术,所使用的新技术带来的优势点都加在了集尘性能上。

永久净引擎其实有两个部分组成,除了静电集尘装置,还有一个“自动再生式除味装置”。这个可旋转带电加热的大圆盘叫作金属催化、氧化触媒。盘体表面有大量齿轮状的刻纹,以增加表面积,它用触媒来分解气态污染物,比如臭味和甲醛,这个相当于滤网式净化器的第二层滤网,活性炭滤网,由于处理的是气态污染物,理论上,污染物会被分解为二氧化碳和水,所以富士通这个圆盘不用拆卸下来手工水洗,是自动加热再生,这是富士通独家应用,其它静电式净化器基本都是加添活性炭滤网来对付气态污染物的,只有富士通做到了气态固态污染物都完全纯电,完全无耗材。

以前的旧版商品信息上,还有富士通为之专门起的名字叫“阿普戴特罗盘”,但这个希腊神话风的名字不知道为什么在富士通新版商品信息中全部被删除。这个阿普戴特罗盘在技术上体现了富士通作为大厂的能力,但是这个阿普戴特罗盘的处理能力比较有限 ,甲醛CADR数值只有两位数,而且功耗也不小。阿普戴特罗盘没有单独的开关,开机自动运行,不过有个特别的设计,它只在低档风量和中档风量下工作,风扇在高速挡位时净化器会自动关闭罗盘加热,应该是因为风量太大,散热能力太强,影响罗盘的加热再生。用电产热是个很费电的功能,之前电热水壶那篇提到过,所以在祛除罗盘的功耗之后,高档风量下的整机功耗反而比中低速更低。


富士通“永久净引擎”这套产品应该是自主研发完成的,至少掌握知识产权,并且是全部产业链,从核心模块开始直接做成整机成品,并且使用自己的整机品牌,这符合日本人的特性,什么都喜欢自己做,从里到外,但凡有任何一个带点科技含量的零件都不辞辛苦,尽量亲力亲为,不喜欢用别人的核心零部件,这在中国人眼中是一种可笑的固执、迂腐、蠢笨,但实际上中国人最缺的就是这种“硬气”和“豪气”,具体技术动作可以灵活商量,但不能没有坚持自主的心,投机取巧并不能赢得世界的尊重。笑话别人最后却成别人的笑料。






2.  ifD

 
ifD(强电场电介质)是英国达尔文公司的专利技术,这个达尔文与那个研究生物进化的人类学家达尔文(DARWIN)的名字是一样的。这是一个英国公司,不过,业务中心放在了美国衣阿华州。iFD是新生代改良ESP类技术中最重要的一大分支,2003年问世,不过与富士通不同,达尔文并没有直接参与空气净化器的制造,市面上并没有叫达尔文的空气净化器。

达尔文是以专利授权为经营方式的,达尔文有关技术授权的说明“if you do not choose to make the filters yourself, we will be happy to recommend a qualified manufacturer.”,如果不想自己生产的话,他们会帮忙推荐供应商。按这个说法,达尔文应该是连IFD成品零部件都不会直接提供,只提供生产技术授权,让买方学会技术后自己生产或者去找其它授权厂家购买IFD成品模块。达尔文这样类似手机芯片业里的ARM,只做一个上游核心技术供应商,向下游终端品牌“传授”IFD模块技术,有点像企业技术培训,而且达尔文也可以提供单独订制,完成不同的精细要求。 没有像英特尔那样热衷露脸给电脑整机打上intel inside标,达尔文是甘居行业幕后,并没看到哪个机型会写着ifd inside。 

IFD授权名单,这其中大家比较熟悉眼熟的包括奥克斯、长虹、志高、海尔、海信、格力、美的、TCL七家空调厂,和松下、LG、开利三家外国空调厂。中国品牌占据了半壁江山。


 
IFD的主体收集极,同样摒弃了传统金属板材,转用了国内媒体称作“高分子材料”的板材。如今的医院在治疗骨折的时候,基本不大会用石膏了,医生通常会使用一种也是叫做高分子材料的固定夹板,那是一种白色塑料版,有良好的热塑性,稍微加热后,可随意的在骨折部位弯折贴合, 然后稍加冷却,就能产生良好的固定支撑性能,上面还有很多圆孔真跟这个IFD有点像,当然只是像而已,高分子骨折夹板能查到的具体成分一般是聚氨酯包裹玻璃纤维。IFD是什么成分就查不到了。
 

具体来看IFD主体收集极,从形态到样式都完全颠覆了ESP的板式结构,不再是平行排列的板片,而是一整块洁白、带有无数细密微孔的“蜂巢滤网”,视觉感官非常好,说是蜂巢网,不过并不是正宗六角菱格形态的蜂巢,是矩形蜂窝,更像木地板的排列方式。那种不规则矩形蜂窝让人一下就想起了宏碁多年前那个惊艳的墨绿色概念电脑。当年还是CRT显示器,上面密布的细密的不规则散热孔,那时看着非常有“未来感”。蜂窝状的滤网格间距仅有2-4毫米,这带来的是单位尺寸内最大的吸尘表面积,传统ESP厘米级间距的稀疏集尘板面积完全无法跟IFD的吸尘面积相比。

航加电源出气格栅也偏爱使用iFD收集极这样的图案,不过线条更平直规整。

PC电源上更常见的是这种:这才是比较正宗的六角蜂巢网格。

IFD在很多方面与富士通模块化集尘盒相反,IFD是白色、简单的包边框、非模块化,长宽大小可以随意设计,显得比较轻松随意,通透,没富士通集尘盒那么严肃神秘。大到楼宇中央空调空气净化,小到车载空气净化器,ifD的应用面更广一些。

 达尔文叫它“电介质封装电极”,用了“封装”这个词,看来这个高分子材料之内应该是包裹了金属材料,相关厂家介绍页面似乎也印证了这个说法。这个跟富士通的“高性能导电塑胶”内部结构似乎是不一样的,富士通的字面上的理解是自导电无封装的。iFD尽管把节能省电当作自己的核心卖点之一,不过许多评测都认为iFD的功耗在“静电式”当中还是相对比较大的,这可能也是使用“塑料”收集极带来的代价。


 

ifD具体还分两种形式,每一种都跟传统的不太一样。
第一种:场充电field charging  跟经典结构一样,前有发生极,后有收集极。但经典结构发生极全部都是正电,而IFD似乎可做正电也可以做成负电,尽管厂家并不建议做成负电。 与其它静电结构更加不同的是,IFD的发生极是尖刺放电而不是常见的琴弦式丝状放电:许多根长条底座上,均匀排列尖刺,前面还有一面打满圆孔的板子,每个尖刺都对应一个圆孔,密布整个发生极面板。圆孔面板的主要用处是引导气流均匀的通过那些放电针,让所有通过的空气都能得到“充电”,同时,也可以充当一个保护罩别扎着手。
这个好像是IFD独一份的设计。还没见过其它现在的同类产品有长类似这个模样的。或许这是比较早期的设计。

第二种:扩散充电Diffusion charging     这个也算是非常少见的样式了。它的发生极不在收集极之前,而是在收集极之后、风扇附近,发射装置看起来像大铁钉一样,跟造型复杂的场充电发生极相比,样式十分简单,甚至可以说是简陋。”大铁钉“向空气中放电,并被风扇直接吹走,那些”电“在机器外、室内空间绕一圈再循环到收集极(体外循环)。 两个“极”离得那么远,集尘效率相对比较低,但同时它的臭氧发生量也极低,多方评测显示,扩散充电的ifD产生的臭氧浓度不会比大气环境自带的臭氧浓度多多少,也就是说扩散充电的IFD基本可以忽略臭氧问题。想要无耗材净化器又特别害怕臭氧的用户可多关注一下这个品类。

扩散充电还有特殊之处 ,它向空中放的电是负电,它白色蜂窝集尘板是带正电的,这跟经典ESP结构正好是相反的。电压也不同,它放电电压是-10.2KV ,传统ESP发生极一般是正6千伏。少了复杂的前置发生极面板,让它的成本比场充电方式便宜不少,而且因为是体外循环,路线不能过长,它不能适应过大的空间或者不能在机器附近完成空气闭合循环的场合。它是基本无法在非封闭环境下工作的,效率相对场充电低一些,所以厂家把这类产品定义为低端。场充电的效率更高,耗电更多,臭氧发生量更多,更关键的是成本价格也更高。 常见到的IFD净化器一般都是扩散充电式IFD。扩散充电ifD是一个偏重臭氧安全的产品技术,这跟富士通永久净引擎偏重除尘性能又是相反的。
 
达尔文公司自己应该是不直接生产IFD模块的, 在中国唯一可查到的是山东一厂家2011买到IFD生产经营权,IFD在中国好像就是由山东厂家来生产经营了, 跟达尔文已经没直接关系了。
 
这个2003年就诞生的IFD其实并不能算是什么新技术,早在PM2.5成名之前,IFD就活跃在空调市场上多年,一些带微尘净化功能的中高端空调就正是加载了IFD净化装置,直到最近,还有零星的给普通空调适配加装的IFD模块售卖,不过这行业似乎慢慢萎缩,那些产品最近去看,都已下架。
 
以前中国空气微尘净化市场不大,但几乎都是IFD的独食,iFD之前隐匿于高端空调过着悠哉的日子。后来PM2.5概念的突然火爆燃起了空气微尘净化市场的觉醒和认识,但市场发育过猛,导致直接催生了中国净化器行业市场, 空调不再需要承担pm2.5净化功能了。现在PM2.5净化市场变大了,但是ifD在家用空调里的容身之处反而少了, IFD从高高在上的空调里面被赶了下去,得下到地面跟一大堆竞争对手去竞争,现在基本是落得下风,连基础的市场知名度都比较低。好在ifD还有大型中央空调的市场空间可去。
 

—————————————————————————————————————————————————

 静电式空气净化器选购经过(中)预告

(三)非完整结构的静电类空气净化功能 (四)另外一种电子式空气净化器(五)集尘板的清洗(六)再次强调臭氧及相关问题(七)理论小结

---------------------------------------------------------------

一开始并没计划分上中下部分,但是后来决定分开发出,因为:

1.客观   保存页面草稿,显示成功,但第二次打开,只剩下不到一半的篇幅。多次尝试都是这样。

2.主观   如果篇幅太长,读者看得太累,写的更累,也不方便查阅。