2023/8/22

DIY新風機優化(9)優化效果檢驗—連續5夜監測臥室PM 2.5及二氧化碳濃度

前情:DIY新風機優化(6)門窗縫隙安裝密封條並實測對新風機風量的影響

最近忙,3月初就已經得到數據了,一直拖到現在才分享...

除了濾網支架還沒弄之外,新風機優化告一段落後,就來檢驗一下成效。

測試時間是2023年三月初,測試環境如下:

2房2廳50平方米,室內2人,全戶門窗緊閉。無管道新風機裝在陽台,從客廳落地窗進氣,進氣量206 CMH,平均每人獲得103 CMH的通風量,沒有安裝及啟用任何負壓排氣扇。

小臥1人,關門睡覺,使用通風扇從客廳進氣。大臥1人,關門睡覺,但留10公分寬的門縫通風。大臥、小臥的有效通風量可能不一樣。

維天空氣大師2多功能空氣品質監測儀放在大臥床頭,從上床睡覺開始紀錄室內空氣品質,直到睡醒為止,連續測量6晚整夜臥室空氣品質,共29606個讀值,結果摘要如下:

PM 2.5平均值0、最大值0 (μg/m³)
PM 10平均值0、最大值1 (μg/m³)
甲醛平均值0.01 、最大值0.08 (mg/m³)
VOCs平均值0 、最大值0.05 (mg/m³)
二氧化碳平均值499、最大值569 、最小值453(ppm)

PM 2.5整夜歸零、PM 10則偶爾跳到1,只show第一夜數據:


VOCs傳感器暖機後就整夜歸零,甲醛則維持在0.01 mg/m³,也只show第一夜數據:


整夜溫度變化都不到一度,第二晚後半夜有幾個突起,是因為失眠,拿起檢測儀來看,影響了讀值:


整夜相對濕度變化在10%以內,第二晚後半夜幾個突起,也是因為拿起檢測儀來看,造成讀值飆升。


比較有趣的是二氧化碳濃度變化,每夜都不一樣:


推測這種差異的成因可能與當夜睡眠深度有關,第一第二夜嚴重失眠,幾乎都在半夢半醒之間,第四第五夜睡的熟、睡的長,臥室二氧化碳濃度也比較低。另外空氣具有流體的混沌特性,初始條件的微小差異,例如室外風向、溫度等等,也都可能是濃度差異的成因。

依據ASHRAE期刊論文的資料,人在睡眠時二氧化碳生成速率會降到0.2 L/min (0.012 CMH):

城市夜晚室外二氧化碳濃度約400 ppm,每人通風量103 CMH的話,依上次介紹的公式計算室內二氧化碳平衡濃度約516.5 ppm,非常接近6晚實測的平均值499 ppm,可見用公式對預估室內二氧化碳濃度,是相當準確的。

結論:新風機優化後,通風量從每人89 CMH上升到 103 CMH,增加15.7%,室內二氧化碳濃度理論上只會降低4.5%,但實測發現臥室平均值從701 ppm降到499 ppm,大幅降低14%,臥室二氧化碳濃度在入睡後整夜的變動範圍原本在660~736 ppm,優化後則降低到453~569 ppm之間,也是明顯改善。至於為什麼效果會優於理論預期,仍不清楚。

對通風效果提昇貢獻最大的應該是風管與消音器從6寸改為8寸,其次是臥室以外門窗縫隙的密封加強。到此,個人認為寒舍這套DIY新風機的空氣淨化效果與通風換氣效果可能已經好過許多豪宅的全熱交換器,沒有再繼續改善或監控的必要,也就是說不玩了,就這樣用到老吧。

PS:這套DIY新風機的成本,以使用人數下去均攤的話,裝機成本每人約6000元,耗材成本每人每年約1000元。電費的話,24小時連續運轉全年耗電63度,約170元,而夏季加開變頻冷氣則會讓每月平均用電增加182度,每月頂多就多600元而已。

還有大家別再聽信廠商說沒裝負壓排氣扇會影響通風效果了,擺在眼前的數據已證明單向流新風機的通風效果只受進風量影響,裝了負壓,只會降低室內正壓與新風機的空氣淨化效果而已,好處不大。

個人認為只有在房屋氣密性高到會嚴重抑制新風機的進氣量時,例如全戶門窗使用高級氣密窗、或者沒有窗縫可供排氣的房間,才需要加裝負壓來排氣,否則一般住宅的門窗縫隙、排油煙機煙管、浴室抽風機風管、排水管等等在正壓環境下的總排氣量,隨便都能超過500 CMH,不會有排氣不足、通風不良的問題。

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下集:DIY新風機優化(10)濾網支架試作

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