C4-03 负离子、光触媒与主动杀菌方案

课程代码 C4-03 · 板块 C 乘员舱空调与 HVAC / C4 空气质量与净化 时长 约 4.0 小时（7 讲 + 1 次有效性验证方案实操） 适合对象 座舱系统 / 舒适性与配置定义工程师；要为净化配置背书的人 前置 C4-01 空气过滤：PM2.5/HEPA/活性炭与 AQS 传感；C4-02 车内空气质量（VOC/异味）与净化技术 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义，是 C4-03 大纲的完整展开版

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引言：配置表上的四个词，与它们背后唯一的一把尺子

你在项目上拿到的输入，通常是配置表里的一行词：负离子、双极离子、光触媒、等离子、UVC 杀菌。供应商的材料会补上三个看起来很硬的数——发生器多少瓦、出风口离子浓度 10⁶ ions/cm³ 量级、小舱试验杀菌率 99.9%。可这三个数的单位分别是 W、ions/cm³ 和一个百分比，互相之间一步都推不过来；更要命的是，它们没有一个能回答你真正要签字的那个问题：这台装置装到这辆车上，对某一条具体的抱怨，到底管不管用。

麻烦从更前面一步就开始了。「负离子」「光触媒」这些词不指向任何物理对象。座舱里要对付的东西按物理化学本质分成互不相通的几类——颗粒物、气态污染物、微生物气溶胶、气味呈味物质，以及不在气流里的表面附着微生物与生物膜。荷电类只对颗粒起作用，氧化类只对气态物起作用，灭活类只对活体起作用，而蒸发器与集水盘上的生物膜风道里的装置基本都够不着。类别选错，后面所有的效率、剂量、CADR 都是在给错误的对象算账——算得再精确也没用。所以本课的起点不是「装什么」，而是「对付什么」。

本课要敲进去的两根钉子

钉子①：主动净化只有一把可比的尺子——等效洁净空气量 CADR = η_single·Q。它的物理含义是「这台装置相当于每小时送进来多少立方米绝对干净的空气」（单位 m³/h），因此它能把机理完全不同的三种技术（荷电、氧化、灭活）压到同一个分母上比大小，也把「发生器功率」「出风口离子浓度」「小舱杀菌率」这些不可比的规格参数挡在门外——它们都不是 CADR，也都反算不出 CADR。任何装置在上桌之前必须回答三件事：它对哪一类作用对象起作用、它的 CADR 是多少、这个 CADR 是在什么风量与什么反应器几何下测出来的。

这根钉子上还挂着一条最容易被忽略的限定：CADR 不是产品的固有属性。对滤芯，它随风量线性上升；对风道内的反应型装置（光触媒、UVC），它饱和在一个与风量无关的天花板上。⚠ 这条饱和结论是本课由 CADR 定义式与停留时间式推导出来的，⛔ 不是大纲既有，也⛔ 不是任何标准既有——推导过程在第 1 讲当场做给你看。

钉子②：主动净化的验收永远是一张两栏表——左栏净贡献、右栏副产物，且两栏都必须有「耐久后复测」这一行。缺任一栏的报告不构成验收。

左栏的判据只有一条：净贡献必须扣除本底，CADR_net = V·(k_on − k_off)。没有「装置关闭」的对照组，一条衰减曲线里装着自然沉降 k_dep·V、滤芯 η_filter·Q_r、新风稀释 Q_f 与源强变化四份别人的功劳，而它们全都会被记到装置头上。右栏的判据是：主动净化是本体系里唯一一类自己会产生污染物的净化手段——电晕放电产臭氧与 NOx，光催化把芳香烃氧化到一半会生成醛酮，低压汞灯的 185 nm 谱线本身就产臭氧，紫外打在内饰上会加速老化与二次释放。滤芯做得差只是没效果，主动净化做得差是把一个新的源装进座舱。

两栏都要求耐久后复测，是因为两栏的退化方向相反而且同时发生：净化效果单调下降（催化剂中毒、光衰、涂层积尘），副产物产率单调上升（电极积污、灯管镀层对 185 nm 的截止能力退化）。只认新品数据，恰好在两边都看不见。

一句最容易被读反的话

「CADR = η_single·Q，所以把循环风量 Q 提上去，主动净化的 CADR 就上去了。」

这句话的前半截不但是真的，它就是钉子①的公式本身；而且对滤芯它完全成立——滤材的单程效率在常用面风速段内对风量不敏感，Q 翻倍 CADR 就近似翻倍，这正是 C4-01 空气过滤：PM2.5/HEPA/活性炭与 AQS 传感「内循环倍率是座舱最大的杠杆」那条结论的来源。把这条经验原样搬到风道内的主动净化上，是最自然不过的推论。

但反应型装置的 η_single 本身就是 Q 的函数。光触媒与 UVC 都是对时间的一级过程，单程效率随停留时间 t_res 增长，而 t_res = V_reactor/Q——风量上去，停留时间同比例下去，两者在乘积里对消。结果是：风道内反应型装置的 CADR 有一个天花板，它等于表观速率常数 k_app 乘以反应器体积 V_reactor，与风量无关，而座舱风道恰恰就落在这个饱和段上。能动的只有两样：把有效作用段做长做大（抬 V_reactor），或者把辐照度／催化活性提上去（抬 k_app）。Q 不是杠杆。

读反之后，你会做错三个具体动作：

① 调高鼓风机档位来求更好的净化效果——CADR 一点没变（本来就在饱和段），换来的是风噪、能耗与鼓风机工作点上移（那一侧的账在 C2-04 鼓风机与蜗壳设计：风量—噪声平衡）；更坏的是它把「我已经采取措施了」这个错觉写进了整改报告。

② 按供应商在大风量台架上报的 CADR 横比选型——对滤芯这个数还能移植（换算面风速即可），对反应型装置它绑定了台架的风量与反应器几何，换到实车风道上既不是同一个 V_reactor 也不是同一个辐照场，那个数一步都推不过来。⇒ 要问的从来不是「你的 CADR 多少」，而是「你的 k_app 与 V_reactor 分别是多少、在什么波长／浓度／湿度下测的」。

③ 反方向的错更贵：因为算出来 CADR 上不去，就把 UVC 整条路线否掉。剂量 D = I·t 里被否掉的其实是 t：气流单程的 t_res 是几十毫秒量级，而同一支灯挪去照蒸发器与集水盘表面，停机后连续照射的 t 是分钟到小时量级——同样的辐照度下，两者的剂量差四到五个数量级（第 4 讲用本课统一的一组教学假设值当场算给你看，⚠ 那组值已标明不对应任何平台，⛔ 不得直接取用）。而表面生物膜恰恰是霉味抱怨的真源，它不在气流里，不受 t_res 的封锁。⇒ 正确结论不是「UVC 在车上没用」，而是「UVC 用在气流上算不过账，用在表面上才算得过账」——两者是同一支灯的两种装法，而供应商的报告常常只写杀菌率、不写测的是哪一种 t。

一句话记法：滤芯的 CADR 由风量买，反应型装置的 CADR 由时间买；而时间在风道里买不到。

本课管什么、不管什么

本课管有源的主动净化这一族：它的机理谱系、CADR 口径与天花板、副产物红线、实车级有效性验证，以及最后那个「标配还是选装」的决策。

不管的几件事，本课只给边界与去向，⛔ 不给判据：被动过滤（滤材等级、活性炭、AQS 传感器谱系）归 C4-01 空气过滤：PM2.5/HEPA/活性炭与 AQS 传感——顺带说清一个最容易归错的骑墙项：驻极体熔喷滤材靠静电捕集，但它工作时无源、属被动过滤，⛔ 不能因为它带静电就再往主动净化那一栏记一次；VOC 源强削减与气味的嗅辨评价归 C4-02 车内空气质量（VOC/异味）与净化技术，本课只交「浓度达标不等于气味达标」这一条边界；蒸发器生物膜的生成机理与停机干燥吹扫策略归 C2-12 冷凝水排放、防霉与蒸发器自清洁，本课只交「同一支灯照表面比照气流划算，但断湿比灭活更该排在前面」这一条判据；座舱气流组织、送风短路与滞留区归 J4-01 乘员舱气流组织与温度场 CFD；风道风速与鼓风机工作点的来源在 A2-05 空气侧压降、风量与风阻的工程处理 与 C2-04 鼓风机与蜗壳设计：风量—噪声平衡，整车换气量与车身渗透的口径在 C2-18 座舱空气收支与舱压平衡：排气格栅/泄压阀（PRV）、车身渗透与整车换气量实测——这两组量本课直接引用它们的口径，⛔ 不在本课重新定义。⚠ 换气这件事在本体系里由两门课分管，分界必须一次说清，否则本课后面的转出去向会指到两个地方：C2-18 座舱空气收支与舱压平衡：排气格栅/泄压阀（PRV）、车身渗透与整车换气量实测 给的是「量的口径」——Q_f 与 Q_inf 怎么定义、整车换气量与车身渗透怎么实测；C2-09 内外循环风门与新风控制 给的是「策略」——内外循环风门什么时候切、新风开多大、防雾与 CO₂ 的边界怎么定。⇒ 本课引用前者的量（质量平衡分母里那两项），把后者的策略问题整条转出（第 7 讲 7.7 第①问）；两者本课都⛔ 不重新定义。含汞光源能不能上车的物质准入判定归 M4-05 热管理零部件禁用物质与材料合规申报（ELV/GB/T 30512·REACH/PFAS·IMDS/CAMDS）（热管理零部件禁限用物质与材料合规申报，即本项目 M 板块那道禁限用物质与材料数据报送流程）——本课只交「必须走这道流程」这个动作，⛔ 不给某支灯管能不能上车的结论。

关于数字，先把口径讲在前面，免得你读到一半以为讲义在藏私：物性与标准值本课给准确值并写明来源（带隙、特征谱线波长、换算常数这一类）；平台与产品相关量本课一个数都不给（单程效率、k_app、有效作用段长度、混合效率、臭氧产率、各菌种的 D₁₀、成本与寿命门限），只给「取决于什么、须由本项目实测标定」以及索取证据的动作清单——⚠ 这是合格答案，不是缺项。为了让量级关系看得见，本课另备一组全课统一的教学假设值，凡用到之处一律标明它不对应任何平台。标准侧同理：GB/T 18883 是室内空气质量标准，把它的臭氧量级口径用到座舱是行业惯例性的借用、⛔ 不是它自己的射程；而 GB/T 27630 的八项管控物不含臭氧——也就是说车内臭氧目前没有对口的强制限值。⚠ 这个合规空白必须显式写出来，⛔ 不许留白，因为它最危险的读法是「没限值就等于可以不管」。本课的处置是借用其量级口径做内部验收线并在报告里写明这是借用，⛔ 不写成法规达标结论。还有一处措辞：「零臭氧」这四个字本课不作正面表述使用，它是一个待验证的宣称、不是一个形容词，出现时一律是在被点破的语境里。

七讲怎么走

第 1 讲把尺子立起来：先分作用对象、再分技术机理，讲清放置位置如何决定 t 与 Q，然后推出 CADR 的定义、它必须同报的三项口径、它的饱和天花板，以及两级串联时 CADR ⛔ 不可相加这条容易踩的账。

第 2 至 4 讲逐支机理算它各自的单程效率与 CADR 上限：第 2 讲负离子与双极离子（它的本质是助滤，不是自成一份 CADR；沉降也不等于去除）；第 3 讲光触媒（激发波长的初筛线、低浓度下的反应速率、以及装车两年后还剩多少活性）；第 4 讲 UVC（剂量与对数灭活的五字段、为什么 t 才是车上的瓶颈、波长轴上那几个关键位置，以及汞为什么在车上近乎一票否决）。

第 5 讲是两栏表的右栏：副产物全集六类，以及为什么只测 TVOC 会整类漏掉不完全氧化的醛酮、为什么臭氧读数低有两种成因相反的可能。第 6 讲讲怎么把净 CADR 从实车里量出来——对照组、扣除项、采样点与目标物，四维缺一不可比。第 7 讲把主动净化与滤芯升级、源头材料、停机干燥放在同一张表上比：它们不是竞品，是同一条质量平衡里的四个不同的项，但抢的是同一笔预算。最后给出标配／选装的决策链，以及一份缺任一行就不成立的验收清单。

读完这七讲，你要能做的事只有一件，但它值钱：面对任何一个净化方案，把它从一堆不可比的宣称，翻译成一句「在什么条件下、对什么目标物、由谁测出的什么数」——翻译不出来的那句话，就是不能签字的那句话。

第 1 讲　先分对象，再分产品：把三套机理压到同一把尺子上

摆在桌上的输入通常是这样四样东西：配置表上的一行词（负离子 / 光触媒 / UVC / 等离子）、一个发生器功率、一个出风口离子浓度、一份小舱里做出来的杀菌率报告。它们的单位互不相同，彼此之间一步都推不过来，而它们要回答的问题只有一个——这套东西装上去，座舱里的空气会不会真的变干净、变干净了多少。

本讲不讲任何一种技术是怎么工作的：荷电、氧化、灭活这三套互不相通的机理分别放在第 2、3、4 讲。本讲只做两件事——先把「对付什么」问清楚，再立一把三套机理都能上的尺子，并把这把尺子的使用限制交代干净：它由谁决定、什么条件下两个数才可比、它有没有天花板、两台装置串在一起时它能不能相加。这几条限制里有三条与滤芯的直觉恰好相反，而它们是本课后面所有量级判断的地基。

1.1 起点不是「装什么」，而是「对付什么」

配置表上那行词不指向任何物理对象。「上了负离子」这句话既没说要对付什么，也没说凭什么判它有没有效。选型的第一个动作，是把手上的抱怨落到一个物理对象上；第二个动作才是问哪一支技术对这个对象起作用。

主动净化真正要对付的东西，按被处理物的物理化学本质分成五类：

1. 颗粒物——固／液气溶胶，含超细粒。可被过滤、可被荷电团聚、可沉降；它是唯一能被荷电类装置作用的对象。
2. 气态污染物——VOC、醛酮，以及 NOx／SO₂／NH₃／O₃ 这类无机气体。⛔ 过滤不掉，只能吸附或化学转化（氧化／分解）。这一类有一个别的类没有的特点：转化可能只走到一半，而中间产物本身就是污染物。
3. 微生物气溶胶——细菌、真菌孢子、病毒气溶胶。它同时是颗粒（可过滤、可沉降）又是活体（可灭活），是五类里唯一带「活性」这第二个维度的一类，因此它的验收有两套完全不同的判据：数量浓度，和灭活率。
4. 气味呈味物质——它在化学上是第 2 类的子集，但评价范式完全不同：人是传感器、标度是序数的、方法是嗅辨。本课只交一条边界——浓度达标不等于气味达标，甚至可能出现浓度降了而气味不降或变差（中间产物的嗅阈更低）；气味等级怎么判归 C4-02 车内空气质量（VOC/异味）与净化技术，⛔ 本课不给。
5. 表面附着的微生物与生物膜——蒸发器翅片、集水盘、风道内壁上的那一层。它不在气流里，是面源。

第 5 类值得单独停一下。如果沿「空气里的污染物」这条线去数，它会整类不出现，而清单看起来还是完整的——这正是最难自查的一种漏法。而它恰恰是霉味抱怨的真源。主动净化里能够着它的只有照射型与接触型（UVC 直照、抗菌／亲水涂层），风道内的离子发生器与光触媒装置对它基本无效。它的机理与治法归 C2-12 冷凝水排放、防霉与蒸发器自清洁，本课只交一条判据：同一支灯照它，比照气流划算（第 4 讲会把这笔账算给你看）。

对着这五类，把技术侧也按能量注入方式与作用机理摊开——⛔ 不按营销名摊。沿大纲点名的「负离子／光触媒／UVC」这三项去数，会漏掉整整四支：

① 荷电类（电场作用于颗粒）：单极负离子发生器、双极离子 BPI、带收集极的静电除尘 ESP。三者同源，差别在有没有收集极——有收集极才是「去除」，没有的只是「助滤」。 ② 非平衡等离子体类（介质阻挡放电 DBD 等）：与①共用放电这一物理，但目标是气态物的氧化降解，产物侧带臭氧、NOx 与自由基。 ③ 光催化类：UV-PCO（TiO₂ 及其掺杂体系），靠光生载流子在催化剂表面氧化吸附态污染物。 ④ 真空紫外 VUV 类（185 nm 直接光解）：它以产臭氧为工作机理，⛔ 那不是它的副产物；常与③串联成 VUV-PCO。 ⑤ 辐照灭活类：UVC 低压汞灯 253.7 nm、UVC LED 265~280 nm；另有 far-UVC 222 nm 准分子这一新兴支，本课只点名、⛔ 不给判据。 ⑥ 常温催化类：MnOx 等催化剂常温分解臭氧或甲醛。它常被当作前五支的后处理件（吃掉上游产生的臭氧），是副产物治理的一条正路。 ⑦ 臭氧发生器——它不是任何装置的副产物，而是有意为之的一条独立技术路线（离线除味、停机杀菌）。沿「净化技术」这条线数很容易把它归进「副产物」而漏掉它作为一条路线的存在，于是它的合法窗口与越线判据就没人写（第 5 讲补上）。 ⑧ 无可验证机理的宣称类——植物提取物、矿石负离子、香氛掩盖。本课不判它有没有效，只给鉴别方法：要求对方给出作用对象（上面五类里的哪一类）、机理、以及带对照组的净贡献数据，三样缺一即归此支。

⚠ 有一个骑墙项必须显式归位：驻极体熔喷滤材靠静电捕集，很容易被归进①，但它工作时无源、属被动过滤，归 C4-01 空气过滤：PM2.5/HEPA/活性炭与 AQS 传感，⛔ 不进本课主动净化那一栏——否则同一份效果会被记两遍（1.6 会说清这个重复计数错在哪）。

把五行八列摆成一张矩阵，每个格子只填四种取值之一：去除 / 转移 / 灭活 / 无效。⚠ 这里有一条不能省的纪律：判为无效的格子要把「无效」两个字写出来，⛔ 不许留白。留白会被读成「没填」，而「没填」在实际使用中会被默认成「大概也有点用」——一个从来没人测过、也没人否定过的格子，是最容易被拿去背书的格子。

⛔ 本课不给「各类抱怨的占比」这种数——它取决于平台、地区、车龄结构与售后录入口径，须由本项目的售后数据分层统计给出。这张矩阵交付的是结构，不是权重。

两个易错点。第一个：把微生物和颗粒物当同一类去验收。它们在数量浓度上确实同源（微生物气溶胶就是颗粒），但灭活率与数量浓度下降是两个独立的指标。一支只会灭活、不会去除的灯，测颗粒数会得到「无效」，测培养计数会得到「有效」——两份报告都对，错的是没写清楚测的是哪一个。第二个更贵：拿气流里的证据去背书表面的效果，或者反过来。这两件事分属矩阵里不同的行，⛔ 不能互相背书。

1.2 CADR = η_single·Q 是本课唯一可比的尺子——但它必须连同三项口径一起报

分完对象之后，第二个问题是「有多大」。回答它只有一把尺子：等效洁净空气量 CADR。

• 表达式：CADR = η_single · Q
• 变量：η_single 为无量纲的单程效率（空气通过装置一次被去掉的比例）；Q 为通过装置的体积流量（m³/h，须注明温度与海拔基准）。
• 适用条件三条：① 瞬时完全混合假设成立（装置在风路上、座舱没有严重的送风短路与滞留区）；② 目标物在装置内的去除是单程一次通过，不含回流；③ Q 是通过装置的风量，⛔ 不是鼓风机总风量——旁路掉的那部分空气一次都没被处理过，它不参与。
• 用途：把互不可比的规格参数换算成一个可比的等效风量。
• 算例（教学假设值，⛔ 不对应任何平台、⛔ 禁止照抄取用）：取 η_filter = 0.5、Q_r = 300 m³/h，则 CADR_filter = 0.5 × 300 = 150 m³/h。⚠ 这个 CADR_filter 就是 1.6 质量平衡分母里 η_filter·Q_r 那一项，⛔ 它不是装置项 CADR_dev，两者在分母里各占一项、⛔ 不许合并。

CADR 的物理含义是：这台装置相当于每小时往座舱里送进来多少立方米绝对干净的空气。正因为它把「效率」和「风量」合成了一个单一的等效风量，机理完全不同的四类东西——滤芯、荷电、氧化、灭活——才能被压到同一个分母上比大小。

没有这把尺子，选型就退化成参数表比大小：发生器功率（W）、出风口离子浓度（ions/cm³）、灯管瓦数（W）、小舱杀菌率（%）。这四个量单位都不同，⛔ 互相之间一步都推不过来，也都不能反算出 CADR。看到规格书上只有它们而没有 CADR，正确的动作不是自己去换算，是回去要数据。

⛔ 装置 CADR 的具体值是平台／产品相关量，本课不给数。本课要交付的是索取它时必须同时索取的三项口径：

1. 目标物是什么——含粒径档（颗粒）或具体物种（气态物、菌种）。一个不写目标物的 CADR，等于在比较「每小时多少立方米的什么」。
2. Q 是多少、在什么温度与海拔基准下——体积流量是带基准的量。
3. 测试腔体与采样点在哪——小舱／整车环境舱／实车，呼吸区／回风口／出风口。第 6 讲会说清这一维为什么能把同一台装置的数字改掉一大截。

三项缺任何一项，两个 CADR 数就不可比——它们长得一模一样，含义可以完全不同。

1.3 停留时间 t_res = L_eff/v_air：全课争议最大的不是这个公式，是 L 取哪一段

第三个问题是「凭什么它能做到那么大」。对反应型装置（光催化、UVC），答案的源头是一个很短的时间。

• 表达式：t_res = L_eff / v_air
• 变量：L_eff 为有效作用段长度（m）——UVC 取被辐照到的那一段，光触媒取涂层覆盖的那一段；v_air 为该段内的平均流速（m/s）。
• 适用条件三条：① 该段内速度分布近似均匀。若截面上有偏流，实际的最短停留时间会显著低于平均值，⇒ 应按最短路径估一个保守值，⛔ 不能用平均流速交差。② 活塞流近似成立，无明显回流与短路。③ ⛔ 不适用于座舱开放空间中的装置——那里既没有一个定义得出来的 L，也没有一个定义得出来的 v，要改用局部空气龄那一套口径（1.4 与第 2 讲）。
• 用途：它给出反应型装置单程效率的天花板。
• 算例（教学假设值，⛔ 不对应任何平台、⛔ 禁止照抄取用）：取 L_eff = 0.15 m、v_air = 4 m/s，则 t_res = 0.15 / 4 = 0.0375 s。

几十毫秒这个量级一旦定下来，后面就全被它锁死了：UVC 需要多大辐照度、光触媒需要多高的催化活性，都可以被反算出来，而反算出来的数常常是不现实的（第 3、4 讲各算一次）。

关于取值：v_air 属行业典型区间——HVAC 风道内是个位数 m/s 量级，⛔ 本课不给单点值，它的实际值由风量与风道截面共同决定，口径去向 A2-05 空气侧压降、风量与风阻的工程处理 与 C2-04 鼓风机与蜗壳设计：风量—噪声平衡，⛔ 本课不重推。L_eff 属平台相关量，⛔ 不给数，须由供应商图纸与本项目的风道布置确定。

★ 这里有一条口径纪律，是本课最容易在两份报告之间打架的地方：整条风道的输运时间可以到零点几秒量级，而有效作用段的停留时间通常只是其中一小段，两者常常差数倍。而两份报告都会写「停留时间」这四个字。⇒ 写这个数时必须同时写明取的是哪一段。拿整条风道长度去算 t_res，会把单程效率上限高估数倍——这个错在供应商材料里很常见，而它不需要任何人说谎就能发生。

1.4 放置位置决定一切：四类位置的 t 与 Q 相差几个数量级

同一台装置，放在四个不同的位置上，它面对的 t 与 Q 完全不同：

• 风道内——Q 大（等于通过它的循环风量），t 极短（几十毫秒量级）。
• 出风口——Q 与风道内同量级，但反应段更短；而且产物直吹乘员面部，是四类里副产物暴露最不利的一类。
• 座舱开放空间——遮阳板、中控台上的独立小装置。Q 小到只能靠自然对流与舱内环流，没有一个定义得出来的 t，等效 CADR 通常低到不值得单列，且它的作用范围高度依赖气流组织。
• 表面直照——灯对着蒸发器、集水盘或风道内壁。它不处理气流，t 由「照射多久」决定，可以是分钟到小时量级。

大纲把这一条写成「放置位置决定一切」是准确的，而且可以说得更硬：CADR 的两个因子 η_single 与 Q 全部由位置决定，装置本身只决定 k_app 与 V_reactor 这两个内禀参数（1.5 给出它们与 CADR 的关系）。⇒ 「这台装置好不好」这个问题，在没有指定位置之前是无解的。

四类位置的时间尺度差几个数量级这一点可以定量说清，因为两端都由本课的教学假设值确定：风道单程 t_res = 0.0375 s，停机后表面照射 t_surf = 1800 s，比值 = 1800 / 0.0375 = 4.8 × 10⁴（教学假设值，⛔ 不对应任何平台）。⚠ 这个比值只包含时间项——⛔ 它不含几何衰减、遮挡、反射与湿度的影响，⛔ 因此它不是「表面照射比气流照射强 4.8 万倍」的意思，也⛔ 不能当成一个总折算系数拿去用。它说的只有一句话：这两种装法在 D = I·t 这个式子的 t 上，不在同一个数量级的战场上。

易错点：把座舱开放空间装置的宣称，直接与风道内装置横比——两者的 Q 差一到两个数量级，而规格书上往往都只写一句「适用容积」。另一个是在出风口装氧化型或放电型装置，却没有评估产物直吹面部这条暴露路径（副产物红线在第 5 讲）。

1.5 CADR 不是产品的固有属性：风道内反应型装置的天花板是 k_app·V_reactor

这一节是本课最容易被读反的地方，请慢读。

「CADR = η_single·Q，所以把循环风量 Q 提上去，CADR 就上去了」——这句话的前半截不但是真的，它就是 1.2 的公式本身。而且对滤芯它完全成立：滤材的单程效率在常用面风速段内对风量不敏感，Q 翻倍 CADR 就近似翻倍。这也正是 C4-01 空气过滤：PM2.5/HEPA/活性炭与 AQS 传感 「内循环倍率是座舱最大的杠杆」那条结论的来源。把这条经验原样搬到主动净化上，是最自然不过的推论。

但反应型装置的 η_single 本身就是 Q 的函数。

光触媒与 UVC 都是对时间的一级过程（前者在 Langmuir-Hinshelwood 低浓度近似区，后者在对数线性段，两者第 3、4 讲各自展开）。在活塞流近似下，单程效率

η_single = 1 − exp(−k_app · t_res)

而通过装置的停留时间又可以写成反应器体积除以流量：t_res = V_reactor / Q。把这两式代回 CADR 的定义，得到

CADR = Q · [1 − exp(−k_app · V_reactor / Q)]

★ 这一步是本课由 CADR 定义式与停留时间式推导出来的，⛔ 不是大纲既有，⛔ 也不是任何标准既有。

看这条曲线的两端：Q 小的时候，指数项趋近于 0、方括号趋近于 1，CADR ≈ Q——风量卡脖子；Q 大的时候，把指数展开取一阶，方括号 ≈ k_app·V_reactor/Q，两个 Q 对消，CADR 饱和于 k_app · V_reactor——反应卡脖子。而座舱风道内 k_app·t_res ≪ 1，恰恰落在饱和段。

⇒ 风道内反应型装置的 CADR 天花板 = 一级表观速率常数 × 反应器体积，与风量无关。 风量在这里是双刃的：Q 上去，η_single 同比例下去，两者在乘积里对消掉了。能动的只有两样——把有效作用段做长做大（抬 V_reactor），或者把辐照度／催化活性提上去（抬 k_app）。Q 不是杠杆。

⛔ k_app 与 V_reactor 都是平台／产品相关量，本课不给数。但这条结论可以画成一条与任何平台参数无关的通用曲线：令 x = Q/(k_app·V_reactor)，则 CADR/(k_app·V_reactor) = x·[1 − exp(−1/x)]。读者用自己的 k_app·V_reactor 去标定两根轴，就能读出自己落在哪一段。

读反之后会做的三个动作，每一个都要点破：

① 调高鼓风机档位来求更好的净化效果。 CADR 一点没变（已经在饱和段了），换来的是风噪、能耗，以及鼓风机工作点上移后要重新匹配（接 C2-04 鼓风机与蜗壳设计：风量—噪声平衡）。更坏的是，它把「我已经采取措施了」这个错觉写进了整改报告。

② 按供应商在大风量台架上报的 CADR 横比选型。 对滤芯，这个数是可移植的（换算一下面风速即可）；对反应型装置，它绑定了台架的风量与反应器几何——换到实车风道上，既不是同一个 V_reactor，也不是同一个辐照场，那个数一步都推不过来。⇒ 要问的从来不是「你的 CADR 多少」，而是「你的 k_app 与 V_reactor 分别是多少、在什么波长／浓度／湿度下测的」。

③ 反方向的错更贵：因为算出来 CADR 上不去，就把 UVC 整条路线否掉。 在 D = I·t 里被否掉的其实是 t：气流单程的 t_res 是几十毫秒量级，可是同一支灯挪去照蒸发器与集水盘表面，停机后连续照射的 t 是分钟到小时量级（1.4 的四类位置里的第四类）。表面生物膜恰恰是霉味抱怨的真源（C2-12 冷凝水排放、防霉与蒸发器自清洁），它不在气流里，不受 t_res 的封锁。⇒ 正确的结论不是「UVC 在车上没用」，而是「UVC 用在气流上算不过账，用在表面上才算得过账」——这是同一支灯的两种装法，而供应商报告常常只写杀菌率，不写测的是哪一种 t。

一句话记法：滤芯的 CADR 由风量买，反应型装置的 CADR 由时间买；而时间在风道里买不到，只能靠把反应器做大，或者干脆换一个 t 长四个数量级的战场。

1.6 四项相加不是四选一：主动净化在质量平衡里占的是自己的一项

前面几节都在算装置自己。这一节把它放回座舱里看。座舱净化的质量平衡是：

V · dC/dt = S − (CADR_dev + η_filter·Q_r + Q_f + k_dep·V) · C

分母括号里四项并列相加：滤芯贡献 η_filter·Q_r，新风稀释 Q_f，自然沉降 k_dep·V，主动净化 CADR_dev。⛔ 它们不是互相替代的四个选项。而分子上的源强 S，四项一个都动不了——那是 C4-02 车内空气质量（VOC/异味）与净化技术 源头削减的地盘。

这条式子一摊开，两句流传很广的话就同时不成立了：

• 「装了净化器就可以降滤芯等级」——降的是 η_filter，加的是 CADR_dev，两项都在分母里，此消彼长要用数说话；而且滤芯对气态污染物基本无能为力（活性炭是吸附不是过滤，会饱和、会回吐），灭活类装置对颗粒数量浓度又没有贡献。谁也替不了谁。
• 「有了 HEPA 就不需要主动净化」——同理，反过来说也不成立。它们在物理上不在同一项里。

四项的相对大小是平台相关量，⛔ 本课不给数。但可以用一组标明的教学假设值把量级关系画在同一根轴上，让读者看清结构，再用自己的实测值替换：

• V = 3 m³、Q_r = 300 m³/h、Q_f = 60 m³/h、η_filter = 0.5、k_dep = 0.5 /h
• ⇒ η_filter·Q_r = 0.5 × 300 = 150 m³/h；Q_f = 60 m³/h；k_dep·V = 0.5 × 3 = 1.5 m³/h
• ⇒ 折成换气次数：η_filter·Q_r/V = 50 /h，Q_f/V = 20 /h，两者都落在 C4-01 空气过滤：PM2.5/HEPA/活性炭与 AQS 传感 所记的「几十 /h 量级」内——这也是这组假设值这么取的理由。
• ⚠ 这一组全部是教学假设值，⛔ 不对应任何平台、⛔ 禁止照抄取用，真实值须由本项目实测替换。座舱容积 3 m³ 量级沿用 C4-01 空气过滤：PM2.5/HEPA/活性炭与 AQS 传感 与 C4-02 车内空气质量（VOC/异味）与净化技术 的口径，⛔ 本课不另立一套；颗粒物自然沉降速率常数 k_dep 的典型区间（PM2.5 段约 0.1~1 /h 量级）同样引自 C4-01 空气过滤：PM2.5/HEPA/活性炭与 AQS 传感。

第四项 CADR_dev 本课给不出长度——1.5 已经说清它等于 k_app·V_reactor，而那两个量都是产品参数。⇒ 图上把它画成一段可沿轴自由平移的带，由读者用自己核算出来的值填进去。

关于四项里哪一项最大，本课只给一条定性判据：只要鼓风机在转、且滤芯位于内外循环汇合点的下游，η_filter·Q_r 这一项通常是四项里最大的。这就是 C4-01 空气过滤：PM2.5/HEPA/活性炭与 AQS 传感 那条「内循环倍率是座舱最大的杠杆」在本课的落点，也是第 7 讲「滤芯是地基」这句结论的来处。注意它带了两个前提，前提不成立时结论也不成立——滤芯装在汇合点上游时，外循环进来的空气根本不过它。

两个易错点。 第一个：把 CADR_dev 与 η_filter·Q_r 直接相加，而不问两者是不是串在同一股风上——串联时不能简单相加，见 1.8。第二个更隐蔽，是重复计数：驻极体滤材靠静电捕集，它的捕集能力已经算在 η_filter 里了，⛔ 不能因为它带静电就再往主动净化那一栏记一次（1.1 的骑墙项归位）。

★ 本课的符号与参数化约定（全课通用，在这里一次说清）

⚠ 下面这张表是全课唯一的符号收口表：本课出现的每一个速率常数、每一个带下标的 Q、每一个时间常数都在这里，⛔ 后面各讲不得另起新记号，也⛔ 不得在别处给出另一份「本课有几个」的清单。

① 一阶速率常数：全课共四个，一律带下标，⛔ 正文中禁止裸写 k。

记号	它是什么	单位	在哪一讲用
k_app	反应型装置的一级表观速率常数（光催化取 k·K 合并项、UVC 取 I·ln10/D₁₀），按反应器体积归一	1/s	第 1、3、4 讲
k_dep	颗粒物在座舱内表面的沉积汇（含地板沉降与壁面沉积）	1/h	第 1、2、6 讲
k_O3	臭氧在座舱内表面的等效一阶分解汇	1/h	第 5 讲
k_dec	整舱浓度的衰减速率常数（不是装置内部的反应快慢）；它的两个工况取值记作 k_on（装置开）与 k_off（装置关）	1/h	第 6 讲

⚠ 四者机理不同、量级不同，⛔ 数值不得互相套用。⚠ 尤其 k_dep 与 k_O3：颗粒的沉积汇与臭氧的表面分解汇是两支不同的物理，只是记号相似，⛔ 不得互套数值（第 5 讲 5.3 会再钉一次）。⚠ 本课引自 C4-01 空气过滤：PM2.5/HEPA/活性炭与 AQS 传感 的 PM2.5 段 0.1~1 /h 量级，就是按 k_dep 上面这一种口径（颗粒向全部内表面的总沉积汇）给的。

⚠ 另有一对只在第 3 讲 3.3 那一小节内部出现的微观常数：Langmuir-Hinshelwood 原式里的 k（表面反应速率常数）与 K（吸附平衡常数）。它们不进上面这张表——每次出现都紧跟全称，且一级区合并成 k_app = k·K 之后就不再单独出现；⛔ 3.3 之外一律不得出现裸写的 k。

• 表面汇一律写成 k·V 的形式，⛔ 不与 v_d·A_s 形式并存、⛔ 不中途换用。两种写法通过 k_• = v_d·(A_s/V) 换算（k_• 代表 k_dep 或 k_O3，⛔ 这里也不裸写 k），其中 v_d 是等效沉积／表面反应速度（m/s）、A_s 是参与的内表面积（m²）、V 是座舱容积（m³）。选 k·V 形式的理由很实际：质量平衡分母里其它三项的单位都是 m³/h，写成 k·V 才能与它们并排放在同一根轴上（图 4）。

② 时间常数：两个，都带下标。 τ_dec（整舱一阶系统的时间常数，τ_dec = V/(分母四项之和)，第 6 讲用）；τ_p（局部空气龄，「空气从进入座舱到到达该点所经历的平均时间」，第 2 讲用，方法与求解归 J4-01 乘员舱气流组织与温度场 CFD）。⛔ 两者是完全不同的量，⛔ 正文中不得裸写 τ。

③ 风量 Q：带下标区分，共五个，⛔ 不另设第六个。

• Q——通过某台装置的风量；
• Q_r——循环风量；
• Q_f——主动换气量（外循环新风、开窗）。⚠ 第 5 讲讲臭氧平衡时说的「稀释流量项」就是它，全课统一记 Q_f，⛔ 不为同一个量另设 Q_vent 之类的第二个记号；
• Q_inf——车身渗透带来的被动换气量。⚠ 它与 Q_f 互斥、不重叠，⇒ 换气那一支的完整写法是 Q_f + Q_inf，⛔ 把渗透算进 Q_f 里再单列一次就是重复计数；
• Q_blower——鼓风机总风量（只在指出「Q 不是它」时出现）。
• ⚠ 那么本课的净化质量平衡分母里为什么只显式写 Q_f？因为本课那条平衡针对的是鼓风机在转、有新风的工况，此时 Q_inf ≪ Q_f，可并入 Q_f 的不确定度里；⛔ 而关窗停放时 Q_f → 0，Q_inf 成为唯一的换气项，那正是第 5 讲臭氧平衡必须把 Q_inf 显式写出来的原因（也是 6.2 说「实车的 Q_f 与 Q_inf 是额外的分母项」的意思）。⇒ 两处不是两套口径，是同一套口径在两个工况下的两种简化。Q_f 与 Q_inf 的分界口径引 C2-18 座舱空气收支与舱压平衡：排气格栅/泄压阀（PRV）、车身渗透与整车换气量实测，⛔ 本课不重新定义。

④ 无量纲效率。 η_single 与 η_filter 都是无量纲单程效率，前者指主动净化装置、后者指滤芯，⛔ 不混用一个符号。另有 ε_mix（呼吸区等效 CADR ÷ 舱平均等效 CADR，∈ (0, 1]，第 6 讲 6.5 定义）——⚠ 它乘的是 CADR，⛔ 不是浓度。

1.7 从「发生器功率」到「实际去除量」隔着四道折损，每一道都要写明由谁给出

规格书报的是链条最左端的那个量，读者要的是最右端的那个量。中间隔着四道——★ 本课把这条链命名为「功率→去除量四道」，⚠ 第 2 讲 2.4 另有一条「离子浓度→去除量四道」，两条链成员完全不同，只是碰巧都是四道，⛔ 不许把其中一条的结论搬到另一条上（下面末尾会再说清两者的关系）：

① 能量到有效作用量——输入的电功率有多少变成了目标位置上的有效辐照度、放电能量或离子产率。由器件效率与光学／电学设计决定，属产品相关。 ② 传质——污染物得先到达催化剂表面、或者被辐照到，才谈得上被作用。边界层传质与流场均匀性在这里扣一道，属几何与流场相关。 ③ 停留时间——t_res 封住了反应能进行多久（1.3），属位置与几何相关，本课给了算式。 ④ 活性与老化——催化剂中毒与积尘、光衰、电极积污，让前三道的输入随时间一路往下走。

大纲把它写成「停留时间、传质与催化剂活性三道」，本课补上第①道成四道，理由是：规格书报的恰恰就是第①道之前的那个量（功率、瓦数、离子浓度），不把这一道单列出来，读者就会误以为规格书给的已经是「有效作用量」。

⚠ 这四道各自独立，⛔ 不能乘成一个总折损系数拿去用。它们覆盖的因素互不重叠，而且其中三道是平台／几何相关的——一个在别人的台架上标定出来的总系数，换到你的风道上没有任何依据。⛔ 四道折损的量值本课一个都不给（全部是平台／产品相关量）；本课交付的是每一道由什么决定、由谁给出这份清单，读者拿它去向供应商与本项目内部分别要数。⚠ 两条四道链的关系必须说清，⛔ 不许读成同一条链的粗细两版：本条「功率→去除量四道」的起点是发生器的输入功率，四道依次是能量转化、传质、停留时间、活性与老化；而第 2 讲 2.4 那条「离子浓度→去除量四道」的起点是出风口已经测到的离子浓度（它已经在本条第①道的下游了），四道依次是离子的复合与消耗、输运、荷电概率、团聚去向。⇒ 两条链一条成员都不重合；2.4 说「第②道能提前算」指的是它自己那条链的输运那一道，⛔ 不是本条的第②道传质。第 2 讲会把荷电这一支的账按它自己那条链走一遍。

易错点：看到「功率提升 50%」就认为效果提升 50%——第①道之后还有三道，而其中第③道（t_res）根本不随功率变。反过来的错是：看到某一道折损很大就否掉整条路线，却没问那道折损是不是位置造成的、换个位置还在不在（1.5 的第③个错就是这一类）。

1.8 串联两级装置的 CADR ⛔ 不可相加

最后一件事：两台装置一起上，账怎么算。

两级装置串在同一股风上、且作用于同一类目标物时，总的单程效率不是相加而是：

η = 1 − (1 − η₁)(1 − η₂)

代回 CADR 的定义：

CADR_串 = Q·[1 − (1 − η₁)(1 − η₂)] = CADR₁ + CADR₂ − CADR₁·CADR₂/Q

★ 这一步同样是本课推导，⛔ 不是大纲既有、⛔ 不是任何标准既有。

道理很直白：第二级看到的已经是第一级处理过的空气，浓度已经降过一次，它能再去掉的绝对量变少了。直接相加，是把同一份空气算了两遍。

误差有多大，可以用一组纯代数的演示看清楚（这两组数只有 η 参与，不含任何平台参数，所以可以给）：

• 若 η₁ = η₂ = 0.5：合成 η = 1 − 0.5×0.5 = 0.75，而不是 1.0 ⇒ 直接相加会把 CADR 高估 33%（0.75 被说成 1.0）。
• 若 η₁ = η₂ = 0.1：合成 η = 1 − 0.9×0.9 = 0.19，而不是 0.2 ⇒ 高估只有 5%。

⇒ 判据：两级效率都低时，相加是可用的近似；只要有一级效率高，就必须用乘法式。

两个易错点，方向相反。 第一个：把滤芯的 CADR 与风道内装置的 CADR 相加——它们通常就是串在同一股风上的，必须用乘法式。第二个：⛔ 不许把「串联不能加」记成「一律不能加」。并联的情形——两台装置各自处理不同的支路，或者一台在风道内处理气流、另一台在做表面照射——它们作用的是不同的风量甚至不同的对象（1.1 矩阵里不同的行），此时既不能用串联式，也不能简单相加，正确做法是回到 1.6 的质量平衡逐项列，看清每一项各自对应的是哪一股风、哪一类对象。

本讲小结：选型的顺序是「先分对象，再分产品」——五类作用对象决定哪一支技术够得着，其中表面附着的生物膜是沿「空气里的污染物」枚举必漏的一整类。对象定了，用 CADR = η_single·Q 这把唯一可比的尺子度量，并要求它连同目标物、风量与基准、腔体与采样点三项口径一起报。这把尺子有三条与滤芯直觉相反的性质：它不是产品的固有属性（反应型装置饱和在 k_app·V_reactor，Q 不是杠杆）、它由放置位置决定（四类位置的 t 跨越毫秒到小时）、它在串联时不能相加。而在座舱的质量平衡里，主动净化只是分母里并列的四项之一，它替代不了滤芯，滤芯也替代不了它。第 2、3、4 讲将分别把荷电、氧化、灭活三支的 η_single 与 CADR 上限算出来。