实验室空气净化

家电领域专业市场调查公司预测，2016年中国市场空气净化器零售量将达到602.7万台，同比增长17.1% 销售额将达到152.7亿元，同比增长29.9%。　　来自京东家电方面的统计显示，在2016年双十一期间，销售前10名的空气净化器有7名都是外国品牌，前三名不是欧洲品牌，就是美国品牌。　　在天猫和京东上输入“空气净化器”五个字，首先显示出来的几乎都是飞利浦、霍尼韦尔、布鲁雅尔、夏普、松下这些外国品牌产品，中国品牌产品并不多见。　　绝大多数中国消费者购买空气净化器是为了对付雾霾和甲醛，应对这两大难题，国外品牌产品和中国品牌产品到底谁表现更好呢?　　除霾大比拼　　邱兆云，多年从事空气净化器研发工作，是现行空气净化器国家标准主要起草人之一。为了能寻找到答案，邱兆云将帮我们展开一次比较测试。　　首先我们准备了目前市场上热卖的8台空气净化器，4台外国产品、4台中国产品，价格都在3、4千元。　　4台外国产品分别涵盖了欧洲两个品牌、美国一个品牌和日本一个品牌。　　4台中国产品基本都是大家所熟知的品牌产品。　　在广告宣传中，一些外国产品宣称，它们采用了很多新技术。比如“针对重污染设计，迅速净化” “微护盾技术，通过筛分过滤、惯性碰撞、主动拦截、扩散吸附四个功能，完成对微尘世界的净化过程” “净离子群空间净化技术，四重滤网净化，2.5微米的微小颗粒也能99%捕捉”等等。　　这些空气净化器在实际使用中，是否真像它们所宣称的那样功能强大呢?　　我们请来8位体验者，现场参与试验的全过程。　　这是两个相同大小的玻璃仓，每个大玻璃仓里又放置了两个小玻璃仓，我们在小玻璃仓里分别摆放了一蓝一红两只小熊作为参照物。这个试验主要模拟的是在家庭环境中，净化空气经常会有墙壁和家具的阻隔。　　我们将8台中外产品分成4组，采用两两PK的方式进行比赛，分别把它们放进大玻璃仓内，红色小熊这边是中国产品，蓝色小熊这边是美国产品。然后请体验者戴上口罩，领取打火机和5个相同数量的专用烟饼，在小玻璃仓里点燃。　　当烟雾充分弥漫至整个小玻璃仓时，体验者再打开小仓盖子，开启空气净化器，由技术人员用专业仪器测量固定时间段里的空气质量，比较这些空气净化器的净化效果。　　我们看到，两只小熊很快就被浓烟覆盖了，测量仪器显示，此时玻璃舱内PM2.5的浓度高达6万μ g/m³ 。　　我们一起来看下两台机器的实际表现——　　我们清楚地看到，在摆放了中国产品的玻璃舱内，红色小熊很快就显现出来 而摆放了美国某品牌产品的玻璃仓内，蓝色小熊显现的则比较缓慢。　　10分钟后，技术人员告诉了我们测量数值，红色小熊这边的玻璃舱内PM2.5浓度为49μ g/m³ 而蓝色小熊这边PM2.5浓度却是2060μ g/m³ 。　　第二组，中国某品牌产品对阵欧洲某著名品牌产品。按照相同条件，体验者再次点燃了烟饼，并打开这两台空气净化器。　　这一次，烟雾消散几乎是同步的，查看测量值后我们发现，红色小熊的玻璃舱内PM2.5浓度为1890μ g/m³ 而蓝色小熊这边PM2.5浓度是1950μ g/m³ ，中国产品小胜。　　第三组，中国产品对阵日本某品牌产品，测量10分钟后我们发现，红色小熊这边的玻璃舱内PM2.5浓度为714μ g/m³ ，而蓝色小熊这边PM2.5浓度是2020μ g/m³ ，中国产品获胜。　　最后一组是中国某品牌产品对阵欧洲某大牌产品，10分钟后，红色小熊这边的玻璃舱内PM2.5浓度为700μ g/m³ ，而蓝色小熊这边PM2.5浓度竟然高达6930μ g/m³ 。　　这次试验外国产品统统战败，究竟是为什么呢?　　空气净化器国家标准主要起草人邱兆云：风道的设计影响挺大的。　　原来，中国品牌产品之所以净化效率高，秘密在出风量上!技术人员告诉我们，任何空气净化器都需要让空气经过机器内部的净化装置，而风机则是空气循环的能量来源。一般情况下，功率越大的风机，净化效率就越高。所以，中国一些厂家在设计上就会针对中国的实际情况，把进风口和风轮中间的涡轮直径设计得比较大，出风口也设计得比较顺畅。而外国产品在设计理念上跟我们不一样，出风口的面积通常都没有中国产品那么大。　　空气净化器国家标准主要起草人邱兆云：国产品牌在知名度方面比外资品牌可能要差一些。但是我们通过测试来看，国产品牌的净化能力不比国外品牌差，甚至比它们更好。　　除甲醛大比拼　　家里新房刚装修完，很想开窗通风驱散甲醛，可是屋外是尘土飞扬的建筑工地，怎么办?需要空气净化器登场了!　　外国品牌产品与中国品牌产品在除甲醛效果方面，谁的表现更好呢?　　姜风，空气净化器研发高级工程师,在除甲醛技术方面有诸多研究成果,他也是空气净化器新国标主要起草人之一。　　我们找来了3台外国品牌产品和1台中国品牌产品。它们在宣传中都强调自己可以去除装修污染，尤其对甲醛有着明显净化效果。　　通常来说，洁净空气量的CADR数值能够代表一台空气净化器的净化能力，CADR数值越高，证明净化效果越好。　　这台中国产品标明，甲醛CADR值达到190m³ /h(立方米每小时) 　　这台欧洲某品牌产品则标明，甲醛CADR值达到200m³ /h 　　令人意外的是，这台价格最贵的(5399元)欧洲某品牌产品，在介绍中公布的甲醛洁净空气量CADR值仅为157m³ /h 　　而这款日本某品牌产品，没有公布甲醛的CADR值，却用了这样的宣传语来表述——采用“甲醛去除滤网，抓住并牢牢的锁住甲醛进行分解。除甲醛率高达99%!”　　这四台空气净化器的真实净化情况又如何呢?　　我们把这4台空气净化器分别放在密闭的实验舱内，并在仓内放入相同剂量的甲醛。　　甲醛完全挥发后，分别开启空气净化器，10分钟后再查看室内的甲醛被净化了多少。　　空气净化器国家标准主要起草人姜风：我们采集实验舱内初始的甲醛浓度。把空气净化器调整到最大风量，开启净化器10分钟以后，再次采集实验舱内甲醛浓度。　　技术人员告诉我们，如果室内的空气中含有甲醛，被仪器吸收后，就会通过显色试剂变成蓝色。如果甲醛含量非常少，显示试剂就会接近无色。　　空气净化器国家标准主要起草人姜风：我们可以看到上面这一排颜色都是一样。它们代表我们试验舱内甲醛的初始浓度是一样的。下一排颜色就不一样了，有的深有的浅。一般来讲颜色越深，就表示着甲醛浓度越高。颜色越浅，表示着实验舱内甲醛浓度越低。　　我们可以清楚看到，价格相对便宜的中国品牌产品表现竟然是最好的，颜色比另外3台外国品牌产品都要浅!　　经过专业仪器检测，我们得出了这4台空气净化器在开机10分钟后房间内的甲醛浓度数值。我们发现，价格相对最贵的欧洲某品牌空气净化器，竟然在这次测试中排名最后。而在宣传中号称甲醛CADR值达到200m³ /h、比中国产品还要高出10m³ /h的欧洲某品牌产品，实际测试竟远远不如中国产品。还有号称“除甲醛率高达99%”的日本某品牌产品，实际测试也没有那么神奇!　　空气净化器国家标准主要起草人姜风：国外品牌可能在外观造型上、工业设计上比较吸引人。国内品牌在除甲醛能力上表现非常好。　　姜风告诉我们，由于中国室内家装的情况比较复杂，跟外国的应用环境不太一样，所以中国的空气净化器厂家对除甲醛这件事会更加注重。在这次试验中，之所以中国的品牌产品能展现出比较好的除甲醛效果，其秘密就在内部的复合性滤芯材料上。　　李润之，空气净化器滤芯生产厂厂长。作为业内人士,他向我们透露，中国的空气净化器，为了能充分吸收空气中的甲醛，通常会加大滤芯中活性炭的接触面积，将活性炭经过高温、破碎后，压合在滤芯上，从而得到更多更有效的净化甲醛能力。　　空气净化器滤芯生产厂厂长李润之：选用椰壳活性炭，经过高温破碎，达到净化作用。　　更专业的测试　　我们发现，在两次测试比较中，被消费者热情追捧的外国品牌空气净化器竟都不如中国产品。　　如果进行更严格的测试，是否还是这个结果呢?　　中国家用电器研究院是家电领域国家级权威技术服务机构，记者在这里找到了健康家电分析测试中心主任张晓。张晓说，她可以依照更严格的国家标准来对这些产品进行测试。　　在专门的实验密闭舱内，中国家用电器研究院的工作人员依次把我们之前的8台空气净化器放了进去，分别以PM2.5细颗粒物和除甲醛的CADR值两项重要指标进行测试。　　我们看到，在这8台机器去除PM2.5细颗粒物的洁净空气量排名中，前4名有3台是中国品牌产品 排名最后的三台空气净化器分别是，价格3998元的美国某品牌空气净化器，价格4449元的日本某品牌空气净化器，价格3699元的欧洲某品牌空气净化器。　　在净化甲醛的排名中，前4名有2台是中国产品。排名最后的依然是价格3699元的欧洲某品牌空气净化器。　　张晓主任告诉我们，在这些3、4千元价位的空气净化器中，中国品牌产品具有明显优势。　　中国家用电器研究院健康家电分析测试中心主任张晓：消费者在选购过程中，一定要注意性能参数，不一定非要看大品牌。从咱们这次评测结果来看，有几个大家耳熟能详的、销售量非常高的品牌，其实净化效果很一般。　　2016年11月，中国消费者协会公布过16个品牌24款空气净化器的测试结果，夏普、三星、飞利浦等6款样品在净化性能、颗粒物等级等方面存在虚标，而英国戴森、美国怡口等样品的净化能力表现较差。看来，挑选空气净化器，我们真的没必要去迷信外国品牌。　　不管您购买空气净化器的目的是除霾还是除甲醛，都要重点关注CADR值、也就是洁净空气量，CADR值越高的产品洁净效果越好。我们这次测试发现，价格都是 3、4千元的产品，有的中国产品CADR值洁净空气量高达700多立方米每小时，而有的外国产品却只有200多立方米每小时。　　购买空气净化器还要考虑家里房间的面积以及摆放位置。通常来说，产品的洁净空气量也就是CADR值除以10，就可以估算出适用面积。比如洁净空气量为400 m³ /h的净化器，大概适用于40平米的房子 洁净空气量为200 m³ /h的净化器，适用于20平米的房子。如果觉得家里污染物浓度太高，可以将面积适当再缩小一下。

一个笑话激活一项技术 一层薄膜滤掉微小颗粒 　　神奇窗纱源自一个笑话老百姓问专家：&ldquo 如果雾霾来了，我们该怎么办?&rdquo 专家答：&ldquo 紧闭门窗&rdquo 。 　　老百姓又问：&ldquo 如果流感来了我们该怎么办?&rdquo 专家再答：&ldquo 开窗通风&rdquo 。 　　&ldquo 那雾霾跟流感同时来了我们该怎么办?&rdquo 专家无语&hellip &hellip 　　这本是一个调侃科学的笑话，却给了王玉兰很大的启发。&ldquo 这说明了目前我们生活中存在的一个困境。有的时候，开窗与不开窗是一对矛盾。开窗，室内的病毒可以出去，但是室外的雾霾就进来了 关了窗户，室外的雾霾虽然挡住了，但是室内的病毒却也出不去了。&rdquo 加上2013 年北京曾遭遇长时间的雾霾天气，王玉兰开始琢磨，有没有一项技术可以解决&ldquo 开窗与不开窗&rdquo 这一对矛盾呢? 　　这时，王玉兰将目光投向了自己从事了二十多年研究的核孔膜技术。核孔膜，是我国从1986 年开始研究的一种新型微孔滤膜。这种膜是利用高能加速器加速的重带电粒子穿透有机高分塑料薄膜，在粒子经过的路径上留下一条狭窄的辐照损伤通道。这条通道经过敏化后，用适当的化学试剂蚀刻，就可以把薄膜上的辐射损伤通道变成直通孔。通过控制加速器的辐照条件和蚀刻条件，就可以得到不同孔密度和孔径、孔型的核孔膜。 　　其实在很多年前，王玉兰就曾想过，能不能把核孔膜应用在窗户上去解决夜间房间里换气的问题。而当时，核孔膜还没有实现产业化，昂贵的价格让这种想法只能成为一时奢侈的念想儿。 　　核孔膜民用惊呆德国教授 　　在外行人看来，有了现成的核孔膜，是不是直接把膜拼接到窗户上，就有了&ldquo 防雾霾窗纱&rdquo ?其实不然，实际情况要远比这复杂得多。王玉兰说，&ldquo 把膜挂窗户上，就这么简单的一句话，我们为之奋斗了很多年。&rdquo 　　首先要克服的就是核孔膜的高成本。王玉兰介绍说，在国外，核孔膜通常都是应用在尖端科技上，价格非常昂贵，每平方米的价格通常在万元以上。&ldquo 如果不解决大规模的产量化问题，要想把核孔膜用在民用产品上基本上是不太可能的。&rdquo 经过实验人员的技术攻关，王玉兰团队已经实现了核孔膜价格的大大降低，目前价格仅为原来的1/10。曾经有一位德国教授在参观王玉兰的实验室时，发现了大输液过滤上应用的核孔膜之后，教授觉得不可思议，&ldquo 这么贵的东西怎么能用到了民用产品上?普通民众怎么用得起?&rdquo 而在听了王玉兰的报价之后，德国教授更是大吃一惊。 　　此外，王玉兰说，在整个过程中，对于孔径、孔型的控制精度要求很高，并且需要辅以膜表面及孔壁的改性处理，每个细节的完美处理都是高效防霾效果的重要保障。&ldquo 在实验室里，把一片膜的孔径精度、孔型控制得特别好，那没有什么问题 但是要在几百万平方米的生产中，都保证高质量的孔径、孔型精度，这是不容易的，这就需要攻克很多的技术难题。&rdquo 除了挡霾，如何实现气体的畅通无阻也是个技术活儿。&ldquo 这些问题都研究透了，才有可能保证最终产品的效果。&rdquo 　　王玉兰一直觉得，科技的进步是需求带动的，创新源于问题，科学家的任务就是发现问题并解决问题。 　　薄膜布满超细孔挡住PM2.5 　　普通的薄膜、朴素的印花&mdash &mdash 记者在北京市理化分析测试中心看到了神奇的&ldquo 防雾霾窗纱&rdquo 。其实，所谓的&ldquo 防雾霾窗纱&rdquo 看上去跟家里用的普通纱窗并无明显不同。但是与普通纱窗不同的是，这薄薄的一层膜上布满了肉眼看不到的小孔。北京市理化分析测试中心环境污染分析与控制研究室主任王欣欣指着薄膜告诉记者，&ldquo 每平方厘米大概密布着上百万个分子级的小孔。&rdquo 王欣欣进一步解释，分子级的小孔只允许分子通过，因此PM2.5 等细小颗粒物会被薄膜挡住，同时又不影响二氧化碳等分子成分的通过。 　　理化分析测试中心花了一个多月的时间对于防雾霾窗纱的相关效果进行了评价。评价结果显示，该薄膜对于PM2.5 的阻隔效率可以达到98%以上。此外，由于这个膜非常薄，因此具有较好的透气性能，从而可以高效地进行室内外气体交换，甲醛、苯系物等有害气体在室内浓度较高的情况，也可以透过小孔穿透到室外，营造室内清新的空气环境。清洁空气请进来，污浊气体排出去，薄薄一道膜，不动声色就解决了大问题。 　　防雾霾窗纱使用寿命1年以上 　　王欣欣说，防雾霾窗纱将人们&ldquo 雾霾大作战&rdquo 的战场进行了更为提前的部署，&ldquo 像现在用的空气净化器，雾霾是先进入到房间里，再进行净化 而这种窗纱是直接将雾霾挡在了外边。如果防雾霾的窗纱与空气净化器配合使用，肯定能进一步提高空气净化的水平。&rdquo 　　与空气净化器相比，窗纱的使用寿命前景也更为可观。空气净化器利用的是滤网的吸附作用，因此损耗较快 而对于防雾霾窗纱来说，颗粒物并不是完全吸附在薄膜上，而是会有部分的颗粒物在被阻挡之后&ldquo 弹跳&rdquo 下来。整个过程中利用的是物理阻隔，并不涉及化学反应失效的问题。 　　王欣欣介绍说，理化中心会议室里的那扇防雾霾窗纱已经用了一个多月，从外观颜色上来看，并无明显变化。而在过去的一个月间，北京市已经发布了多次空气重污染蓝色预警。 　　&ldquo 目前，我们对于这款产品使用寿命的保守估计是一年以上。但是至于一年之后用不用清洗或者是更换，我们还需要继续做评价试验，比如说通过水壶喷洒评价一下清洗效果，这样可以帮助消费者节约更换的成本。&rdquo

近年来由于城市环境空气PM2.5污染的严重加剧，人们开始真正意识到良好空气品质的重要。空气净化器作为一种专业改善和解决室内空气污染的家用电器，备受消费者的关注，市场上的所有主流产品几乎脱销，与之相伴的是空气净化行业中出现了严重的夸大宣传、误导消费者的无序竞争现象，直接导致消费者无法科学合理选择空气净化器。其中一个重要原因是由于我国空气净化器产品检测评价方法不统一，因此，选择合适的检测标准显得尤为重要。 　　广州工业微生物检测中心致力于空气净化产品检测方法、标准的研究多年，成为华南地区乃至全国最权威的空气净化产品性能评价机构之一，是参与国标&ldquo GB/T 18801空气净化器&rdquo 修订的核心机构之一，开展了大量的数据摸索试验，为新国标提供了有利的参考依据。本中心杨冠东主任就空气净化产品的检测标准及检测指标作出解读，为空气净化产品行业的相关人员在检测标准方面给出专业的意见与建议，促进空气净化行业的健康有序发展。 　　空气净化产品主要分为三大块(对应的检测标准见表1)：1.家用空气净化器产品 2.空气过滤器产品 3.被动式净化材料。由于市场以空气净化器产品为主导产品，且产品的品质参差不齐，下面主要解读空气净化器产品的检测标准及应用范围。　　 　　面对市场乱象 空气净化器更多的是缺乏监管而不是标准 　　目前国内空气净化器检测标准主要有六个，包括了三大类检测指标：功能性指标(洁净空气量CADR、累积净化量CCM)、安全性指标(电气安全、有害物质释放量)及其它(噪音、功率等)。GB 4706.45为空气净化器电气安全检测标准，而GB/T 18801和GB 21551.3为家用空气净化器性能检测的核心标准，其中GB/T 18801目前正在修订中，新版本计划于2015年颁布，修改内容包括以下几方面： 　　1)在08版的气态污染物CADR、固态污染物CADR、净化寿命、净化效能、噪音、功率等指标的基础上，新增了适用面积以及风道式空气净化器净化性能等指标。适用面积的提出，主要是考虑到消费者对CADR的概念不了解，通过一定的计算公式转换成适用面积，消费者综合适用面积和净化房间的大小选择合适的净化器。另外，随着新风系统进入家用领域，新风机的发展也越来越快，但目前尚无此类产品的检测标准依据，GB/T 18801新增此指标，将弥补目前国内此类产品在检测标准上的空白，促进新风机市场的良好有序发展。 　　2)对净化寿命及气态污染物CADR测定方法做了大幅度修改，明确了洁净空气量(CADR)和累积净化量(CCM)为评价净化器净化性能(固态、气态)的核心指标，然而气态污染物CADR和CCM的测试仍存在较大争议，包括以下几点：a)在线监测仪器与化学法测试结果差异。新国标中气态CADR测试拟将在线监测仪器测试法列入标准中，但由于在线监测仪器本身的质量参差不齐，且需定期校准，各检测机构的校准周期不一，但目前尚无统一的仪器校准标准依据，因此质量很难把控。化学法测试为推荐测试方法，但化学法亦存在采样时间点误差、采样量误差及其它操作误差等问题，因而对检测人员的技术要求相对较高。广州工业微生物检测中心实验中严格按标准把控质量，在气态CADR测试中，同时采用化学法和在线监测仪器测试，确保试验的准确性。b)气态CADR测试重复性问题。为进一步规范空气净化器市场，打击虚假夸大效果的净化器产品，标准提出了气态CADR重复性测试的问题，气态CADR测试由原来的一次试验改为两次试验(两次试验之间，样机至少静置24h)，取第二次的CADR测试结果作为特定气态污染物洁净空气量的最终评价结果。此检测方案一方面能促进国内空气净化产品的质量提升，但同时测试的时长及工作量会大大增加，因此相应会增加企业的检测费用。 　　GB 21551.3主要包括微生物及有害物质释放两大类指标。其中有害物质释放包括臭氧、紫外线泄露强度、TVOC、PM10四个指标，但此标准在有害物质释放量检测方面存在以下不足：1. GB 21551.3为强制性国标，必须全指标测试，但有电离装置及安装了紫外灯的机器才会产生臭氧，安装了紫外灯或类似装置的机器才会产生紫外线泄露，仅采用HEPA和活性炭原理的净化器，一般不会有臭氧释放和紫外线泄露的问题。2. 在空气净化器有害物质释放检测方法方面，目前GB 21551.3中仅对检测距离、指标控制浓度以及计算方法做出了规定，并且对检测的实验条件(如实验舱、温湿度等)、检测步骤、机器运转状况等作出详细说明，这样会导致不同检测机构间的测试结果存在较大误差。3. GB 21551.3和GB 4706.45均为强制性标准，GB 4706.45第32章、GB 21551.3中第4章均包含臭氧释放量的检测，但两个标准中的检测方法却不一致，检测中，可能会出现同一台机器臭氧释放量仅符合某一个标准的情况。因此，广州工业微生物检测中心建议GB 21551.3在下一版的修订中考虑以上因素以实现标准的统一性。