疫情時家庭新風系統使用及其他注意事項
冠狀病毒肆虐神州，舉國對抗，一線醫護人員超負荷工作，可歌可泣。為了控制冠狀病毒的傳播，更快地戰勝它，人們盡量不出行，待在家里等待著這場戰役的勝利。
新型冠狀病毒
在密閉的空間，也要做好防護工作，呼吁大家在家要多通風，有條件的開啟新風系統。同時，我們也呼吁任何時候，大家加倍重視室內對空氣凈化和濕度控制的要求。空氣中氣溶膠（也就是漂浮的微粒）會攜帶部分病毒和細菌，而且在相對濕度低于38%易存活、高于65%的時候加速繁殖，但在45-55%之間被抑制。
家庭新風系統的類型不少，使用方式也是不同，也有很多需要注意的地方。通過新風系統使室內空氣質量變好主要就是這么幾個方面：新風量充足，室內空氣換氣次數合理，新風過濾凈化穩定，防止濾網后期細菌病毒繁殖造成二次污染，保證室內一定正壓阻止室外臟空氣進入室內。下面我們簡單聊聊發生疫情的時候，新風系統怎么來實現上述的要求。
新風量充足以及室內空氣換氣次數合理，只要選擇合格產品，參照國家及行業標準進行設計以及施工，能滿足正常使用要求。
如果采用的是單向流新風，最好把衛生間的排風扇或者廚房的抽油煙機一直打開，加速室內空氣的置換速度，提高單位時間內的換氣次數。因為單向流只負責向室內送風，現代建筑的密封性都有所提高，當室內空氣壓力達到一定時，單向流新風系統的新風量就會變小，無法達到正常的換氣次數，對室內的空氣品質有影響。有內循環功能的，建議將內循環關閉，采用全新風模式。
單向流新風
著重講一下新風過濾凈化及穩定性這方面，室內、室外空氣質量糟糕的時候通過新風系統可以提升室內空氣品質，主要是其過濾凈化能力和室內外空氣置換能力。談到過濾凈化能力，我們先來了解一下到底是過濾凈化什么樣的東西。
大部分病例都是以呼吸道傳播、飛沫傳播為主，病原體由傳染源通過咳嗽、噴嚏、談話排出的分泌物和飛沫，使易感者吸入受染。一般情況下，飛沫傳播只有與傳染源近距離接觸才可能實現，最直接的防范方法就是戴口罩。
打噴嚏的微觀狀態
飛沫在空氣中失去水分后由剩下的蛋白質和病原體組成飛沫核，飛沫核可以氣溶膠的形式漂流到遠處，在空氣中存留的時間較長。
來了解一下氣溶膠這個概念，凡分散介質為氣體的膠體物系稱為氣溶膠。它們的粒子大小約在0.001-100μm之間，屬于粗分散物系。氣溶膠粒子是懸浮在大氣中的多種固體微粒和液體微小顆粒，有的來源于自然界，如火山噴發的煙塵、被風吹起的土壤微粒、海水飛濺揚入大氣后而被蒸發的鹽粒、細菌、微生物、植物的孢子花粉、流星燃燒所產生的細小微粒和宇宙塵埃等：有的是由于人類活動，如煤、油及其他礦物燃料的燃燒物質，以及車輛產生的廢氣排放至空氣中的大量煙粒等。當氣溶膠的濃度達到足夠高時，將對人類健康造成威脅，尤其是對哮喘病人及其他有呼吸道疾病的人群。空氣中的氣溶膠還能傳播真菌和病毒，這可能會導致一些地區疾病的流行和爆發，我們所熟悉的霧霾也屬于氣溶膠。
任何空間都遍布氣溶膠
現階段主要采用不同等級的過濾網進行過濾凈化，我們來看看空氣當中不同的顆粒大小，以及不同等級的濾網能過濾多大的顆粒。
不同顆粒物的當量直徑，以及濾網的過濾范圍
上面的圖片是歐盟的一個濾網等級，各國有各國的標準，我們做個對比看看各種濾網的過濾效率。
各國濾網等級對比
還有一個不太常用的美國劃分法MERV（MinimumEfficiencyReportingValue，最低效率報告值），因較少引用，常被商家在宣傳上用來攪混水。
MERV劃分為20個等級，其中M15或H15大致相當于歐標F9~H10，M17或者UH17大致相當于歐標H13。
美國劃分法MERV詳細分類
事實是所謂的H10、11、12級，都不該叫HEPA了。因為在歐洲新標準EN779-2011、EN1822-2009中，這三個規格的等級和命名都也變了，現在是E10～E12，HEPA13及以上才是真正的HEPA濾網。此外，F5和F6也變成了M5和M6。
歐標濾網等級分類
細心的朋友在效率表上發現“最易穿透粒徑MPPS”，它的全稱為MostPenetratingParticleSize，對于微粒在空氣中的運動而言，有保持慣性運動也就是直線運動的趨向，也有受到氣體分子的無規則撞擊而做“布朗運動”的趨向。
布朗運動
其中較大的顆粒直線運動趨向更明顯，較小的顆粒布朗運動趨向更明顯。對于做直線運動的較大顆粒而言，在有一定厚度的濾網中繼續走直線，那立刻就一頭撞到某根纖維上，直接被攔住或者粘住。同樣，較小的微粒做布朗運動，不隨氣流大方向而是四處亂竄，也很快會橫向碰到別的什么一根纖維上，落得同樣的下場。
被濾網攔截的顆粒物
唯有一個特定尺寸的微粒，既不是完全的直線運動，也不是完全的四處震蕩，而是隨氣流的大方向在走，但又晃晃悠悠晃晃悠悠的曲折前進。那它就有可能在縱向上，湊巧接連穿過了一道又一道的“網眼”空隙，穿透了整個濾網，成為“漏網之魚”。
空氣穿過濾網的過程
這樣不大不小的微粒才是最難攔截的，這個效率最低點被稱為最易穿透粒徑MPPS。它隨濾料種類、過濾率和風速等在0.10微米-0.45微米間變化。但對HEPA濾網而言，這個大小就是0.3微米左右。所以HEPA標準考核，都是只要考核這個級別微粒的攔阻效果，評估會有多少“漏網之魚”就夠了。
HEPA濾網的效率凹陷
從效率坐標圖示上可以看出來，對于高效的HEPA級濾材，除了在0.3微米左右處有個微小的“效率凹陷”，比0.25微米小，比0.4微米大的微粒，攔阻率幾乎都是100%，無需操心。
肯定還會有人關心，最小能過濾到多小？多國科學家把超細微粒測量到3納米（0.003微米）都未發現過濾效率降低的現象。再往下，就進入接近分子尺寸范圍，也就是量子力學的“測不準”區間了。
既然HEPA濾網除了0.3微米顆粒物的穿透率稍微高一點，其他攔阻率幾乎是100%，那我們來看看主要的一些病毒的大小，是否能完全過濾。
常見細菌病毒大小
新型冠狀病毒的的直徑為0.10微米，從上述的表格可以看到，HEPA13等級的濾網除了肺炎衣原體直徑0.3微米過濾效果為99.95%，其他幾乎為100%過濾效率。
HEPA濾網也是有區別的，材質不同特性不同，我們來說一下主要的兩種，一種是市面上用量最多的，復合濾紙(PP聚丙烯和PET滌綸樹脂)，簡單說就是熔噴一層PP，然后再熔噴一層PET，并經過靜電駐極處理以后構成濾網。風阻較小、纖維空隙較大，通過靜電吸附的方法來處理極細微顆粒物（比如0.3微米）。
靜電吸附
所謂“駐極”，意思就是自身長期帶靜電的電介質材料。注意這仍然只是附加靜電、改善吸附能力的物理濾網，并非另一種體系的“高壓靜電除塵”技術。
那么靜電技術有什么缺點呢？無論技術多么高超，都存在失效的時間，當靜電自然損耗消退后，小顆粒吸附效率下降很大。而這個失效的時間一般在2個月左右，最好的也很難超過3個月。這里的“駐”，只能解讀為“駐留”，并非大家想象中的“長駐”甚至“永駐”。
靜電駐極消失后的過濾效率
上圖中畫紅線的地方是靜電駐極失效后的過濾效率，歐洲沒有靜電駐極的E10-12濾網、也沒有靜電駐極的HEPA濾網，所以參考F7-F9，雖然F9的失效后過濾效率還能有70%，但是需要注意的是測試采用的顆粒物是0.4微米，HEPA等級的濾網采用最易透過粒徑MPPS0.3微米的顆粒，0.4微米顆粒物的過濾效率為100%，所以靜電駐極HEPA濾網失效后過濾效率極度下降，最易透過粒徑MPPS0.3微米的顆粒過濾效率在20-30%之間。
靜電駐極濾網的過濾機理
采用靜電駐極濾網的新風系統，雖然在剛開始使用時，效率表現良好，但是其靜電效果消失非常快速，濾網過濾效果將急速降低。也就是說，濾芯使用三個月后，就會失去大部分凈化能力。每隔三個月就要更換，耗材費用大，使用不便。何況我們很多新風系統售后維保沒有及時跟上，很多濾網用了一年都沒有進行更換。
第二種濾網使用玻璃纖維材質，不加靜電，但是纖維結構非常致密，完全依靠極小的纖維空隙來阻截顆粒物。更多應用在工業無塵室、芯片車間、手術室、高端凈化機和高端新風系統，造價相對貴。
玻璃纖維濾網結構致密
與化纖纖維(復合濾網)相比，玻璃纖維具有耐高溫、容塵量大、穩定性好、耐用性強、壽命長等特點。但其最重要的優點，就在于可以保證單次的過濾效率足夠高。直到今天，最高效率的U15～U17濾網，基本上還是以玻璃纖維為主。下圖為電子顯微鏡下同等放大倍數的孔隙對比，玻璃纖維比化纖纖維濾網(復合濾網)孔隙要小幾十倍。
在電子顯微鏡同等放大倍數下的濾網對比
但是過濾效果的提高也同時帶來風阻的增大，正常都會在200Pa以上，對風機的要求很高，能耗增加。使用壽命理論上無限，只要風機能克服其阻力。
過濾的同時，我們還要考慮殺菌殺病毒，留在濾網上的細菌和病毒在一定的環境存活一段時間，甚至是進行繁殖，造成新風的二次污染。采用的技術也比較多，比如負離子、臭氧、高壓靜電、光觸媒、紫外線等等，都有優缺點，只要控制得當，都能產生作用。
負離子發射器
另一方面，機器內部結構密封性要好，防止漏氣或者串氣，對新風進行二次污染。
新風主機內部結構
針對轉輪式換熱的新風機，因為結構存在先天的泄漏率，有疫情等特殊情況下不建議進行熱交換，開啟旁通模式。
轉輪式熱交換新風原理圖
我們再來說說保證室內一定正壓的問題，不能太大也不能太小，一般在幾Pa到十幾Pa之間，如果房屋氣密性好，會更高一些，簡單的說就是室內新風量大于排風量。實際要比這個要復雜，取決于建筑的不密封程度、室外風向及風速、室內外溫差、房間的高度和朝向位置。室內正壓太小或者形成了負壓，室外臟空氣會通過門窗縫隙進入室內，污染室內。太大室內的人會感覺不舒服，外開的門不容易關閉，內開的門不容易打開。
新風系統保證室內正壓主要看這兩個方面（單向流新風只是單一送風，不在此討論），一個是設計安裝的正確；另外一個是使用過程中濾網臟堵阻力變大新風量變小的調整。
家庭新風系統
新風主機出廠時會設置新風量比排風量大20-30%，但是在設計和安裝的過程中，考慮到吊頂空間和梁上打孔問題，排風管路會做集中排風，新風管路采用分散式送到每個需要的區域，勢必造成新風管路長阻力大的問題，新風量有影響，集中排風管路短、管道粗，所以幾乎可以忽略阻力，勢必造成新風系統剛裝完就變成了了負壓系統。花了新風系統的錢，變成了排風扇系統的體驗。
新風系統集中回風
通過合理的設計、施工可以改善；也可以選擇單獨調節新風、排風風機狀態的新風主機。或者通過限制排風風量的方式來平衡，不過這個會影響新風系統整體的換氣次數，不是特別推薦。
新風系統在使用過程中，濾網會越來越臟，阻力越來越大，造成新風量變小，如果新風系統自帶恒風量功能，可以改變新風風機的轉速，調整靜壓，保證新風量的輸出，新風量大于排風量，一直保證室內正壓。具有恒風量功能的新風系統能提供濾網實時監控，保證在正確的時間點更換濾網，不會造成濾網過度使用或者不能物盡其用。
可調式壓差傳感器
如果沒有恒風量功能，新風量變小，小于排風量，系統變成負壓，無法保證室內空氣質量。只能通過更換濾網進行改善，但是存在一個麻煩的問題，只有通過專業檢測才能知道是不是變成負壓，平時很難判斷什么時候進行更換濾網。按照新風主機出廠設置新風比排風量大20-30%這個比例，幾個星期就需要更換濾網，空氣污染嚴重的地方甚至一個星期就要換。
新風系統中的過濾網
病房、特殊時期的人員集中區域、特殊工廠車間、實驗室等，需要保證室內負壓，防止細菌病毒快速擴散或者粉塵過多引起爆炸，也就是排風大于新風。這屬于特殊區域，不在這次我們家庭新風的范圍，我們暫時不討論。
火神山病房
除了上述說到的這些方面，還有空氣濕度的問題，室內空間內的相對濕度不僅是人體感覺舒適的一個衡量標準，而且對健康也有決定性作用:對我們來說舒適的50%室內相對濕度，對病毒和細菌來說是致命的。這個濕度下的氣溶膠內含有極高濃度的鹽份，能使活躍病毒變得消極呆滯。
氣溶膠（aktiverVirus活躍病毒、inaktiverVirus非活躍病毒、Salze鹽）
當相對濕度在45-55%的時候，氣溶膠內的含水量高，自身重量大，沉降到地面的時間比較短。由于氣溶膠自身的粘性強和帶電性，容易被吸附在家具或物品上，不輕易被人走動時的氣流所帶動，重新散發至空氣中。
50%相對濕度下的氣溶膠
在濕度50%的時候，人體呼吸道內黏膜和上層凝膠狀的保護層是飽滿的，來回如刷子般運動，把病毒和細菌阻隔在外。
50%相對濕度下的呼吸道黏膜
當室內相對濕度低于40%時，溶解鹽會急速變成結晶體，從而進一步使水分流失到空氣中。結晶體對病毒和細菌沒有摧毀作用，它們可繼續在這種環境內以活躍形式生存。氣溶膠內的水分會蒸發，鹽分凝固成結晶體，自身的重量減輕，粘性減少，下降至地面的時間延長。被吸附在家具或物品上的氣溶膠很容易被人走動所帶氣流重新發散至空氣中。
30%相對濕度下的氣溶膠
在相對濕度下降到30%的時候，呼吸道黏膜和上層凝膠狀保護層水分喪失，失去應有的彈性和來回運動速度，最終靜止。細菌和病毒就越來越可能通過保護層進入人體。
30%相對濕度下呼吸道黏膜
在交叉流感高峰期的冬季，特別是在人員密集的室內，更要保持良好的濕度環境。冬天相對濕度低，造成流感病毒快速傳播。在冬天室內除了合理的進行通風，同時也需要進行合理的加濕。
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