空氣凈化器真的有用嗎？還是只是「安慰機」？

編者按：霧霾來襲，較真將推出空氣凈化器系列策劃，從空氣凈化器的原理、怎麼選、怎麼用、靠譜數據從哪裡找，又有哪些消費誤區等維度，幫您釐清空氣凈化器的方方面，從此不花冤枉錢，就能得到最好的防護效果。此為第一篇，第二篇為《想買空氣凈化器，卻被各種指標難住了，怎麼辦？》，敬請期待。

較真鑒定

1.針對不同的污染物，空氣凈化器的基本原理就是不斷地使室內空氣循環，並採用某種手段將空氣中的污染物吸附在濾網上，再將過濾後的空氣排出，循環往複，以達到抵禦污染源、凈化室內空氣的目的。

2.衡量一台空氣凈化器究竟有多強的凈化能力，不能簡單地看濾網或者活性炭有多強大，而要綜合整機的性能來看。這個整機性能就是CADR（潔凈空氣輸出比）。

3.簡單理解CADR，可以把一台凈化器抽象成一個懸浮在空中的洞，這個洞吸入等量的包含污染物的室內空氣，吹出和CADR值相等的絕對潔凈不含雜質的空氣[1]。

4.身處一個開啟了足夠CADR空氣凈化器的室內環境，就相當於佩戴了防護效果不低於90%的新國標A級口罩(以下簡稱「A級口罩」)[2]。而身處不使用空氣凈化器的室內，則相當於帶了一個基本沒有防護作用的普通口罩。只是選用時一定要注意使用面積和CADR值的匹配。

5.建議一個房間配一台空氣凈化器。如果一台凈化器同時用於多個房間，即便CADR與實際適用面積符合，效果也會打折扣。

查證者：楊羿 | 空氣凈化器研發人士

從2008年左右，霧霾走入人們的視野，到2012年空氣凈化器開始成為一個話題，再到後來一夜之間出現了眾多的品牌，最終到2015以來的大洗牌，空氣凈化器經過幾年的發展，從一種舒適性消費逐步轉化為一種需求性消費。然而數據表明，目前使用空氣凈化器的仍然是少數人，仍然有很多人選擇不使用，甚至對於空氣凈化器有很多誤解，因此這裡需要解答的一個問題就是，空氣凈化器到底有用嗎？

目前購買空氣凈化器的主流需求有兩個，第一是最為普遍的防霧霾，第二是新裝修的家庭里防以甲醛為代表的諸多氣態有機物（VOC）。當然空氣凈化器所能解決的問題並不僅僅這兩個，然而這兩個需求確實是國內市場中空氣凈化器最為主流的需求，這裡就以這兩種典型需求為例，來說明一下為什麼空氣凈化器對於維護室內空氣質量是一個有效的解決方案。

首先是防霧霾。網上關於空氣凈化器的評測五花八門，但是仍然繞不開一個問題，就是對於那些沒有購買空氣凈化器的人群來說，仍然很難向他們說明，為什麼空氣凈化器可以在他們的家中，創造出一個可以抵抗霧霾的避風港。更難說明的是為什麼用空氣凈化器不是慢慢過濾一次就可以，而需要不斷地循環室內空氣。還有一個難以扭轉的思維定式，就是我們需要「新鮮」的空氣，事實上我們需要的是潔凈的二氧化碳不超標的空氣。

空氣凈化器的原理是什麼？

為了說明空氣凈化器有效，首先要解答的問題就是空氣凈化器究竟能否去除空氣中固態或者氣態的污染物。這就要從凈化器的工作原理入手來說明了。針對細顆粒物，空氣凈化器需要做到的是通過某些方式來讓細顆粒物停留在濾網上。而截停顆粒物的方式有很多，總結起來不外乎兩種方式：顆粒物自己撞上了，或者濾網通過某種力把顆粒物吸附住了。前一種方式自然對大一些的顆粒物更有效，後一種則對小一些的顆粒物更有效。而兩種方式結合起來很難過濾掉的，就是那些不大不小的顆粒物——即標定濾網效率所用的標準細顆粒物（空氣動力學直徑為0.3微米的顆粒物）。使用耗材濾網的凈化器同時應用這兩種過濾原理；而對於無耗材的高壓靜電濾網來說，則以吸附為主，只應用其中一種方式。

對於氣態污染物，目前可行的辦法基本只有活性炭。可能的改良方式就是在活性炭吸附的基礎上添加催化劑，讓吸附到的甲醛等氣態有機物可以被分解一部分，從而提高濾網的累積凈化量。

總之，針對不同的污染物，空氣凈化器的基本原理就是不斷地使室內空氣循環，並採用某種手段將空氣中的污染物吸附在濾網上，再將過濾後的空氣排出，循環往複，以達到抵禦污染源、凈化室內空氣的目的。

如何理解空氣凈化器的關鍵指標CADR？

然而，將濾網或者活性炭單獨擺在那裡是沒有用的。為了讓這些過濾方式發揮作用，還需要讓室內空氣不斷地通過濾網或者活性炭。這就意味著為了衡量一台凈化器究竟有多強的凈化能力，不能簡單地看濾網或者活性炭有多強大，而要綜合整機的性能來看。

這個整機的性能就是CADR。CADR的全稱是潔凈空氣輸出率，這是怎樣一個概念呢？

簡單的理解，可以把一台凈化器抽象成一個懸浮在空中的洞，這個洞吸入等量的包含污染物的室內空氣，吹出和CADR值相等的絕對潔凈不含雜質的空氣。如下圖中，中間的方框從下面吸入污染的空氣，向上面吹出潔凈的空氣。

在實際檢測當中，CADR的測定也是在一個標準的檢測環境中，持續開啟凈化器，並連續記錄測試艙內的污染物濃度，並用這個曲線去擬合這個理想模型的數值，從而推知這台凈化器對應的CADR值。因此CADR值是比單次效率或者風量更加直接有效的衡量方式。

即使空氣凈化器的原理有效，如何說明它真能改善室內空氣質量？

有了一個具有某個CADR值的空氣凈化器，我怎麼能知道這台凈化器會讓我家裡的空氣變好呢？

這個可以算數，數字是不會騙人的。

新國標裡面給出了一個簡化的室內顆粒污染物濃度動態平衡模型，圖示如下：

橙色的兩個箭頭代表的是顆粒物進入室內空氣的兩個途徑，藍色的三個箭頭代表的是顆粒物離開室內空氣的三個途徑。

這裡需要再次強調一下CADR的物理意義。CADR可以有正反兩方面的理解：1. 從正面，提供潔凈空氣的角度來說，具有某CADR值的空氣凈化器，等價於一個提供等量的絕對潔凈空氣，用來稀釋室內污染物的進風口。2.從反面，清除室內污染物的角度來說，具有某CADR值的空氣凈化器，等價於一個吸收等量空氣中所有污染物的吸塵口。下面的計算用到的是CADR第二種物理意義。

識別了這些途徑之後，就可以得知，對於任意時刻，室內空氣顆粒物濃度的變化速率，就是這五個途徑加加減減形成的動態平衡。如果污染的速度快一些，濃度便升高，如果凈化的速度快一些，濃度便降低。也就是說，污染的速率減去凈化的速率，就是這個時刻室內空氣顆粒物濃度的變化速率，如果是正值，就說明室內空氣顆粒物濃度在上升，室內空氣質量在變差，反之則說明室內空氣質量在變好。

對於一個固定房間來說，如果外界條件不再變化，那麼房間中將形成一個動態平衡，就是凈化速度與污染速度持平，單位時間內進入系統的顆粒物和排出系統的顆粒物等量，此時室內空氣質量不再變化，即變化速率為零，也就是以上五個途徑中，兩個污染途徑的速率之和與三個凈化途徑的速率之和相等。

由於重度霧霾的情況下，室內顆粒物的主要來源為外界滲入，而示意圖中標記為4號的室內污染源因房間而異，較難量化，不方便進行理論計算，因此在這裡直接忽略不計，所以前面描述的動態平衡變成顆粒物滲入的速率，與沉降，凈化器凈化，自然排出三個凈化途徑的速率之和相等。

顆粒物滲入室內的速率，與室外顆粒物濃度，室內換氣率，以及顆粒物穿透各種縫隙進入房間的穿透係數相關，為三者乘積，沉降速率則與室內顆粒物濃度以及自然沉降係數有關，凈化器凈化速率則是CADR值一項，而自然排出則是滲入的反過程，此處穿透各種縫隙的穿透係數沒有影響，因為只要排出去，不管是排到室外環境，還是吸附在各種縫隙上，都離開了室內空氣系統，因此是室內顆粒物濃度與換氣係數的乘積。

這個動態平衡則可以用一個等式表達，然而這個等式乍一看也還是沒有什麼意義，經過變形可以得到一個比較有趣的等式：

等式左邊是室內外顆粒物濃度的比值，也可以理解為配備了空氣凈化器的房間可以把顆粒物濃度降低到室外濃度的比例，最終是一個百分比，1減去這個比例，就是這個房間的防護係數。比如說室外顆粒物濃度是100微克/立方米，室內經過凈化器持續凈化的濃度達到了10微克/立方米，那麼這個比例就是10%，此時這個房間的防護係數就是1-10%=90%，等價於一個90%防護係數的口罩。等式右邊的分子為顆粒物穿透係數*室內換氣次數，分母則是三個清除顆粒物的途徑所對應的係數：自然沉降係數，換氣係數，和CADR占室內空間的百分比，可以理解為清潔係數。

對於穿透係數，自然沉降係數，換氣係數，國標中都有相關的估值，將這些數值帶入之後，等式變為：

另外，其中室內空間V可以由使用面積乘以層高得來，層高按照2.4米估算，同時令CADR與使用面積的比值為R，令室內防護係數為K，帶入所有數據得到：

用這個等式畫出來一條曲線圖的話，就可以更直觀地看出清潔係數（CADR/面積）和防護係數（室內環境相較室外環境，清除顆粒物濃度的百分比）兩者之間的關係。清潔係數越大，防護係數越高。

通過前面的數學計算，得出了一個結論，清潔係數越高，室內環境的防護係數越高。而當室內沒有空氣凈化器的時候，防護係數為40%，意味著此時室內空氣中顆粒物濃度為室外濃度的60%。然而這個數字不太符合實際情況，一般來說室外有霧霾的時候，室內如果沒有空氣凈化器參與，很難做到濃度只為室外的60%。分析原因可能在於自然沉降率的高估，因為室內有人員活動以及一些氣流，加之滲入室內的多以難以沉降的細顆粒物為主，因此在實際情況中，自然沉降幾乎可以忽略不計。經過修正的公式，變成：

繪製相應曲線如下圖：

此時可以看到不使用空氣凈化器的房間，只有20%的防護係數，這與一般的經驗比較符合，基本可以認為是一個比較符合實際的模型。

圖中的紅線是90%防護係數的位置，類似於口罩的防護等級達到A級，這條線可以當做室內防護係數的合格線，這就意味著即便在室外爆表的情況下，室內空氣也可以基本維持優到良的水平。

這是在上海輕度污染時實測的防護係數對比。由於AQI這個參數不是線性的，在50以下的部分會比顆粒物濃度偏大一些，所以這個結果基本上就是做到了90%的防護係數。

這個防護係數對應的清潔係數在10左右，這也是為什麼在選購空氣凈化器的時候，應該按照使用面積乘以10來計算所需的CADR（註：建議一個房間配一台空氣凈化器。如果一台凈化器同時用於多個房間，即便CADR與實際適用面積符合，效果也會打折扣）。超過這點之後，清潔係數的增長帶來的防護係數增長就非常緩慢了，沒有太大意義。

所以說，身處一個開啟了足夠CADR空氣凈化器的室內環境，就相當於佩戴了A級口罩。而身處不使用空氣凈化器的室內，則相當於帶了一個基本沒有防護作用的普通口罩。

經過前面的理論推算，就可以得出一個比較確切的結論，空氣凈化器在霧霾天確實能改善室內空氣質量，只是選用時一定要注意使用面積和CADR值的匹配。這點我會在接下來的文章里詳細談到。

對於室內氣態有機物污染來說，其實道理是類似的，只不過輸入輸出途徑不同。增加的途徑只有一個，就是裝修材料，傢具材料的釋放，清除的途徑則有兩個，一個是空氣凈化器的清除作用，另一個是向室外擴散的過程。最終計算完成的曲線也應該與前面的曲線類似。

然而甲醛釋放量和很多因素有關，比如說溫濕度，選用材料是否符合較高的環保標準，傢具和裝修材料是否有表面破損等等，很難做統一的估算，所以在這裡就不展開了。只需要記得一個結論，使用空氣凈化器會極大地提升防護係數，不過提升到一定程度之後提升效果就沒那麼明顯了。

值得注意的是，這個公式中還有一個重要參數——換氣率。這個參數對應的是房間的密封性，密封性越好的房間，外界空氣滲入就越難，也就越容易取得較好的防護係數。因此當防護係數沒辦法提高時，需要考慮是不是可以改善一下房間的密封性，這也是提高室內整體防護效果非常有效的一個手段。

所以說，應對霧霾，在家靠空凈，出門靠口罩。這句話不僅僅是說起來工整，也確實是有其實際意義的，室內開啟足夠CADR的空氣凈化器，相當於你在房間里就能得到防霾口罩級別的保護，卻不需要忍受口罩帶來的種種不適，是健康性和舒適性的有機結合。至於如何選擇一款適合自己的空氣凈化器，那就是另外的話題了，我們會在下一篇里詳細談到。

責編：王月兵 丁陽

[1]「吹出和CADR值相等的絕對潔凈不含雜質的空氣」並不是指經過空氣凈化器處理的空氣是「絕對潔凈」的，這只是衡量效果的數字。因為CADR值不是測試凈化器能吹出多少風，而是凈化器起到的作用和多大的絕對潔凈出風口等價

[2]根據新國標GB/T32610-2016，在人頭模型實際佩戴的情況下，A級口罩可以將氯化鈉顆粒和石蠟油等油性顆粒物的濃度至少降低90%，是國標中防護效果級別最高的口罩。注意，人頭模型區別於工業用口罩針對濾材等級的評級，模擬了實際使用中無法絕對貼合臉型的實際情況，測量出符合實際使用場景的防護效果。

新國標中對於不同級別口罩的防護效果要求

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