长方体：比框扇更好的DIY空气净化器
我喜欢基于箱式风扇的空气净化器。它们价格便宜，制造琐碎，世界各地的人们都做过实验以证明它们的实际作用。
尽管如此，箱式风扇净化器有两个缺点：它们会产生大量噪音，并且会消耗大量电能。
我已经做过一些实验，使用相同的过滤器，将其与基于箱式风扇的净化器进行了比较。这是一个摘要。
少了对所有事物都比较好，除了干净的空气传输率（CADR）。半衰期是在31m³的房间内计算得出的。电力成本假设每天以1 kWh的价格运行24小时/天= 0.13美元。
如您所见，长方体在噪音和耗电量方面有很大的改善，而成本，构造难度和IED相似性方面的回归却很小。长方体尤其安静，非常安静且节能。偶然地，它还可以更好地去除颗粒。
空气净化器将空气推过过滤器。如果您曾经构建过基于箱式风扇的空气净化器，则会注意到，一旦安装了HEPA过滤器，吞吐量就会急剧下降。如果使用弱风扇，则几乎不会吹出任何空气。
大风扇：保持相同数量的过滤器，但运行更大/更快的电动机以更快地推动空气通过过滤器。
大过滤器：保持相同的风扇，但并行安装更多的过滤器。这将降低它们各自的压力，意味着更多的总气流。
如果我们想安静，节能，那么选择是明确的：使用相对较弱的风扇，但要有较大的过滤器表面积。
使用更多的过滤器会带来较高的前期费用-过滤器不是免费的。但是，随着时间的流逝，这笔额外的费用将消失。如果每个过滤器在需要更换之前都能去除固定量的微粒，则使过滤器数量加倍意味着更换间隔也加倍。
四个HEPA空气过滤器，每个约32厘米x 22厘米，厚5厘米（全部70美元）。
直列式管道增压风机是相当弱的风机，通常用于帮助饲养室或抽油烟机。直列式管道风机的性能可能更好（请参见讨论），但成本更高。我买的那台机器的额定速度是每分钟约12立方米空气。
如果需要，可以使用不同大小的过滤器和风扇。重要的是，风扇的直径小于过滤器的直径（20.32 cm <22 cm）。泡沫块还必须至少与过滤器的匹配尺寸一样大。我只是用了风扇运来的泡沫。
取四个过滤器，并将它们组装成垂直结构。小心对齐边缘，如在中间看到的那样，两侧稍微在另一侧“内侧”。
在过滤器柱的底部切一块泡沫至正方形大小（我用胶带粘在所用泡沫的一个孔上。）将其放在底部。
为此，我将过滤器放在泡沫的顶部，用铅笔画出形状，然后用剪刀剪开泡沫。您可能会想使它变大并在必要时进行修整。它应该牢固地安装在滤网上。
严格来说，您也可以跳过此步骤。我是在早期版本中做到的，这还可以。但是，这增加了很多稳定性，即使净化器不在平坦的表面上也能正常工作。您也可以用其他材料代替泡沫。
切下另一块泡沫，以便在将风扇固定到位的同时从下方支撑风扇。它应该足够大，以使该部分位于过滤器的顶部。
如您所见，泡沫缺少一个角，我通过粘在一块纸板上来解决了这个问题。
将风扇+泡沫放置在过滤器的顶部，其方向应使其向上吹出空气，并通过过滤器吸引空气。
就是这样，您就完成了。顶部仅靠重力握住，如果打开则加压力。您显然可以使它更稳定或更美观，但我想专注于真正易于构建的设计。
唯一的重大成本是风扇（30美元）和过滤器（4美元70美元）。这比盒装风扇设计要贵一些，后者的风扇价格为19美元，而您只需要2或3个过滤器即可。但是，如上所述，从长远来看，额外的过滤器成本会平均下来，因为需要将其更换频率降低一半。
我在一个约31立方米的房间里进行了实验。为了产生烟雾，我切下了5张信用卡长的香，将它们放在桌子的一端。在桌子的另一端，我放了一块平板电脑，它拍摄了粒子计数器和秒表的延时录像。然后，我手动录制了该视频中的测量结果。
净化器（箱式风扇或长方体）位于离粒子计数器约一米的地面上。
作为比较，我将三个相同的过滤器连接到了箱式风扇上（实际上是相同的过滤器）。
这是长方体的结果。注意，y轴是对数的。直线表明颗粒正在以指数速率减少。
您会注意到两件事。首先也是最重要的是，长方体图的斜率更陡。这表明性能更好。
其次，粒子在长方体处以更高的值达到峰值。我相信这是因为香气位于桌子上的粒子计数器附近，而净化器则位于2m以外的地板上。如果空气没有受到干扰，则需要一段时间才能使烟雾飘浮在净化器上，并且实际上可以开始执行任何操作。但是，箱式风扇会产生很大的风，烟雾立即散布在房间周围，因此箱式风扇净化器实质上是“抢先一步”。
虽然风似乎在这里有所帮助，但在其他情况下可能会有害。我将在下面进行更多讨论。
上图中的y轴是对数的。从虚线可以看到，这些直线非常适合。如果每分钟清洁一定量的空气，这就是我们所期望的。
每条曲线的虚线表示形式为y = a×bᵐ，其中y是微粒含量，m是分钟数，a和b是常数。
我们可以将这种类型的拟合转换为半衰期：在31m³的房间中运行时，净化器需要清除空气中一半颗粒的分钟数。那就是分钟数m，使得bᵐ= 0.5。我们可以将这个方程求解为b = log（.5）/ log（b）。
评估净化器性能的一种常用方法是清洁空气输送率（CADR）。如果从净化器出来的空气中的颗粒物为零，那么这就是每单位时间的空气量。
上面的拟合形式为y = a×bᵐ。这意味着微粒的数量每分钟下降b倍。
这是我计算CADR的方法。请注意，如果净化器在总体积为（全部空气）m³的房间中在一分钟内提供（净化空气）m³的清洁空气，则房间中的颗粒物将下降约两倍。
我测量了进行这些测量的房间的尺寸。我估计是31立方米。据此，我计算出每个净化器的CADR和速度为CADR = 31×（b-1）。下表列出了CADR汇率。
多伦多大学的最新研究还测量了类似的箱式风扇净化器的CADR。它们的测量速度约为92ft³/ min。 （他们没有给出数字，但是有一个图形CADR = 100高130像素，盒子风扇高100像素。）这确实可以接近我对76.6的估计。由于房间尺寸的粗略估算，我将数字置信区间为20％。另外，我使用3个HEPA过滤器，而不是单个MERV 13过滤器，因此没有理由认为真正的性能是完全一样的。
我使用手机上出色的phyphox应用程序从2m远处测量了噪声。我没有校准测量值，因此绝对值值得怀疑，但相对值应该可以。我估计的是制造商声称的盒装风扇噪音水平的绝对值。
整体噪音更低（值得注意的是4 dB），但真正的优势在于低功率运行时。长方体刚好高于整个房间中明显的阈值，类似于安静的冰箱。即使是低迷的Box风扇也足以使谈话或听音乐变得不太愉快。
我使用标准功率计测量了每个风扇转速下每个净化器的耗电量。我通过使用美国平均电费0.13美元/ kWh并假设净化器全天候运行来估算年度电费。世界各地的费用从大约1/3（埃及）到大约3倍（德国）不等。
顺便说一句，我以前从未注意到这一点：如果设备消耗X瓦，那么连续运行一年，以美国平均电价计算，其成本要高出X倍。发生这种巧合是因为
我使用的风扇的额定空气流量为12m³/ min。但是，CADR仅为该值的1/4左右。原则上，这表明添加更多的过滤器（也许更多的过滤器）可以使过滤性能提高四倍。
箱形风扇比长方体有四个优点。它们甚至更容易构建。它们可以使用更大范围的过滤器。他们的前期成本较低。最后，您可能已经有一个风扇迷，或者在大街上发现一个风扇。额外的直列管道增压风扇不太可能掉进您的腿上。
那么什么时候一个长方体值得呢？我认为，如果您只是想短时间运行而又不介意噪音的话，那么箱式风扇可能还不错。但是，如果您要长期运行Cuboid，则效果会更好。
衡量净化器质量的一种方法是每单位电能消耗的净化空气量。我们可以通过将CADR除以功耗来实现。得到以下结果：
长方体在任何地方的性能至少要好2.4倍，但在低电量运行时要好3.5倍。此设置与箱式风扇产生的噪声多27 dB（约500倍）相同。
箱形风扇产生的气流比长方体大得多，同时过滤性能略差。那是因为它推动的大量空气没有通过过滤器。这是好事吗？
我们可能会更笼统地看这个问题。假设您有一些空气净化器。在同一房间内添加高速风扇是否有帮助？
为了回答这个问题，我们必须考虑两个问题：（1）净化器与烟源的距离有多近；（2）您与烟源的距离有多近。
如果烟雾靠近净化器，但距离您较远，那么您希望将多余的气流减到最少。这使净化器最有效，并尽可能使微粒远离您。
如果烟雾靠近您，但远离净化器，则您需要大量气流。这样可以减少您附近的烟雾浓度，并使净化器尽快采取措施。 （这是我在这些实验中意外创建的情况。）
在其他情况下，实际上还不清楚。 （让我知道您是否有令人信服的论点。）
如果烟雾靠近您和净化器，好处是气流不清晰。我的直觉是气流很好，因为它可以减少您呼吸的颗粒物的峰值浓度。但是，这也使空气净化器的效率降低。也许这并不重要吗？
如果烟雾远离您和净化器，但是您离净化器很近，那么减少气流意味着净化器可以在您周围形成一种保护性气泡。感觉好吗？
如果烟雾离您很远，但您离净化器很远，那我想这没关系吗？添加风扇可以使净化器的启动速度更快，但是也意味着您可以更快地接触到颗粒。在这种情况下，气流似乎只是“向前推动时间”。
长话短说，气流有时是有益的，有时是有害的。最好的办法是有一个单独的风扇，您可以根据情况打开或关闭风扇。
那里有很多商业净化器。其中一些具有类似的“罐头”或“立方体”设计。他们中的一些人声称CADR和电源使用数量相似。如果您不介意支付额外费用，则其中一些功能可能会很好。
但是，我见过的测试并没有激发人们的信心。每次某个组织进行大量测试时，他们都会发现某些净化器运行良好，某些净化器运行不良，并且几乎没有净化器达到声称的规格。如果您是Wirecutter的首选，并且仔细阅读了用户的评论，您会发现每周大约有一个人报告他们的单位爆炸了。
制造商为什么不发布测试以证明其产品有效？没那么难–我是一个随机的互联网人士，在这里是业余爱好。我认为现实是人们是傻瓜，并假设如果他们给戴森600美元，他们会得到比不可靠的DIY设备更好的回报。他们错了。我说：在制造商提供证据之前，请不要提供任何证据。
如果您居住的地方空气清新，我建议您在厨房里放一个净化器，然后在做饭（或其他任何会冒烟的活动）时将净化器高高运转。如果您仅短时间运行它，那么电力消耗将是一个小问题。如果随机的噪音使您烦恼，那么就不应该一直使用大声的净化器了。如果您的净化器安静，高效（我是否提到过我有自己设计的DIY设计？），那么始终保持运行可能仍然是一项净收益。
如果您住的地方室外空气很脏，我建议您全年不间断地运行净化器。实际上，您可能需要在家里的不同地方运行多个净化器。健康益处确实很大，您应该采取必要的措施。在这里，电费将迅速增加，而噪声将成为重要的生活质量问题。
无论哪种方式，减少室内空气污染都是您可以采取的最有效的健康干预措施。补足数字，跑步可能会带来5倍的收益，但相当于25倍的努力。放到体内的所有东西都很重要，但是清洁空气可以低成本，意志力几乎为零。
您是否花费了更多的时间和金钱进行这些实验，而不是节省了多少时间？
