負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)在城市軌道交通車輛中的應(yīng)用研究

郭彬+王偉娜

【摘要】本文采用負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)，對(duì)軌道交通車廂內(nèi)的有害的氣體、異味、粉塵以及病毒進(jìn)行過(guò)濾，以達(dá)到凈化的車廂內(nèi)空氣質(zhì)量的目的。

【關(guān)鍵詞】負(fù)離子；軌道；空氣凈化

一、引言

在城市化加速推進(jìn)和建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)的背景下，軌道交通建設(shè)近年來(lái)得到快速發(fā)展，成為緩解交通和資源壓力的重要舉措。但是由于目前軌道交通線路較少，因人員擁擠引起的安全隱患和因人流車流造成的空氣污染已成為制約其發(fā)展的重要因素。為了保證地鐵內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生，部分地鐵站點(diǎn)在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中加裝空氣凈化設(shè)備，用以去除空氣中的顆粒物、微生物和有機(jī)污染物等。因此，對(duì)軌道車輛的空調(diào)系統(tǒng)有了更高的要求：不僅要滿足溫度的調(diào)節(jié)，并且要通過(guò)對(duì)空氣的凈化，提高其品質(zhì)，保證乘客健康舒適與安全。

二、現(xiàn)有技術(shù)及其特點(diǎn)

目前，我國(guó)城市軌道車輛空氣處理大多數(shù)是過(guò)濾法，依靠回風(fēng)濾網(wǎng)和新風(fēng)濾網(wǎng)過(guò)濾，其過(guò)濾方法對(duì)灰塵、雜質(zhì)可以起到一定的過(guò)濾效果，但是對(duì)微小的細(xì)菌等有害微生物過(guò)濾效果極為有限，空調(diào)只要一開(kāi)始制冷，就會(huì)產(chǎn)生冷凝水，這些冷凝水與空氣中的有害菌落一起附著在蒸發(fā)器表面，滋生一定數(shù)量的細(xì)菌、真菌、霉菌，并會(huì)隨著空調(diào)的送風(fēng)污染整個(gè)車廂內(nèi)的環(huán)境。目前的解決方法也只能依靠定期清洗蒸發(fā)器來(lái)解決，效果有限。

目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的研究方向主要有：臭氧負(fù)離子空氣凈化技術(shù)、紫外線消毒殺菌技術(shù)、正負(fù)離子空氣凈化技術(shù)、活性炭過(guò)濾（吸附過(guò)濾）技術(shù)、光觸媒空氣凈化技術(shù)等。這些解決方案都存在著各自的缺點(diǎn)：低濃度的臭氧可消毒，但超標(biāo)的臭氧則會(huì)對(duì)乘客健康造成影響，而且作用范圍小，具體到軌道車輛，很難覆蓋整個(gè)空氣循環(huán)系統(tǒng)，產(chǎn)生的作用持續(xù)時(shí)間短，殺菌效率低；光觸媒只有在紫外線的照射下才能產(chǎn)生作用，并對(duì)材料本身有慢性腐蝕作用，它的強(qiáng)氧化性對(duì)空調(diào)機(jī)組本身會(huì)產(chǎn)生較大的腐蝕，光觸媒一旦脫落漂浮在空氣中而被吸入人肺部的話，對(duì)人體有害，因此在公共場(chǎng)所不適合使用；此外，空氣凈化裝置是否過(guò)于龐大能不能安裝在空間很有限的空調(diào)機(jī)組內(nèi)部也是需要考慮的因素。

三、負(fù)離子空氣凈化器在城市軌道車輛系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、負(fù)離子空氣凈化器的工作原理

負(fù)離子空氣凈化器其核心功能是生成負(fù)離子，利用負(fù)離子本身具有對(duì)空氣進(jìn)行凈化、除塵、除味、滅菌解毒的特性來(lái)對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行優(yōu)化。以負(fù)離子主動(dòng)出擊捕捉空氣中的有害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)殺菌、除味、除甲醛等作用。此外，負(fù)離子空氣凈化器對(duì)顆粒物的大小沒(méi)有限制，對(duì)與PM2.5微米級(jí)顆粒物能夠高效去除，是業(yè)界公認(rèn)的高效空氣凈化器。本文所研究的負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)，通過(guò)風(fēng)扇和過(guò)濾器先對(duì)車內(nèi)的空氣進(jìn)行一個(gè)徹底的循環(huán)過(guò)濾，對(duì)車內(nèi)的有害的氣體、異味、粉塵以及病毒進(jìn)行過(guò)濾，以達(dá)到純凈的空氣質(zhì)量環(huán)境?？諝鈨艋魍ǔＳ筛邏寒a(chǎn)生電路負(fù)離子發(fā)生器、通風(fēng)機(jī)、空氣過(guò)濾器等系統(tǒng)組成。凈化器運(yùn)行時(shí)，機(jī)器內(nèi)的通風(fēng)機(jī)使室內(nèi)空氣循環(huán)流動(dòng)，污染的空氣通過(guò)機(jī)內(nèi)的空氣過(guò)濾器過(guò)濾后，將各種污染物清除或吸附，然后經(jīng)過(guò)裝在出風(fēng)口的負(fù)離子發(fā)生器將空氣不斷電離，產(chǎn)生大量負(fù)離子，被風(fēng)扇送出，形成負(fù)離子流，達(dá)到清潔、凈化空氣的目的。

2、負(fù)離子空氣凈化系統(tǒng)組成

主要由以下五個(gè)分系統(tǒng)構(gòu)成：

（1）風(fēng)機(jī)系統(tǒng)：沿用軌道車輛的通風(fēng)系統(tǒng)，利用風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)使車廂內(nèi)空氣循環(huán)；

（2）過(guò)濾器：過(guò)濾灰塵、煙味；填充活性炭的過(guò)濾器還能過(guò)濾細(xì)菌等；

（3）芳香盒：采用純天然的芳香劑，能在車廂里散發(fā)香氣；

（4）負(fù)離子發(fā)生器：通過(guò)離子作用，離子作用又分，單獨(dú)的負(fù)離子，負(fù)離子再多也不會(huì)對(duì)人體有害；離子產(chǎn)生的原理是通過(guò)高壓，使空氣發(fā)生電離作用；

（5）控制電路版：實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。

3、負(fù)離子空氣凈化器系統(tǒng)在城市軌道車輛布置方式

城市軌道車輛中每節(jié)空調(diào)機(jī)組為單元式結(jié)構(gòu)或?yàn)榉煮w式結(jié)構(gòu)，空調(diào)機(jī)組中的室內(nèi)機(jī)部分設(shè)置有出風(fēng)口和進(jìn)風(fēng)口。空調(diào)機(jī)組的出風(fēng)口通過(guò)送風(fēng)風(fēng)道與車內(nèi)的送風(fēng)口連通，用于向車內(nèi)提供經(jīng)蒸發(fā)器處理的空氣，以調(diào)節(jié)車內(nèi)環(huán)境的溫度、濕度及新鮮度。每節(jié)車廂配備兩臺(tái)空調(diào)機(jī)組，所以每節(jié)車廂安裝兩臺(tái)空氣凈化器。因?yàn)槌鞘熊壍儡囕v的運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，本設(shè)計(jì)中將空氣凈化器安裝固定在空調(diào)機(jī)組內(nèi)部的回風(fēng)和新風(fēng)混合艙內(nèi)，空氣凈化器不但可以對(duì)車內(nèi)的回風(fēng)進(jìn)行凈化處理，對(duì)車內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行殺菌、消毒、去除異味、清新空氣等處理，以提高車廂內(nèi)空氣質(zhì)量；同時(shí)還可以對(duì)新風(fēng)進(jìn)行凈化處理，更進(jìn)一步保證輸送至車內(nèi)的空氣的潔凈度。空氣凈化器通過(guò)螺栓等緊固件固定安裝在空調(diào)機(jī)組室內(nèi)部分的殼體上。

四、試驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

通過(guò)仿真試驗(yàn)，選取類似車廂的密閉試驗(yàn)空間，向密閉空間能充入一定量的有害的氣體：氨氣（NH3）、乙酸（CH3COOH）、甲醛（HCHO）等氣體濃度在1m3為60ppm，分別在不同的工作溫度下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得在負(fù)離子量大于100，000pcs/cm3時(shí)，有害氣體濃度下降到原來(lái)的20%左右，使有害氣體含量得到有效抑制。同時(shí)，空氣中粉塵含量也明顯得到降低。

通過(guò)理論分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得知利用負(fù)離子自身能夠?qū)諝膺M(jìn)行凈化、除塵、滅菌解毒、對(duì)空氣進(jìn)行優(yōu)化。無(wú)論從凈化效率還是系統(tǒng)維護(hù)上，而且從經(jīng)濟(jì)性能分析，負(fù)離子凈化器都具有非常明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 韓 旭， 茅靳豐， 耿世彬， 張 華. 利用O_3-UV-H_2O協(xié)同作用消除室內(nèi)化學(xué)污染的研究[J]. 暖通空調(diào)， 2005，8（05）： 38-46.

[2] 張秀珍， 徐 強(qiáng)， 李延平， 錢 松， 吳玉珍. 室內(nèi)空氣凈化器性能檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法討論[J]. 環(huán)境與健康雜志， 2008，12（05）： 49-78.

[3] 王書杰. 臭氧消毒應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)消毒學(xué)雜志， 2004，18（03）： 58-64.

[4] 張 浩， 李榮江， 王力文， 曾祥貴， 李宏霞， 吳德生. 室內(nèi)空氣凈化器測(cè)定方法探討[J]. 環(huán)境與健康雜志， 1996，15（01）： 8-16.

[5] Surrey Institute of Art and Design， Faculty of Design From the economic， environmental， ethical and social balanced development angle， discuss the product design and development. Journal of Sustainable Product Design.

【作者簡(jiǎn)介】

郭彬（1982—），男，漢族，單位：河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要從事電子技術(shù)、智能控制技術(shù)的教學(xué)工作。