空氣淨化器

空氣淨化器（air purifier/cleaner）又稱空氣淨化器、空氣清潔器，是指能夠移除空氣污染物、有效提高室內空氣清潔度的產品。有些冷氣機、暖氣機等空調設備也附帶有限度的空氣清淨的功能。

## 發展歷史

空氣淨化器起源於消防用途，1823年，約翰和查爾斯·迪恩發明了一種新型煙霧防護裝置，可使消防隊員在滅火時避免煙霧侵襲。1854年，一個名叫約翰斯·滕豪斯的人在前輩發明的基礎上又取得新進展：他發現若空氣過濾器中加入木炭可從空氣中過濾出有害和有毒氣體。二戰期間，美國政府開始進行放射性物質研究，他們需要研製出一種方式過濾出所有有害顆粒，以保持空氣清潔，使科學家可以呼吸，於是高效濾網（HEPA）應運而生。進入20世紀80年代，空氣淨化的重點已經轉向空氣淨化方式，如家庭空氣淨化器。

進入20世紀後期，隨著室內空氣品質議題逐漸受到重視，空氣淨化技術的研究亦不再僅限於顆粒物過濾。部分學術研究開始探討利用光化學反應促進氣態污染物分解的可能性，其中包括光催化氧化（Photocatalytic Oxidation, PCO）相關技術。此類研究最初多源自水處理與工業污染控制領域，後續逐步被嘗試應用於室內空氣淨化情境。

然而，相關研究亦指出，光催化氧化技術在室內環境中的實際效能，可能受限於光源條件、催化材料特性及反應副產物控制等因素，其應用成效與安全性仍持續受到學術界與監管機構的評估。

## 運作原理與技術分類

空氣淨化器（空氣清淨機）的主要功能為改善室內空氣品質。依據其處理空氣污染物的方式，相關設備在技術文獻中可大致區分為以濾材攔截污染物的被動式過濾方式，以及透過在空氣中產生反應性因子進行處理的主動式淨化方式。

### 被動式過濾系統

被動式過濾為目前最常見的空氣淨化方式，其運作通常依賴風機使室內空氣循環，並迫使空氣通過濾材，以攔截或吸附其中的污染物。此類設備的淨化效率與濾材種類、風量設計及使用環境條件密切相關。

常見的被動式過濾技術包括：

- 高效率空氣濾網（HEPA）：利用物理攔截機制去除懸浮微粒，如細懸浮微粒（PM2.5）。
- 活性碳濾網：透過吸附作用降低部分揮發性有機化合物（VOCs）與氣味分子濃度。
- 靜電集塵：利用電荷吸引空氣中的顆粒物，使其附著於集塵板上。

### 主動式環境淨化技術

除被動式過濾外，部分空氣淨化技術採用主動式處理原理。此類方式不僅依賴空氣流動，而是透過在空氣中產生或釋放反應性分子（如離子或其他氧化性物質），使其與空氣中的微生物、揮發性有機化合物或氣味分子發生反應，以降低其活性或濃度。

相較於僅於設備內部處理空氣的方式，部分主動式空氣淨化技術在設計上旨在使反應性物質於室內空間中擴散，其潛在作用範圍不僅限於設備內部，亦可能涵蓋室內環境空間。然而，其實際影響程度仍與反應性物質的種類、濃度控制及環境條件密切相關。

部分研究指出，某些主動式淨化技術可能對室內空間表面產生間接影響，但其實際效果與安全性仍與設備設計、反應性物質濃度控制及使用環境條件密切相關。因此在部分中文使用語境與市場應用中，採用主動式環境淨化技術的設備，亦常被稱為「環境淨化器」，以強調其處理對象不僅限於經設備內部循環的空氣，而可能涵蓋整體室內環境。然而，此類稱呼並非嚴格的學術分類，相關設備在技術文獻中仍多依其實際運作原理，歸類於主動式空氣淨化或高階氧化過程（AOP）等技術範疇。

部分主動式空氣淨化方式被歸類為高階氧化過程（Advanced Oxidation Process, AOP）之應用。此類過程透過產生具有高反應性的氧化物種，以促進污染物的分解或失活。相關技術已廣泛應用於水處理與工業污染控制領域，而其於室內空氣處理中的效能與潛在風險，仍持續受到學術研究與監管機構的評估。

### 分類與型式

依安裝與使用方式，空氣淨化設備可分為台壁式、吊掛式、吸頂式（常與空調或通風系統整合）及落地式等型式。

依技術組合方式，則可概略分為：

- 純濾網型：以 HEPA、活性碳等濾材為主要淨化手段。
- 離子型：透過產生帶電粒子以影響空氣中污染物行為。
- 複合型：結合濾網、紫外線、離子化或其他氧化處理方式之技術組合。

## 主要技術

空氣淨化器中有多種不同的技術和介質，使它能夠向使用者提供清潔和安全的空氣。常用的空氣淨化技術有：HEPA高效過濾技術、光等離子技術、吸附技術、負離子技術、負氧離子技術、分子絡合技術、二氧化鈦光觸媒技術、靜電集塵技術、活性氧技術等；材料技術主要有：光觸媒、活性炭、合成纖維、HEPA高效材料、負離子發生器等。現有的空氣淨化器多采為複合型，即同時採用了多種淨化技術和材料介質。

### HEPA濾網

高效濾網（英語：High-Efficiency Particulate Air，即HEPA）是空氣淨化器中使用的最熱門的技術，也是最穩定無副作用的物理過濾方式。HEPA濾網能夠吸納99.7％0.3微米的懸浮微粒（0.3微米是最難過濾的大小），使吸進的空氣更清新、潔淨。通常HEPA濾網可吸附化學煙霧、細菌、塵埃微粒及花粉。HEPA濾網的優點是有效安全。其過濾能力高於靜電集塵技術，但無法濾除有害氣體。

隨著HEPA等級的提高（市面上多為H11~H13等級），其產生的風阻越大，也相對產生更多的噪音，請根據具體環境選擇相關濾網（請儘量在重污染環境中採用H12及以上濾網）。此外，未能準時更換的濾網也容易成為細菌滋生的溫床，造成二次污染，使用者須定期察看或使用有智慧濾網管理技術的空氣清淨機；使用HEPA的空氣清淨機要有良好的氣密設計，否則空氣會繞過濾網而失去過濾效果。

#### 高階氧化過程（Advanced Oxidation Process, AOP）

高階氧化過程（Advanced Oxidation Process, AOP）係指一類透過產生高反應性氧化物種，以促進污染物分解或失活的處理技術。此類技術最早廣泛應用於水處理與工業污染控制領域，近年亦有研究嘗試將其應用於室內空氣淨化。

在空氣處理相關研究中，部分主動式淨化技術利用光化學反應、電漿或其他能量來源，以促進反應性物質生成，並與揮發性有機化合物（VOCs）或微生物作用。其中，光催化氧化（Photocatalytic Oxidation, PCO）常被視為 AOP 的一種應用形式，透過光源與催化材料的作用，加速氧化反應的進行。

然而，相關研究亦指出，AOP 類技術於室內環境中的實際效能，可能受限於反應條件、污染物濃度及空氣流動情形，且在部分情境下可能產生中間產物或副產物。因此，其應用效果與安全性仍需透過實驗研究與監管評估加以確認。

### 光等離子

空氣中的O2分子和H2O分子經過特殊波長的奈米光管照射，分解成具有高氧化性光等離子的等離子氣流，這些帶有大量電子鍵的光等離子等離子氣流具有破壞有機分子的能力，能夠迅速中和空氣中的揮發性甲醛、甲苯、VOC等氣體分子，使之分解成為水和二氧化碳，該技術本身不會產生任何其他有害物質。由於中和甲醛分子而形成的水分子可以繼續經過奈米光管再次作用，通過這樣的鏈式反應將污染物徹底分解。

### 靜電濾網

利用附加靜電的不織布來集塵。優點是效果不錯而且安全，也有一些公司推出外加於冷氣機的靜電濾網（如3M），但由於多數冷氣機都沒有附加靜電濾網的設計，因此靜電濾網只能覆蓋部分冷氣進氣區，以免冷氣風量大減，就算硬要全面性的包覆，仍然會有空氣經由縫細直接進入冷暖氣機，無法發揮濾網所有能力。

### 靜電集塵

電子技術使用電子電荷，空氣淨化器中有相反電荷，這兩個電荷互相吸引，捕捉空氣淨化器中的粒子，把粒子吸收到收集板，並把他們從空中清除。靜電集塵系統必須設計良好以免清理，但若能方便清洗，是一套相當便宜有效的方法，而且靜電集塵使用的高壓電可以破壞細菌病毒，也多少有除臭及分解有機氣體的效果；可重水洗，但要最好由專業人員清洗，妥善設計可讓臭氧排出量降至安全濃度以下。

但根據研究，靜電集塵系統的清除效率與風速成反比，當空氣清淨機風量越大，靜電集塵所能發揮的效果就越低。

### 活性炭濾網

活性炭濾網對於除臭及吸收有害氣體都有相當的效果；但是要過濾懸浮微粒還是要使用HEPA等其他種類的濾網才行。優點是安全有效，缺點是更換成本高。

### 光觸媒（Photocatalyst）與光催化氧化（PCO）

光觸媒（Photocatalyst）是一類利用光能促進化學反應的處理技術。在空氣處理相關研究中，光觸媒常被視為高階氧化過程（Advanced Oxidation Process, AOP）於空氣處理領域的應用形式之一，並被探討用於氣態污染物與微生物的處理。

光觸媒材料（如二氧化鈦，TiO₂）在特定波長的光照（通常為紫外線）下，可能產生電子—電洞對（electron–hole pairs）。這些載子可進一步與空氣中的水分子（H₂O）及氧氣（O₂）發生反應，形成具有高反應性的氧化物種，例如羥基自由基（·OH）與超氧陰離子（O₂⁻）。上述反應機制構成光催化氧化（photocatalytic oxidation, PCO）的理論基礎。

#### 限制與安全性

研究指出，主動式環境淨化與 AOP 類技術的實際效能，可能受限於反應條件、污染物濃度、接觸時間及空氣流動情形。此外，在反應條件不足或設備設計不當的情況下，部分技術可能產生中間產物或副產物，因此其於室內環境中的實際應用效果與安全性，仍需依賴具體產品設計與實驗數據進行評估。

### 精油

精油只有蓋掉臭味的能力。如果是點線香（如檀香）薰香，焦油、懸浮微粒、一氧化碳等大量污染物會因為不完全燃燒而釋出。但霧化後的精油會對呼吸道產生刺激及過敏反應，使用時應特別留意。

### 效能與限制

空氣清淨機主要用於降低室內空氣中之懸浮微粒（PM）或部分揮發性有機物（VOCs）濃度。然而，其效用與限制與設備所採用的淨化機制密切相關。依運作原理，相關技術大致可區分為「被動式過濾」與「主動式環境淨化」兩類，其適用範圍與效果亦有所差異。

#### 二氧化碳與換氣限制

無論採用何種空氣淨化技術，空氣清淨設備本身並無法降低室內二氧化碳（CO₂）濃度。CO₂ 的有效控制仍需仰賴室外新鮮空氣的引入，例如自然通風或機械換氣系統。

部分設備雖採用與窗戶或通風系統整合的設計，但大多數獨立式清淨機僅能處理室內循環空氣，無法解決因人員聚集導致的高濃度 CO₂ 問題。

#### 被動式過濾的效能

被動式空氣清淨機（如採用 HEPA 濾網之機型）依賴風機將空氣吸入設備內部，並透過濾網攔截或吸附污染物。此類設備對於捕捉懸浮微粒（如 PM2.5、花粉與灰塵）具有明確且經實驗證實的效果，其效能常以潔淨空氣輸出率（CADR）作為評估指標。

然而，其整體效能受限於實際通過濾材的空氣比例與風量設計。對於持續產生的強污染源（如二手菸、燒香或廚房油煙），被動式過濾往往難以即時處理，且可能導致濾網快速耗損或飽和。

因此，多數環境衛生指南仍建議以「源頭控制」與「排氣通風」作為處理燃燒類污染的主要手段。

#### 主動式環境淨化的應用

主動式環境淨化技術（如高階氧化過程、光觸媒、負離子或光等離子等）並非僅在設備內部過濾，而是試圖在空氣中產生反應性分子，使其與污染物接觸並發生反應。

理論上，部分研究指出此類技術可能對懸浮於空氣中或附著於物體表面的氣態污染物與微生物產生影響，其作用範圍不僅限於設備進氣口周邊。

然而，學術文獻亦指出，主動式技術的實際效能高度依賴反應性物質的濃度、空間氣流條件及接觸時間。若設備設計不當，部分技術可能產生非預期的副產物（如氮氧化物、臭氧），其健康風險亦需審慎評估。

因此，主動式環境淨化通常被視為通風系統的輔助增強措施，而非替代方案。

#### 綜合評估

整體而言，空氣清淨機/環境淨化器是改善室內空氣品質（IAQ）的有效工具，特別是在顆粒物控制方面。然而，現有研究與建築規範普遍認為，空氣清淨設備無法完全取代良好的通風設計。理想的室內環境管理策略，應結合污染源控制、適當通風與空氣淨化設備的綜合運用。