空气净化器滤网,放在风扇前面还是后面?

2013年,我DIY了一个空气净化器,我把HEPA滤网放在风扇的前面。后来有很多人问我,空气净化器滤网,应该放在风扇的前面,还是后面呢?效果上有什么差别?

空气净化器里的HEPA滤网,放在风扇的前?还是后面?

Smart Air 聪明空气 DIY空气净化器

HEPA滤网和风扇的位置?

DIY 空气净化器让我踏上了一段漫长而意外的旅程。事实证明,我并不是中国唯一一个想呼吸干净空气的人,所以我创办了一家名为Smart air的小型社会企业,把这些平价的空气净化器寄给那些不想买太贵的空气净化器的人。

在过去的六年里,我们向中国各地的人们运送了4万多台,平价简单的空气净化器,我们做了成百上千的测试,来比较不同的设计,这让我想到了大家的讨论:

很多人的直觉是滤网应该放在风扇后面

在我发布了制作和测试数据的说明后,很多人都说我错了——我应该把滤网放在风扇后面!

在我的现场测试视频中,有一个比较值得思考的评论:

 

关于空气净化器滤网与风扇位置的想法

 

这位网友认为把空气从滤网吸进来要比从滤网里吹出去要好。如果让空气从积攒了灰尘的滤网中通过,再排出去,风就会把灰尘一起吹出去。

我很好奇有多少人是这样想的。当我进一步询问大家的想法时,大多数人都想不到一个好的理由,或许只是一种“感觉”吧。

 

除了“感觉”,我看到了两个比较有趣的解释:

1、滤网放在风扇后面,可以“保护”风扇(吗?)

这可能是我听过的最好的理由。是的,把滤网放在风扇后面可以防止灰尘碰到电机,并聚集在上面。我认为这是一个小的好处,虽然我还没有看到任何人真的去做测试。

2、滤网放在风扇后面,净化效果更好(吗?)

我问过几个物理学博士,他们说这没什么区别。因为进气量等于出气量。

 


但谁知道呢?也许空气流动过程中有什么我不明白的地方。

我不喜欢在没有实际测试的情况下,就用理论来证明问题,所以我做了测试。


 

我做的第一个DIY,很难把滤网放在风扇后面,因为我需要用胶带把后面的罩子围起来。这样会改变风扇的状况。

但是,很幸运的是,我测试了许多不同的风扇。

 

Smart Air 聪明空气 空气净化器滤网与风扇位置测试

 

最后我决定用这个桶状的风扇,我叫它大炮

Smart Air 聪明空气大炮DIY空气净化器

 

这是一个完美的测试,因为我可以很容易地把HEPA滤网放在这个风扇的前面或后面!

我在北京的公寓里做了20次0.5微米颗粒物的测试。

Smart Air空气净化器室内测试

我也有一个第三方实验室的实验,分别把HEPA滤网放在前面和后面,进行CADR测试。
结果呢?在这两项测试中,把HEPA滤网放在进气口的一侧,实际上效果更差!

以下是更可控的CADR测试结果:

滤网应该放在前面还是后面?

我很惊讶,我以为它们的表现会是一样的。

 

把HEPA滤网放在风扇进气口的一侧,实际效果比较差。

虽然接下来的部分我很难理解,但是很幸运的,Smart Air团队有一位航空工程师。

他注意到了一个我没有发现的细节:

Smart Air聪明空气 大炮净化器

 

风扇并不在这个「桶」的中间。而是在大约是2/3处。

据我们的工程师说,这样会让风扇和过滤器之间有更多的距离,有利于形成一个压力柱。

实话说,我并不精通物理学,所以还请各位多多指教。

但两组数据显示,把HEPA滤网放在风扇的前面,会减少颗粒物。如果风扇在这个「桶」的正中间,我们便可以假设HEPA滤网,在风扇前的效果=在风扇后的效果

 

结论:如果HEPA滤网和风扇的距离相同,在前、在后,颗粒物减少的数量应相同。

 

输入-输出测试

我认为这是一个表现我是如何摸索着设计出一个好产品的,很好的例子。

我对气流动力学了解的不多,但在选择这个设置之前,我做了很多输入、输出的测试。换句话说,我不知道风扇内部发生了什么,但我测试了不同的风扇,测量了我关心的输出(减少颗粒物),这让我有了一个好的设计——尽管我当时无法解释为什么。

 

猜测:紊流气流能解释为什么“优先过滤”是最差的吗?

现在我们还不能100%确定,但是根据对导叶的研究,在风扇前放置一个滤网会使进入风扇的空气产生湍流。

导叶

使风机在紊流(与层流相反)中工作有两个后果:

1、风扇的效率降低。

2、风扇会更吵。

然而,我们不知道这种影响是不是很大。

把过滤器放在风扇后面代表着,来自风扇的湍流空气会进入HEPA滤网。

但我们还不确定这对滤网的效果是否会有所影响。

 

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Ignacio Pena

Hi, I tried to make my own and I placed the filter on the front. It turns out that 99.5% of the air gets kicked back and only 0.5% passes through the filter. What is wrong? The filter belongs to an air filter machine for home use (around 40 watts) and my fan is 52 watts!
Thanks

This is exactly what we found with the DIY1.0 purifier. What we did was build a ‘shroud’ which we placed on the back of the purifier to stop the air getting kicked back. You can read more about how this works in this post on the DIY1.1 air purifier

Ignacio Pena

If you take a fan and while working place a hand in front of it and another in the back of it, the s… Read more »

Great insight Ignacio! I’ve had exactly the same thought. Whilst it often feels like air going… Read more »