较真要点：
1、听说过“煽除雾霾方案”吗？根据其说明书 ， 受雾霾影响的地区 ， 可以全民造风清除雾霾 。 但经过分析 ， 该说明书中有很多不符合实际情况的假设 ， 计算思路也是错误的 。
2、有无可能通过风机吹风驱除雾霾？不现实 ， 所需能量是目前科技水平无法负担的 。
3、现阶段有效保护自己的手段仍然只有在家开净化器 ， 出门戴口罩这一条路 。 城市范围的空气污染一旦出现 ， 目前还没有可行的技术手段可以清理 。 改善空气质量 ， 唯一有效的方法就是管控污染源 。 只要污染源失控 ， 空气质量就会失控 。
查证者：杨羿 | 空气净化器研发人员
文章插图
冬天是雾霾高发期 ， 在家开净化器 ， 出门戴口罩的同时 ， 大家也难免会想 ， 有没有什么办法可以做到城市整体的防护 ， 就算不能从根本上解决雾霾问题 ， 至少可以给大众提供暂时的清洁空气 。 比如用全民造风 ， 煽除雾霾 。
这件事可行吗？
该专利申请文章有很多不符合实际情况的假设 ， 计算思路也是错误的
文章插图
专利说明书截图
在这个专利中 ， 发明人给大家算了这么一笔账（见上图） 。 核心结论是“如果有1500万人加入煽除雾霾的造风运动中来 ， 1小时内可将10800亿立方米的空气向前推动1米……形成的风力足够将刚刚形成的轻度雾霾移出北京 。 ”
这里面有这样几个问题 ， 首先20立方米*米/每秒的速度对于人来说 ， 是很夸张的一个数字 。 按照2.5米的层高 ， 20立方米相当于一个8平米的小卧室 ， 20立方米*米/每秒每人的风量 ， 意味着每人每秒钟需要将一个8平米房间内的全部空气发射1米 ， 并且要坚持一个小时 。
其次 ， 就算我们真的发动了1500万人 ， 这事儿也成不了 。 为了让每个人都把新鲜空气扇进城 ， 这些人必须肩并肩站成一排去扇风 。 1500万人如果考虑到拿扇子的活动空间 ， 就算两个人间距1米 ， 1500万人站成一排约为1.5万公里长 ， 这个长度直线排列的话 ， 国内差不多能站500万人左右 ， 剩下的一千万人可以一路站到欧洲 。
第三 ， 北京城八区自从崇文宣武与东城西城合并之后 ， 已经变成城六区 ， 其总面积为1381平方公里 ， 而非396平方公里 ， 相当于37公里见方的一块地 ， 而非20公里见方 。
按照发明人的思路去计算 ， 1381平方公里大 ， 10米高的空间 ， 容积约为138亿立方米 ， 只相当于10800亿立方米的1/78 ， 也就是说 ， 我们只需要不到20万人就足以在一小时内把这些空气扇出北京城 。 或者用1500万人 ， 一分钟不到的时间就能把这些空气扇出去 。 听上去还是很有希望的一件事 。
可是这个计算思路是错的 。 如果风速真的是1米每秒 ， 那么一个小时之后 ， 这股风只能前进3.6公里 ， 10个小时之后才能离开北京城 。 想要一个小时完成换气 ， 需要37公里每小时的风速稳定地吹 ， 这个风速相当于五级风（8.0-10.8m/s ， 29-38km/h） 。 在现实中 ， 如果北京出现了五级大风 ， 而且风向合适 ， 确实可能达到“吹散”雾霾的效果 。 但要通过人力扇风造出5级风 ， 有些异想天开了 。
有无可能通过风机吹风驱除雾霾？不现实 ， 所需能量是目前科技水平无法负担的
那是不是只要能够用某种办法产生五级大风 ， 就可以带走雾霾了呢？道理倒是这个道理 ， 但是计算一下就会发现不太现实 。 首先北京城区没有墙壁也没有天花板 ， 我们没有任何办法阻止空气对流 。 因此我们如果想靠风去净化北京的话 ， 我们就需要足够强的风占据整个北京上空 ， 而不是仅仅10米高 ， 37公里宽的一股气流 。
北京目前的年均风速在2m/s左右 ， 大致相当于驱散雾霾所需的五级风风速的五分之一（为了计算方便 ， 五级风速取10m/s ， 36km/h） 。 而风的能量与风速的立方成正比 ， 这意味着我们需要在北京现有风能的基础上 ， 再提供125倍（本应为124倍 ， 为了计算简便取125）于现有风能的能量 ， 才足以提供驱散雾霾的风 。
具体到北京 ， 北京风电一年的发电量是3亿千瓦时 ， 按照全国的开发比例6.3%计算 ， 北京应该有可以利用的风能约47.6亿千瓦时 ， 按照理论最高的效率59%推算 ， 总风能不少于80.7亿千瓦时（保守情况下 ， 可以把这个数字视为年均风速2m/s的北京现有的总风能） 。 在此基础上如果扩大125倍 ， 则所需风能达到约1万亿千瓦（这是加速到10m/s五级风所需要的风能） 。 根据能量守恒定律定律 ， 至少也需要1万亿千瓦的电能 ， 而这里还没有计算风机吹风的时候会有相当比例的能量以热量的形式损失掉 ， 实际提供这1万亿千瓦时的风能所需消耗的电能还要更高 。 而2016年全国一年的总发电量约为6万亿千瓦时 。
【雾霾|用数学告诉你，人工造风除雾霾的脑洞，为啥行不通】就算我们有办法提供125倍的风能 ， 我们仍然要确保当我们扇风的时候 ， 北京周边有足够的洁净空气可以补充进来 。 这也是一个完全不符合实际情况的假设 。
再退一步 ， 就算可以从某一个方向稳定地引来洁净空气 ， 并且给北京提供足够的能量保持持续的大风 ， 这些能量吹出去的风也不会出了北京就停下 ， 而是会一路把各种污染物推到其它地方 ， 也就是说 ， 从宏观的角度讲 ， 这些雾霾还是会影响相当比例的人口 。
放置大量空气净化器清除雾霾行得通吗？行不通 ， 北京城六区需要将近23亿台净化器
这时有一个自然的想法就是 ， 如果把这些污染物就地净化掉呢？
先算算如果人化身净化器的结果是怎样的 。 人呼吸的量大约每分钟5-8升 ， 我们取上限 ， 每小时则为480升 ， 每天达到11.52立方米 。 北京城区人口密度最大的是西城区 ， 每平方公里有25767人（2014年北京市统计局发布的数据） ， 这些人每天可以呼吸掉约29.7万立方米的空气 ， 如果把这些空气摊平到1平方公里的土地上 ， 可以算出来只能累积约30厘米的深度 。 这远远不足以净化北京的空气 。
接下来我们换净化器 。 如果选择某品牌洁净空气量可以达到1000立方米每小时以上的净化器 ， 给北京市每个人都配一台 ， 我们还是选人口密度最大的西城区里的一平方公里 。 这里面会聚集25767台净化器 ， 每小时提供约2576万立方米的洁净空气 ， 这个高度摊平在这1平方公里可以达到25.76米 。 然而 ， 就算我们不考虑对流层几千米的高度 ， 至少也要把北京国贸三期的330米算进来 。 这样的话 ， 这个净化性能也是远远不足以净化整个城市的 。
如果我们一定要净化全北京空气的话 ， 需要多少净化器呢？按照净化器新国标中的规定推算 ， 净化器需要在一小时之内将需要净化的空间循环5次左右 。 按照这个数据估算的话 ， 每平方公里需要净化的空气有3.3亿立方米（按照高度330米） ， 循环五次则需要对应的洁净空气量达到16.5亿立方米每小时 。 我们还是选用前面说的洁净空气量达到1000立方米每小时的净化器 ， 则需要165万台 。 覆盖北京城六区的1381平方公里面积 ， 则需要将近23亿台净化器 。
经过几年的积累 ， 目前中国家庭的净化器渗透率仍然只有5%不到 。 中国家庭数量约为4亿户 ， 如果这23亿台净化器真的用起来了 ， 相当于渗透率达到600% ， 是目前渗透率的120倍 ， 也就意味着 ， 想要满足净化北京的需求 ， 净化器行业需要在短时间内提高几百倍的产能 ， 这对于任何一个行业来说都是不现实的 。
做了这么多看起来没意义的计算 ， 归根结底是想说这样两件事：第一 ， 现阶段有效保护自己的手段仍然只有在家开净化器 ， 出门戴口罩这一条路 。 城市范围的空气污染一旦出现 ， 目前并没有可行的技术手段可以清理整个城市的污染 。 第二 ， 改善空气质量 ， 唯一有效的方法就是管控污染源 。 只要污染源失控 ， 空气质量就会失控 。
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