选购指南房间选型与滤芯

HEPA 等级详解:H13、H14 和 0.3 微米到底是什么意思

关于 HEPA 滤网,几乎所有文章都把一件事说反了。盒子上那个效率,是在滤网最难捕捉的那一个粒径上测出来的——而比它更小的一切,滤网抓得更好,不是更差。

一张折叠式 HEPA 滤芯从空气净化器仓体里被取出来。

HEPA 是一个测试结果,不是一种材料

HEPA 的意思是高效空气颗粒物过滤(high-efficiency particulate air)。它不是一种布料,不是一个品牌,也不是一项技术。机器里面那个东西,是一层随机铺就的细纤维毡——通常是硼硅玻璃纤维,有时是熔喷聚丙烯——压到几毫米厚,再折成深褶,好让一大片面积塞进一个小盒子。HEPA 这个词描述的只是那层毡在测试台上表现如何,仅此而已。

这个区分是有实际作用的。同一卷滤材上裁下来的两片滤芯,可能因为压制密度不同、褶包灌封进边框时的仔细程度不同,而拿到不同的等级。而一台机器完全可以印着 HEPA 这个词,却对它的滤芯到底测到了哪个等级(如果有的话)只字不提。这里 12 款空气净化器中,有 4 款正是如此。

也值得一开始就说清楚这层毡做不到什么。纤维滤网捕捉的是颗粒。气体会像空气一样穿过去,因为一个气体分子只有零点几纳米——大约比滤网受测的最小颗粒还小一千倍。甲醛、溶剂蒸气和油烟味都是气体,去掉它们是另一种材料干的另一件活。那是 单独的一篇 。

最易穿透粒径

下面这句话你会在上百个论坛和相当多的商品页上读到:“HEPA 抓不住小于 0.3 微米的东西。”这是关于空气净化器被说得最多的一句话,而它完全错了。它错得还挺有意思,因为它把最难的情形误当成了极限。

把滤网效率对粒径作图,你得到的不是一道台阶——某个阈值以上全抓住、以下全放过。你得到的是一条 U 形曲线,或者说,穿透率上的一个倒扣的驼峰。对大颗粒效率极高,在 0.1 到 0.3 微米附近降到最低,然后对最小的那些颗粒又爬回极高。这条曲线的谷底叫最易穿透粒径(MPPS),对典型 HEPA 滤材、在典型迎面风速下,它大约在 0.3 µm。

在 0.3 µm 处报效率这个惯例之所以存在,正是因为那是最坏情形。在 5 µm 上取一个数字既好看又没用;在 MPPS 上取的数字则告诉你:别的地方都比这更好。当一片滤芯被标为 99.95%,那是它性能的地板,不是天花板。

0.3 µm 最难捕捉的粒径 过滤效率 0.01 µm 0.1 µm 1 µm 10 µm 颗粒直径 病毒 烟尘 PM2.5 花粉 HEPA 在 0.3 微米处效率最低,比它大或比它小都更好滤 —— 包括更小的。
效率对粒径。最低点在最易穿透粒径,约 0.3 µm;比它大和比它小,滤网表现都更好。PM2.5——印度和中国的空气质量指数所报告的那个指标——指的是 2.5 µm 及以下的一切,整个落在这条曲线容易的那一侧。

实际后果很大。一片在 MPPS 上标为 99.95% 的滤芯,对 0.01 到 0.05 µm 的颗粒通常好于 99.99%——而那个粒径区间里装的正是新鲜燃烧的烟炱、烹饪产生的纳米颗粒和机动车超细颗粒。那些是人们最担心的颗粒,也恰恰是滤网处理起来最轻松的。原因不是运气,而是另一种物理机制接了手。

一根纤维究竟怎样抓住一个颗粒

整条曲线的关键在于:HEPA 毡不是一张筛子。它纤维之间的空隙通常有几十微米宽——相比穿过去的颗粒简直是巨大的。如果过滤靠的是筛,那 HEPA 滤网连 10 µm 以下的东西都几乎拦不住,这个品类根本不会存在。它靠的是让颗粒碰到纤维,碰上就粘住不再走。这件事有三种发生方式,而它们各自偏爱不同的尺寸。

机制主导的粒径颗粒做了什么
惯性碰撞约 1 µm 以上气流绕过纤维,但颗粒太重转不过弯。它一路直行,撞上纤维。
拦截约 0.3 到 1 µm颗粒老老实实跟着气流走,但它那条流线从距纤维不到一个颗粒半径的地方经过,于是擦上去并粘住。
扩散约 0.1 µm 以下颗粒轻到会被空气分子撞来撞去。它以随机游走的方式偏离流线,一头撞进纤维里。
三种捕捉机制,以及各自主导的区间

扩散是让人意外的那一个,值得单独说一句。一个 0.02 µm 的颗粒质量小到单个空气分子撞上去都能给出明显的一脚。它不再沿着一条光滑的流线滑行,而是抖动起来——布朗运动——而且越小抖得越厉害。一个抖动的颗粒穿过滤网时扫过的空间远大于它自身直径,所以它碰到纤维的机会随着变小而急剧上升。在大约 0.1 µm 以下,越小反而越好抓。

现在这条 U 形曲线就自己解释自己了。1 µm 以上,碰撞在干活,几乎没有什么能过去。0.1 µm 以下,扩散在干活,同样几乎没有什么能过去。中间有一段,颗粒轻到无法靠惯性离开流线,又重到无法靠扩散游走出去,于是它就顺着气流漂过,唯一的被捕机会是拦截。那一段就是 MPPS,等级也就取在那里。

在许多现代滤材里,还有第四种机制与上述三种并存:烘进纤维里的静电荷,把本来会穿过去的颗粒吸住。它能在同样的风阻下抬高效率,这正是驻极滤材如何做到既高效又安静。它也会衰减——遇灰、遇油烟气溶胶、遇水都会。最后这一条正是为什么除非厂家说明可水洗,否则你绝不能去冲洗一片 HEPA 滤芯,这个话题在 使用成本 里还会回来。

真正有含义的等级:EN 1822

如果你想要一个背后站着定义而不是站着营销部门的等级,那就找 EN 1822 的等级。EN 1822 是欧洲关于高效过滤滤芯的标准,它的立身之本恰恰是这篇文章一路铺垫的那件事:它规定效率必须在被测滤材自身的 MPPS 上测量,而且是针对那片滤芯实测出来的,不是假定的。

等级MPPS 处效率这一族叫什么
E1195%EPA——高效空气过滤。不是 HEPA。
E1299.5%EPA。不管怎么宣传,仍然不是 HEPA。
H13整体 99.95%,最差点位 99.75%HEPA。消费级机器里常见的等级。
H14整体 99.995%,最差点位 99.975%HEPA。高一级,穿透率小十倍。
EN 1822 等级,就是滤芯上出现的那些写法

每个 HEPA 行里的两个数字,一个是整体值——把整片滤芯的迎风面平均——另一个是局部值,也就是用探头在那片迎风面上扫描、专门去找针孔、坏焊缝或压塌的褶时测到的最差结果。一片滤芯必须两项都过才算 H13,这就是为什么等级描述的是一片被造出来的具体滤芯,而不是一种纸。

北美的用法走的是另一套惯例——那里的“HEPA”一般指在 0.3 µm 处 99.97%,位于 H13 与 H14 之间;而由于 0.3 µm 接近多数此类滤材的 MPPS,落点其实差不多。两套惯例都不是关于整台机器的主张,它们评的都是滤芯。

“True HEPA”、“HEPA 型”,以及本站清单自己的标签

世界上没有一个叫 True HEPA 的标准。这个说法当初被造出来,是为了把真滤网和那些在 HEPA 一词开始卖钱之后冒出来的“HEPA 型”“99% HEPA”滤材区分开;而现在它被印在盒子上,仿佛它自己就是一个等级。它不是。“HEPA 型”更糟——那是一个专门造出来借词而不受测的说法,它可以贴在一片 E11 甚至更低的滤芯上。

这件事不用你凭信任接受,因为本站清单本身就是证据。12 台空气净化器,之间有八种写同一件事的方式。

等级字符串机器数它实际告诉你什么
HEPA H133 款一个真等级:EN 1822 下 MPPS 处 99.95%。
H132 款同一个等级,只是没写 HEPA 这个词。
HEPA2 款根本没有等级。可能是 E11 往上的任何东西。
H13 HEPA1 款第三次写同一个等级,两个词调了个位置。
HEPA H13 (sealed)1 款一个等级,外加这份清单里唯一一句关于滤芯周边风道的说法。
Green True HEPA1 款“True HEPA”不是标准,而且没给等级。
HEPASilent1 款一种过滤方式的品牌名。没给等级。
HyperHEPA H141 款H14——MPPS 处 99.995%——藏在一个品牌前缀后面。
本站清单里每一个 hepaGrade 字符串,原样照抄厂商的写法

数一数,画面就清楚了。12 款机器里有 7 款写出了 H13,用了四种不同的拼法。1 款写了 H14。剩下 4 款根本没提任何等级——它们说 HEPA、说 True HEPA,或者说一个商标。三家不同的厂商,把几乎肯定是同一个等级的东西写成了三种样子,而这条链上没有一个人觉得奇怪,因为这个字符串是文案,不是数据。

滤网再好,也只等于它周边那条路

HEPA 滤芯是有风阻的。这是固有的:让颗粒撞上纤维的那种致密纤维排布,同样让空气必须使劲才挤得过去。而空气和水、电一样,走阻力最小的那条路,滤芯偏偏又是盒子里被刻意做得阻力最大的东西。任何一道缝隙——一圈没坐好的密封条、一扇变形的塑料门、一个走线胶圈、一条从来没封过的接缝——都是一条阻力低得多的通路,而气流中不成比例的一部分会找到它。所谓密封滤网风道,就是那个说“不存在这种缝”的规格:滤芯被压在一圈连续的密封垫上,于是从脏侧到净侧的唯一路线只能穿过滤材。

这道算术很残酷,值得算一次。假设一台机器装着货真价实的 H14 滤芯,效率 99.995%,但有 1% 的气流从它旁边溜了过去。这 1% 原封不动地到达净侧,剩下的 99% 到达时已经损失了 99.995% 的颗粒。总穿透率是 0.01 加上一个可以忽略的余项,所以整台机器的效率大约只有 99%——比它的滤芯漏了五百倍,还不如一片装在完全不漏的仓体里的普通 H13。

这件事你在家测不出来,但你能找它的迹象。滤网门关上时是有明确的压紧感,还是只是“啪”一声扣住?旧滤芯拿出来时,边缘有没有一圈干净的、标出它密封位置的积灰痕?开了一个月之后,出风格栅上会不会落灰?这里 12 行中只有一行提到了密封,就是那个“HEPA H13 (sealed)”字符串。其余 11 行的沉默不是泄漏的证据——它只是没有人被问到这个问题的证据。

等级是这个决策里较小的那一半

在等级上花了两千字之后,诚实的结论是:在家里,等级是没那么重要的那个数字。单次通过效率决定进来的颗粒有多大比例从另一头出去。而房间浓度取决于房间里的空气每小时有多少被送进机器——那是风量,不是效率。

把这两个杠杆放在本站清单实际覆盖的量级上比一比。从 H13 到 H14,单次通过从 99.95% 提到 99.995%。从这里最慢的机器到最快的机器,是从 240 m³/h 到 600 m³/h,每小时穿过滤网的空气多出两倍半。在 99.95% 这个水平上,从出风口出来的空气已经可以算干净了;瓶颈完全在于房间里的空气多快能到那里。那就是 CADR 与房间大小 讲的东西,也是第一个该定下来的数字。

这也解释了选购工具拿等级做了什么。在过敏这条路径上, 空气净化器选购工具 会给任何等级字符串里出现 HEPA、H13 或 H14 的机器加分——而正如上面那张表所示,那是全部 12 款。等级字符串在这里区分不出任何东西,它也没有假装能。排序真正依据的是适用面积与你房间的匹配、CADR、22 dB 到 35 dB 之间的睡眠档噪音、你要不要 App、你的预算,以及滤芯成本档位。

如果你还在这个决策的开头而不是结尾, 如何挑选空气净化器 会把等级放回它在那四五件真正决定这笔购买的事情中该待的位置——而 使用成本 讲的是,今后三年把那片滤芯喂饱要花你多少钱。

读者常问

HEPA 滤网能抓住小于 0.3 微米的颗粒吗?
能,而且比抓 0.3 µm 的还好。在大约 0.1 µm 以下,布朗运动让颗粒偏离气流并撞上纤维,所以粒径越小效率越高。0.3 µm 这个数字是最难的情形,被刻意选作定级点。
家用值得为 H14 多掏钱吗?
很少值得。H14 把单次通过的穿透率从每一万个 5 个降到每十万个 5 个,而这与“房间里的空气到底多久才穿过机器一次”相比根本看不见。先把钱花在风量和适用面积上;本站清单里只有一款是 H14,而它在两个市场都是最贵的。
“True HEPA”比普通“HEPA”更好吗?
两个说法都不是标准,所以这个比较没有意义。两者都是营销。EN 1822 下的等级——H13 或 H14——是这类主张里唯一背后有测试的版本,而这里 12 款机器中有 4 款根本没给出等级。
能洗 HEPA 滤网来省钱吗?
不能,除非厂家明确说那片滤芯可水洗。水会让细纤维结构塌陷,并带走许多现代滤材所依赖的静电荷,所以洗过的滤网看着干净、性能却差得多。可水洗的前置滤网是另一个零件,本来就该清洗。
密封滤网风道在实际中改变了什么?
它强迫全部空气穿过滤材,而不是放一部分从旁边溜过去。如果 1% 的气流绕过一片 99.995% 的滤芯,整台机器的效率就只有大约 99%——还不如一片装在不漏仓体里的低等级滤网。