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2026/3/29

為什麼消費者很難評估HEPA或靜電濾網的品質?

在選購濾網時,什麼是好貨,什麼是爛貨?消費者從外觀根本無法判斷。那麼要如何評估濾網品質呢?

HEPA與靜電濾網的主要功能就是過濾(攔截)空氣中的細懸浮微粒,因此評估濾網品質時,可以考慮三種情況:

1. 表面風速相同、濾網厚度相同時,過濾效率(E)越高或者穿透率(P)越低,代表濾網品質越好,計算公式如下:

$$\text{E} = \left( 1 - \frac{\text{過濾後微粒數量}}{\text{過濾前微粒數量}} \right) \times 100\%$$

$$\text{P} = \left(\frac{\text{過濾後微粒數量}}{\text{過濾前微粒數量}} \right) \times 100\%$$ 

題外話,從以上公式可以推導出過濾效率為E的濾網,如果使用n層時,總過濾效率為:

$$E_n = 1 - (1 - E)^n$$

不過,在實際使用情況下,總過濾效率會略大於以上公式計算所得理論值,因為濾網疊加使用時,會降低表面風速,每一層的過濾效率還會略為提高。

 

2. 表面風速相同,但濾網材質與厚度都不同時,比例係數k越高越好。k值高,代表每克濾材捕集微粒的能力越好。

$$k = \frac{-\ln(P)}{W}$$ 

其中P是穿透率(%),W是濾網重量(gsm,也代表厚度)。

舉例,假設表面風速相同,A濾網厚度 45 gsm,過濾效率 20%,B濾網厚度 90 gsm,過濾效率30%,那一個濾網品質較好?這時只能計算k值來比較。

濾網規格A 濾網B 濾網比較結果
 厚度 (gsm)    4590 B 是 A 的 2 倍厚
 過濾效率 (E)   20%30% B 看似較強
 比例係數 (k) 0.00496  0.00396  A 比 B 高出約 25%

從k值可以知道A濾網品質更好,因為如果把A濾網疊到同樣都是90gsm,他的過濾效率會是36%,高於B濾網的30%。

在實際使用情況下,濾網厚度不同的時候,通常也會影響濾網表面風速,導致變量更多,所以業界會使用「品質因子」來適用真實場景,也就是第三種情況:

3. 濾網表面風速不同、材質不同、厚度不同,濾網的品質因子越高,代表濾網品質越好。

$$品質因子Q_f = \frac{-\ln(P)}{壓損}$$

其中P是穿透率(%)。

所以如果要準確測量\(Q_f \),除了粒子計數器、風速計,還需要壓差計甚至是穩定的發塵源(如鹽霧或油霧發生器),如果要搭建一套符合 ISO 16890 或 ASHRAE 52.2 標準的測試系統,包含風道、環控室與軟體,最低門檻粗估也要百萬台幣以上,這對普通消費者來說,完全不可能。即使委託紡織產業綜合研究所(TTRI)或工研院(ITRI)進行ISO 16890檢測,單次費用也高達數萬元。

因此一般消費者最多也只能使用第一種情況的公式,購買粒子計數器並盡量在相同風速、相同濾網厚度下測量過濾效率,但多少還是會有誤差,準確評估太難了,光風速一個變因就很難控制。

至於大部分沒有粒子計數器的消費者,不建議購買副廠HEPA,因為對於濾網品質完全無法評估,這種巨大的資訊落差,就是廠商的利基,因為即使賣的是劣質品,也沒人知道。 例如5年前本人也買過標榜H13的爛濾網:

EC直流無刷管道扇加小米濾網DIY室外新風機(一) 

2026/1/20

副廠HEPA濾網的氣密條會漏風...

去年買的副廠濾網,不但氣密條很薄,而且過濾效率不到95%,只能拿來裝在室內的350 X50S空氣清淨機上使用,榨取剩餘價值,但經過一年,拿出來清理棉絮時,竟然發現頂部黑色氣密條會漏風,所以吸附了一圈白色棉絮:



推測氣密條漏風原因:

1. 厚度太薄導致迫緊不足(太鬆)。

2. 使用不閉孔的低密度海綿。

這個缺點如果出現在空氣清淨機上,是無傷大雅的,但對新風機的過濾效果可能有不小影響。 

 

2025/12/15

為什麼HEPA與靜電初效濾網的過濾效率會慢慢衰退?

AI可以提供的知識實在太豐富...最近問了gemini-2.5-flash-preview-09-2025一個問題:

請問聚丙烯熔噴駐極體,在保存良好的情況下,其靜電力仍隨時間衰減的主因為何?

答:

這是一個非常專業且精確的問題。聚丙烯(PP)熔噴布(Melt-blown Nonwoven)製成的駐極體(Electret),即使在保存良好的情況下,其表面靜電勢(Surface Potential)或電荷密度(Charge Density)仍會隨時間衰減,這個現象背後的主要原因並非單一因素,而是多種物理和化化學過程的疊加作用。

以下是導致聚丙烯熔噴駐極體靜電力衰減的幾個主要機制,通常被稱為「電荷鬆弛」(Charge Relaxation)或「老化」(Aging):


駐極體靜電力衰減的主因

1. 內建電導率(Intrinsic Conductivity)與電荷遷移(Charge Migration)

聚丙烯雖然是優秀的絕緣體,但它並非完美的絕緣體。聚丙烯材料本身具有非常低的體積電導率(Volume Conductivity)。

  • 離子雜質與自由電子: 在製程中或材料內部不可避免地存在極少量的雜質(如催化劑殘留物、水分、或其他添加劑),這些雜質會產生極微量的可移動離子或自由電子。
  • 電荷洩漏: 這些可移動的載流子會在駐極體內部的電場作用下緩慢移動,與注入或捕獲的電荷進行中和(Recombination)。這導致駐極體內部的電荷緩慢地通過材料本身洩漏掉。

2. 陷阱釋放與去陷阱化(Trap Release and Detrapping)

駐極體的電荷主要儲存在材料結構中的「陷阱」(Traps)位置(如晶格缺陷、分子鏈末端、或非晶區與晶區的界面)。駐極體的穩定性,很大程度上取決於這些陷阱的「深度」。

  • 熱運動(Thermal Agitation): 即使在室溫下,材料的分子仍持續進行熱振動。這種熱能有足夠的能量使儲存在較淺陷阱(Shallow Traps)中的電荷逃逸出來。
  • 淺陷阱電衰減: 逃逸出來的電荷會遷移到相反電荷的區域或材料表面,導致電荷密度降低。這通常是駐極體在保存初期(數天到數週)靜電快速衰減的主要原因,因為淺陷阱中的電荷會優先釋放。
  • 空間電荷效應: 釋放出來的電荷可能會聚集在材料內部,形成內部空間電荷,反而削弱了原有的駐極體電場。

3. 環境交互作用:表面電導率與水分子吸附

儘管您提到是「保存良好」的情況,但環境中微量的濕度仍然是影響駐極體衰減的關鍵因素。

  • 水分子吸附: 聚丙烯是疏水性材料,但其表面(特別是熔噴纖維的高表面積)仍會吸附微量的水氣。水分子是極性分子,且可以溶解空氣中的離子雜質(如塵埃、二氧化碳等),形成具有導電性的薄層。
  • 表面電導率增加: 這層微導電層大幅增加了駐極體表面的電導率,使得注入的表面電荷能夠透過這層薄膜迅速中和或擴散。
  • 極化電荷中和: 即使是儲存在體積內的偶極子電荷,其產生的外部電場也會被表面洩漏的傳導電荷迅速屏蔽。

4. 偶極子鬆弛(Dipole Relaxation)與分子鏈運動

對於某些駐極體(雖然PP主要是空間電荷型駐極體),電場誘發的分子極化作用也會產生電荷。

  • 玻璃轉化溫度(Tg): 聚丙烯的玻璃轉化溫度約為 0°C 到 -20°C。雖然室溫高於其 Tg,但低於熔點(約 160°C)。在室溫下,聚丙烯的分子鏈段仍會進行微小的運動。
  • 極化衰減: 如果在駐極化過程中形成了穩定的分子偶極子(通常是通過添加特殊的極性組分實現),這些偶極子會隨著分子鏈段的微布朗運動(Micro-Brownian Motion)而緩慢地隨機化,導致宏觀極化強度減弱,靜電場衰減。

5. 化學與結構變化(長期衰減)

在極長期的保存下,材料本身也會發生細微的結構或化學變化。

  • 氧化與降解: 儘管聚丙烯穩定,但緩慢的氧化反應會改變材料的分子結構,影響陷阱的深度和密度,進而改變電荷的穩定性。
  • 結晶結構變化: 熔噴PP具有較高的非晶區比例。長期保存可能會導致材料內部結構發生極緩慢的弛豫或結晶度的微小變化,從而改變電場分佈和電荷儲存的環境。

總結:靜電力衰減的根本原因

聚丙烯熔噴駐極體靜電力衰減的根本原因在於熱力學傾向於最低能量狀態。注入的高能量電荷狀態是非平衡態,物理系統總會趨向於中性、平衡的低能量狀態。

無論保存條件多麼優越,只要環境溫度不絕對為零,材料內部的熱能(導致電荷釋放與分子運動)和微小的電導率(導致電荷中和與遷移)就無法完全消除。

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另一個大語言模型,除了說明原因,還提出了實用的預防措施與參考文獻:

建議的預防/緩衝措施

方法原理操作要點
低濕度封閉儲存抑制水分吸附,提升表面電阻率使用乾燥箱、真空包裝或氮氣充氛。目標:相對濕度 < 0.2 %(R.H.)
表面覆蓋防靜電層形成高電阻或防漏層抛光/噴涂薄薄的 氟聚合物矽氧烷防潮層,但需確保不破壞原有電荷結構。
避免金屬接觸防止瞬時電荷放電使用塑料或木製容器,避免直接金屬接觸;若必須接觸,選擇 不導電的塑料夾具
溫度穩定減少熱激活的驅動力儲存於 恆溫(20 ± 1 °C) 環境,避免日常溫度波動。
避光抑制光誘導產生額外極化缺陷在暗處或使用不透光容器存放。

參考文獻(可自行進一步閱讀)

  1. Kim, J.H. et al. “Electrostatic charging and charge dissipation in polypropylene nonwoven fabrics.” Polymer 2021.
  2. Li, X. & Wang, H. “Charge stability of electrospun nanofibers under ambient conditions.” Advanced Materials 2022.
  3. Schulz, M. et al. “Mechanisms of charge decay in polymeric electrostatic filters.” Journal of Electrostatics 2020.

 

 

 

 

2025/11/24

清和巽小米副廠HEPA濾網過濾效率實測

 一直在找高品質的副廠濾網,淘寶清和巽據說使用了日本東麗濾紙,因此9月購入清和巽的小米濾芯母嬰版,使用碳棉取代活性碳顆粒,不反酸,無碳塵。

海運直送,含運約台幣600元,不貴~

到貨,硬紙箱:

裡面有密封袋,上面有Toraymicron字樣: 

說明書上寫「全線過濾器產品堅持只使用東麗濾材生產」:


外觀:

最內層是硬質塑膠網,支撐力很好,濾芯很堅挺,不容易變形:

裡面有一層夾碳布,沒有活性碳顆粒,所以底部很乾淨,沒有碳塵:


今天空氣不算太糟,但怕網友等太久,就來測一下過濾效率:

 小米濾芯與風機口徑一樣都是20公分,所以固定後,直接繞一圈遮蔽膠帶(白色)作氣密:

使用的測量器材是上次DIY的裝置:

DIY濾網過濾效率檢測儀(6)snaildream靜電濾網實測 

然後請chatGPT幫我修改源代碼,本來要跑5分鐘才能看到一次平均值,改成直接顯示實時數據,每一秒都有最新數據,室外的顆粒數(0.3 μm)如下:

最低風速下(風量估計約150 CMH),新風機室內出風口的數據如下:

都是0,連計算都免了,過濾效率就是100%,完勝之前買過的所有副廠濾網,廠商說使用日本東麗濾紙,可信度很高!運送採用硬紙箱,幾乎找不到什麼缺點,甚至比原廠還棒,因為原廠濾網填充活性碳顆粒,有碳塵問題。

相關文章:

DIY新風機近況以及康诺净副廠濾網實測 

 

2025/2/20

DIY新風機近況以及康诺净副廠濾網實測

去年最後一顆352 X50 H050L原廠濾芯用完後,為了不浪費,索性拿上回買來測試的小米4 pro原廠濾網來用,現況如下:

但因濾芯較小顆、壽命短,用不到一年,0.3μm粒子過濾效率就降到95%,該換了。此外也因濾芯小,風阻高,風量沒原廠濾網大,所以開啟抽油煙機時,新風機風量不足,室內會形成微負壓,造成室內PM 2.5濃度上升。

這次要換什麼濾芯呢?352 原廠濾芯H050L停產,上次買的副廠濾芯效果不佳,還不死心,又買副廠濾網來碰運氣。這次挑選了最貴的康诺净副廠濾網,一次買兩顆,特價+滿99含運,每顆總成本101 rmb:


紙箱厚度還行,沒有變形與破損:


這回連最內層的鐵網都省了,雖然可降低重量及運費,但可能造成濾芯的支撐能力降低(容易變形,產生局部不過風的情況):

還有就是氣密條太薄,高度也不夠,可能影響氣密效果:


 

秤了一下,一顆850g, 一顆908g,不太妙,差很多...


挑選空氣很差的日子上機實測,用上次DIY的濾網過濾效率檢測儀測量0.3μm粒徑的過濾效率:

結果比培菁副廠濾網更慘,908g的那顆在200CMH的風量下過濾效率只有94.2%(連續測量15分鐘平均值),850g那顆更低,只有91.6%(連續測量60分鐘平均值),作為對比,352原廠H050L H13濾芯是99.9%。

因為一時也找不到濾網,所以就先拿908g的那顆頂著用,加上兩層snaildream靜電初濾,整機過濾效率才勉強達到98%😢 

至於為什麼我不買原廠H13濾芯?雖然不貴,但原廠濾芯只有活性碳複合濾網,活性碳顆粒在運送途中彼此碰撞,是會產生粉末然後被風機吹出來的,證據請見這顆用了幾個月的小米4 pro原廠濾網,在濾網內底部可以明顯看到活性碳的粉末:


對於買不到高品質濾網的情況,心中有兩個對策:
 
1. 接受自己所生活的塵世,容許5%的細懸浮微粒進入身體,畢竟很多人在100%的環境下工作生活一輩子,也沒生病哩(如果過去世殺業少,此世即使環境惡劣也不太會生病)。
 
2. 徹底告別中國的HEPA濾紙,轉向尋找日本東麗、美國HV等大廠濾紙。
 
因為本人業障重,容易生病,加上有癌症家族史,所以還是再找找看吧。 

後記:
 
使用副廠濾網,在霧霾天時,室內PM 2.5讀數約1-2,幾乎可以完勝所有空氣清淨機:


 

2023/11/29

幫朋友DIY陽台型新風機(1)副廠HEPA選用及簡測

最近朋友新居落成,家裡甲醛濃度頗高,想裝新風機,我說可以先DIY一台臨時的給他應急,再慢慢考慮後續工程。

首先是買HEPA,結果發現352 x50/x60原廠H13純濾HEPA都沒賣了(型號是H050L、H060L),淘寶跟京東自營店都沒有,只剩下有活性碳的標準濾芯:

其實標準款價格也不貴,但活性碳卻是沒必要的,除了使用後期可能發酸,濾芯較重也會增加不少運費, 於是就想買副廠的來碰運氣。

挑了培菁的純濾版:

 

會買是因為他有出示濾紙檢驗報告:

標示等級Merv17、H13,本來想說先買一顆回來測測看,結果不小心買了2顆,總價212.4人民幣(約台幣937元),兩顆毛重4.11kg,官方集運費用約187台幣,還被海關抽了稅,最後每顆含運含稅成本約600元,約原廠濾網的一半價格。

到貨,兩顆綁一起出貨:

紙箱不薄,都沒壓到變形:

重量1405克,比原廠純濾版HEPA少了300克左右:

鐵網比較細:

接著來測最重要的過濾效率,室外0.3 μm(>0.3 μm)顆粒物3792個/0.1L:


 
使用原廠HEPA(已服役1.5個月),新風機出風口顆粒物數量穩定在個位數,>0.3 μm顆粒物的過濾效率約99.8%:

換上培菁副廠HEPA:

新風機出風口>0.3 μm顆粒物的數量會在81~219個之間跳動:

平均(n=8)是155個/0.1 L,>0.3 μm顆粒物的過濾效率約95.9%,對應的濾網等級應該是E11/Merv16,商家虛標,又被拐了,看在價格便宜的份上,將就點...或者是裝在空氣清淨機上用...

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2023/10/17

新風機更換濾網時機

今日因境外污染移入,南部空品不佳,測量室外PM 2.5濃度超過70。


室內PM 2.5則出現個位數,新風機進氣口讀數也是個位數,不是0,顯然是該換濾網了。

拆下舊濾網,用了大概10個月:

 

拿了一個在352 X50S空氣清淨裡面用了2年的HEPA,雖然還很白,但換上之後更糟,新風機進氣口PM 2.5讀數竟然超過10,顯然靜電駐極已衰退。再換一個全新未拆封的濾網,進氣口與室內PM 2.5讀數才又重新歸零。

心得:

1. 新風機濾網的更換時機有二:進氣PM 2.5濃度不是0,或者室內聞到濾網的異味時。

2. HEPA不能放太久,要換濾網的時候再買即可。

2023/1/2

DIY新風機更換HEPA濾網

DIY新風機雖然過濾效果還不錯,還能維持室內pm 2.5讀數為零,但出風口已經有明顯灰塵味,決定更換HEPA。算一算,竟然已經使用了334天,比上一顆309天還持久。

濾網頂部很髒:

這顆淘寶買的HEPA,運送過程中被擠到變形,雖然用手扳回來,但顯然這種損害是不可逆的,濾芯如果變形,兩片濾紙貼合在一起,就無法通氣,造成大面積的「白斑」:


 

翻開濾芯,白斑只在外側,濾芯深處沒有受到影響:


 

濾紙表面沒有可見的髒汙,灰塵似乎是透進去的,應該是大顆粒污染物都被初效濾網先濾掉了。

等庫存用完,可能會改用國內能買到的小米4 pro濾芯,才能避免海運導致濾網變形的風險。最後突然想到,有廠商莫名其妙把濾芯染成灰色販售,是不是要防止消費者使用後發現生產或運輸過程導致的濾網瑕疵(不通氣的白斑)?


 

2022/2/3

FFU 超大HEPA DIY室外型新風機(計畫終止)

由於現役的DIY新風機濾網小、壽命短,且需頻繁更換初濾,所以打算再DIY一台。

這次想達成的目標:

1. HEPA壽命至少兩年以上。

2. 即使在冬天,初效濾網每個月或更長時間更換一次即可。

3. 進風分兩路,這樣臥室關門也沒關係。

4. 繼續降低耗材成本。

5. 二氧化碳濃度希望壓到550 ppm以內。

6. 與空調對接,成為新風空調。

HEPA選用工業無塵室FFU HEPA,這應該是目前世界上產量最大、單位面積最便宜的HEPA。而且規格統一,完全不用擔心停產問題。

單價與352 X50 H050L差不多,但展開面積可達16 ,是H050L的4倍。 等級H14,雖然令人懷疑,但如果一次用上兩層,效果總不會太差吧?


初步設計圖:

 

這次打算使用多層濾網(初濾+HEPA+活性碳或夾碳布+HEPA),如果風機推不動兩張HEPA,再拿掉一張即可。 由於濾網面積大,使用時擔心出現一種情況:濾網效率還很高但已攔截許多灰塵導致出風有味道,因此加上活性碳或夾碳布,希望延遲出風口出現灰塵味道的時間。

活性碳打算用這種可以自行填充的,比較環保、省錢,不過還沒找到FFU大小的。

 

進風方式:

這次打算找鋁門窗店訂製落地的窗戶擋板,會比塑膠擋板牢靠許多。

 

2022/11/3後記:考慮到HEPA容塵量越高,使用的後期吹出來的灰塵味可能越重,DIY新風機若改用超大面積的HEPA雖然可以延長更換時間,但可能後期會有異味問題,因此放棄了這個想法。

2023/1/24補記:在新风知识科普 篇一:从张大妈原创来看新风机的进化史&家用新风机解析和推荐一文中,率先使用FFU DIY新風機的大神提到了實際使用FFU HEPA的缺點,印證了我的猜想: