疫情時家庭新風系統(tǒng)使用及其他注意事項

　　冠狀病毒肆虐神州，舉國對抗，一線醫(yī)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(zhàn)勝它，人們盡量不出行，待在家里等待著這場戰(zhàn)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(tǒng)。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(tǒng)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(tǒng)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(shù)合理，新風過濾凈化穩(wěn)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(fā)生疫情的時候，新風系統(tǒng)怎么來實現(xiàn)上述的要求。

　　新風量充足以及室內空氣換氣次數(shù)合理，只要選擇合格產品，參照國家及行業(yè)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(wèi)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(shù)。因為單向流只負責向室內送風，現(xiàn)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(tǒng)的新風量就會變小，無法達到正常的換氣次數(shù)，對室內的空氣品質有影響。有內循環(huán)功能的，建議將內循環(huán)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(wěn)定性這方面，室內、室外空氣質量糟糕的時候通過新風系統(tǒng)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(xiàn)，最直接的防范方法就是戴口罩。

　　打噴嚏的微觀狀態(tài)

　　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(fā)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(fā)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(qū)疾病的流行和爆發(fā)，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(xiàn)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(guī)格的等級和命名都也變了，現(xiàn)在是E10～E12，HEPA13及以上才是真正的HEPA濾網。此外，F(xiàn)5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(fā)現(xiàn)“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(guī)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(xù)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(fā)現(xiàn)過濾效率降低的現(xiàn)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(qū)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(qū)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(tǒng)，雖然在剛開始使用時，效率表現(xiàn)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(tǒng)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(yè)無塵室、芯片車間、手術室、高端凈化機和高端新風系統(tǒng)，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(wěn)定性好、耐用性強、壽命長等特點。但其最重要的優(yōu)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(shù)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(shù)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(huán)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(yōu)缺點，只要控制得當，都能產生作用。

　　負離子發(fā)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(tǒng)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(tǒng)

　　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(qū)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(tǒng)剛裝完就變成了了負壓系統(tǒng)。花了新風系統(tǒng)的錢，變成了排風扇系統(tǒng)的體驗。

　　新風系統(tǒng)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(jié)新風、排風風機狀態(tài)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(tǒng)整體的換氣次數(shù)，不是特別推薦。

　　新風系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)能提供濾網實時監(jiān)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(tǒng)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(yè)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(tǒng)中的過濾網

　　病房、特殊時期的人員集中區(qū)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(qū)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(fā)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(xù)在這種環(huán)境內以活躍形式生存。氣溶膠內的水分會蒸發(fā)，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(fā)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(huán)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。