很久以来，苦于苍穹之下肆虐的雾霾，当了很多年电信攻城狮的我，被逼无奈迷上了新风DIY。
苍天不负有心人，花了两年多的时间，终于完成当初的计划目标：以极低成本的解决方案，做到无论室外空气污染程度如何，家里的空气质量永远为优！
在此将DIY之路与爱好DIY的网友分享，希望能对你有所帮助。
（一）设计思路：
新风系统的一般工作原理（不同厂家设计的风机-滤芯位置可能会有差异）：
图1新风工作原理
从实用主义的角度来看，至少有两个可以改进的地方：
1.既然新风是从室外引入新鲜的空气，那么活性炭是用来吸收什么味道？
如果你家房子外面的空气。都到了需要吸附异味才能呼吸的地步。
那么最该做的是直接搬家，而不是装新风！
2.传统新风设置初滤+中滤合理的解释，只是保护价格昂贵的HEPA滤芯，延长其使用寿命。但同时却增加了系统风阻（串联）和使结构变得更复杂（多滤芯）。
如果有一款不用过多考虑成本的HEPA滤芯，同时面积达到超过初+中+HEPA滤芯（相当于并联降低风阻），那么新风机的结构可以省掉初中级滤芯，简化结构、同时性能上得到大幅的提升。
当HEPA滤芯的有效过滤面积足够大，过滤的风速就会变低，粗大的颗粒物就不会嵌入或者附着在滤网上，而是会沉积在滤网外面的空间，这样HEPA滤网的负荷反倒会降低，所以在这样的大面积HEPA滤芯条件下，不设初中滤网是完全可行的。
遵循这个原则，我计划中的新风机最核心的结构变成了如下图所示：
图2简新风结构
即是：HEPA滤芯+风机+机箱！
风机相对比较成熟，可以根据具体的需求采购符合要求的风机，一次可以用好多年；机箱是纯机械部件，按需设计加工就行了。
我们DIY的首要任务，是制作一款既便宜又高效的HEPA滤芯。
之所以将滤芯作为攻关的重点，在我看来，一个优秀的滤芯，就是新风整机成功的大半；而且，滤芯是耗材，它的价格对于后期的使用成本影响巨大。
我所了解的空气净化行业有一个很大的误区，就是HEPA滤网的等级越高，过滤效果越好。
理论上讲，这种说法也没有错，但所有滤材定义的“过滤等级”，都是在一定的过滤风速下测得的。
就是如果过滤时的风速不一样，同样“等级”的滤纸，其过滤效果是不一样的！也可以说，滤网的等级是随设计的过滤风速而变化的。
这样的认识，最初来源于制作豆腐（花）时，过滤豆浆的灵感，我们给过滤袋揉搓的压力不一样，挤出来的豆浆浓度（实际的过滤效果）是不一样的！
从实践到理论，那么过滤风速对于过滤效果的影响究竟有多大？
风速每降低一半，滤纸的过滤效率增加十倍（惊不惊喜，意不意外？），就是平常所说的，提高了一个过滤等级，反之亦然。
那么。如果滤网面积增加一倍，同样风量条件下，风速就降低了一半，滤纸过滤等级就自动提高了一级！
同时风阻降低了，风机功率就可以降低、噪音就减少了；
滤网面积增加了，容尘量增加、滤芯使用寿命也就增加了…
真是好处多多……
所以有了大滤芯，新风性能想不好都难！
那么，怎样增加滤网面积，提升过滤效果、又能降低成本呢？
一个典型的滤芯如下图：
图3一个商用HEPA滤芯
滤纸设计成带褶皱，是为了增加滤纸的过滤面积，但给固定和封装带来挑战。业界一般用热熔胶来固定和密封滤纸，并进行封边处理，目的是提高滤芯整体的密封性。
由于热熔胶的存在，所以很多滤芯在开始使用的时候，会有异味。同时这些固定和密封所用的胶，大都是不可降解的污染物。而正是这些污染物，把滤芯整体成本提高了不止一个台阶。
这对于我这样的一个环保主义患者来说，简直是无法容忍的。
一个传统滤芯的成本构成：
带褶皱的滤纸+热溶胶固定+封边工艺
滤纸本身的成本占比很小，更多的成本，来源于滤纸固定和滤芯整体的密封。
如何对现有工艺进行简单实用化处理，是降低成本的关键。
经过无数次的摸索和实验，终于敲定了一种独特的褶皱滤纸固定和密封方式：用锯齿型的齿板，逐一咬合带褶皱滤纸的波浪边，采用可以重复使用的滤芯框来固定链接这些板件和滤纸，用全机械密封的方式来完成固定和密封。
这个全机械密封的新型滤芯，其原理细节及单层滤芯制成品展示如下图：
图4自制的全机械密封的HEPA单层滤芯
为了满足更大风量或者更静音的需求场景，需要进一步增加滤芯的过滤面积，为此又专门设计了双层并联滤芯，并用双层褶皱滤纸，形成完整的风道，不仅节约了面积和空间，使得整体的密封性得到提升。
图5全机械密封双层滤芯封装示意图
图6双层滤芯工作气流方向（进出气流方向相反）
图7自制的全机械密封的双层HEPA滤芯
这样做的好处有：
1、全机械密封，不含热熔胶等不可降解物质，实现了环保封装；
2、运用锯齿咬合，密封性好。滤纸对外接口平整结实，便于安装在不同的接口和场景；
3、去掉了打胶和封边工序，成本大幅降低；
4、滤纸框是可以通过更换滤纸重复。这是该滤芯最大的特点，也极大幅降低了滤芯单次的使用成本。
特别是双层滤芯的设计，双层滤纸参与形成完整的风道，提升了整体的气密性，同时节约了体积，同样尺寸的滤芯可以得到更大的有效过滤面积，为整机优秀的性能打下了坚实的基础。
总结：
整个的研究和自制过程，申请并获得了2项国家专利授权（DIY也要有核心技术）、这个自制的HEPA滤芯的好处：
1、采用全机械密封，密封性是最好的；
2、滤芯框可以通过更换滤纸重复使用，滤芯使用成本最低。
（二）制作步骤
1.设计、CAD制图（此处省略字……）。
用激光切割机将椴木切割设计的各个原件，刷上桐油防腐。之所以用木板，不但易于加工，还因为从小就有一个做木匠的愿望。
图8加工好的滤芯原材料
2.设计依次组装，用不锈钢自攻螺丝加固，装上吊环螺栓等紧固件，就是完整的一个滤芯框：
图10自制的双层滤芯
3.安装上裁剪好的带褶皱的HEPA滤纸，紧固螺栓以加固和密封，就得到完整的滤芯。前面的两个方形口就是风机吸风的通道，设计使用双风机，可根据不同的风量及噪音要求，选择不同型号的风机。
图10自制的双层并联滤芯
4.机箱制作。
同样设计并画好CAD图后，用激光切割成部件。最上板件上很多的方形孔，是机器的出风口，分布在机箱左右的上部。
同样设计并画好CAD图后，用激光切割成部件。最上一块板件上很多的方形孔，是机器的出风口，分布在机箱左右的上部。
图11自制新风机箱材料
5.按照设计要求组装，加上相关的附件零部件，得到机箱的雏形：
图11自制的新风机箱
图中上方的小隔断空间，是安放2个风机的地方，上图是已经装入风机的图片。隔板上的2个圆孔，就是风机进风口，使用工字硅胶密封圈来密封滤芯和风机间的缝隙。风机的出风口在上部腔体的左右边，顶部小圆孔为辅助出风口。
风机选择：目前采用两个直径12厘米风机，提供最大风量立方米/小时，可以通过可调直流电源提供无极调速控制风量及噪音。
为保证实际使用的安全，风机金属壳上连接了温度开关，当风机或者风机腔体内温度超过一定值时，会自动掉电，待温度恢复后再自动恢复供电。
图12新风机采用的双风机
6.将滤芯装入机箱
图12新风机采用的双风机
图中标识了工作时气流的流向，室外空气从机箱底部的开孔进入，一部分直接到达下层滤纸；一部风绕过滤芯底部的空间，到达上层滤纸。它们在风机吸力的作用下，被过滤进入滤芯中部的风道，并经风机-排风口进入室内（蓝色为室外气流，绿色为经过过滤的洁净空气）。
7.在机箱盖板上装好密封条，同时机箱底部也要安装密封条，以在墙上安装时，密封墙面和机箱的缝隙。
图13完整的自制新风机
8.将盖板安装好，一个完整的壁挂式新风机就制作完成了。
（三）安装示例
从最早的构想，到现在的状况，前后经历了很多次的设计改动，下面按照时间线，分享不同时期、不同的自制新风的安装方式，希望对广大DIY网友能有所帮助。
1.单层滤芯+外开窗户
这是我自制的第一个真正称得上新风的样机，最简单也最实用。尽管经历了好几代的更迭，一直舍不得淘汰，它也一直默默无闻地为我家挡住雾霾。
图14外开窗户
图14是厨房通往生活阳台的外开窗户。当初的设计思路是利用玻璃、窗框和单层滤芯，形成一个闭合的风道，在玻璃上开孔，安装风机。室外空气在风机作用下，经过单层滤芯来过滤有害颗粒物。
将单层滤芯框固定在窗框上，装上滤纸，从外面看是这样的：
图15单层滤芯+外开窗户-室外部分
从室内看是这样的：
图16单层滤芯+外开窗户-室内部分
2.挂墙安装
这是最典型的安装方式，在墙上开孔通向室外，室内墙面安装新风机箱。
（某人又找到了涂鸦的好地方…）
这也是用木板来制造的好处，每一个新风机都可以是独一无二的
图17挂墙安装
3.纱窗框安装
为了弥补因为各种原因，墙上不能开孔的缺憾，经过实验找到了一种在纱窗框上安装机箱的方法。这种方法对于原有物品和结构不做丝毫的改动。
方法是利用原有纱窗框，或者新做一个合适的纱窗框，将机箱固定在纱窗框上，剩余部分用透明亚克力板封住，并做好纱窗框和窗户间缝隙的密封。
图18在纱窗框上固定机箱
将纱窗框安装在窗户导轨上：
图19纱窗框安装
4.骑窗式安装
楼上小书房，只有一扇小窗，由于室外没有遮雨措施，加上房间狭小，不便墙上开孔。经过冥思苦想，终于找到一种骑窗安装的方式。
图中蓝色虚线为窗户位置，机箱占用小部分，剩余部分用魔术贴+透明PVC布进行密封，以保证书房的采光。使用魔术贴是为了很方便的开关外面的外开窗，同时外开窗可以很好的防雨。
图20骑窗式安装方式
（四）实际使用效果
前面讲过，有一款密封良好、超大过滤面积的HEPA滤芯，新风机性能想不好都难！
下图是前几天本市遭遇严重雾霾时，测试室外和室内（室内！不是新风出口）空气质量数据的对比。
顺便提下，出风口PM2.5值都不能达到0的新风，绝对不能叫做好的新风。
图21严重雾霾时室外室内空气质量对比
谢谢你看完如此长的一篇文章！
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