淺談車內(nèi)空氣污染及新風系統(tǒng)

錢晨　李其朋　于開遠

摘 要：文章針對車內(nèi)空氣污染情況作了相應介紹，對車內(nèi)主要有害氣體的產(chǎn)生原因和危害作了闡述。文章主要目的是為了解決車內(nèi)空氣污染，為解決此問題提出了車內(nèi)新風系統(tǒng)這一方案，對此方案的技術原理及其特點做了簡單介紹，并對安裝此方案的車輛數(shù)據(jù)進行采集，驗證了此方案對車內(nèi)空氣污染改善具有積極作用。關鍵詞：車內(nèi)空氣污染;新風系統(tǒng);甲醛;VOC中圖分類號：U473.9 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）01-74-03

Abstract： This paper introduces the air pollution situation in the car and expounds the causes and harms of the main harmful gases in the car. The main purpose of this paper is to solve the air pollution inside the vehicle. To solve this problem， the scheme of the new air system in the vehicle is proposed. The technical principle and characteristics of the scheme are briefly introduced， and the vehicle data of this scheme is collected. It is verified that this scheme has a positive effect on the improvement of air pollution inside the vehicle.Keywords： Air pollution in vehicle; New wind system; Formaldehyde; VOCCLC NO.： U473.9? Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）01-74-03

1 前言

近些年來，隨著我國國民經(jīng)濟水平的不斷提高，汽車也逐漸成為人們不可或缺的交通工具，從基本代步工具一躍成為人們出行的首選，那么其本身的舒適性和安全性顯得極為重要。最近幾年大氣污染得到了人們的廣泛重視并在政府部門的大力治理下有了顯著改善，在此基礎上車內(nèi)環(huán)境的空氣質(zhì)量也逐步引起了人們的重視。車內(nèi)整體空間較為密閉且狹小，人們長期處于此密閉空間內(nèi)，空氣較為混濁對健康不利，且眾所周知，購買的新車一般都有一些異味需要經(jīng)常開車窗通風散味，但很少有人意識到即便駕駛多年的老車，由于車輛內(nèi)飾件和座椅皮具等老化也會散發(fā)出有害氣體危害乘坐者健康?；诖爽F(xiàn)狀本文對車內(nèi)新風系統(tǒng)加以研究以此改善車內(nèi)空氣質(zhì)量。

2 車內(nèi)污染及危害

車內(nèi)空氣質(zhì)量主要受車外環(huán)境和車內(nèi)內(nèi)飾產(chǎn)生的有害氣體兩方面影響，所以車內(nèi)有害物數(shù)目較多且種類較為繁雜，目前研究所得知的有害物種類就已高達30多種，而危害最大受人們所熟知的一般是甲醛、VOC、PM2.5這幾種有害氣體。以下就這三種危害物的產(chǎn)生條件和危害分別介紹：

2.1 甲醛

一般購買的新車和新裝修的房屋都需要一段時間的通風來降低甲醛濃度，因為車內(nèi)裝潢的一些內(nèi)飾和皮革制品會析出甲醛，長期處于密閉且甲醛濃度過高的空間內(nèi)，初期會出現(xiàn)頭暈等輕微不適，若甲醛濃度高達0.3mg/m3，由于甲醛與蛋白質(zhì)的結合導致人呼吸道和眼睛開始出現(xiàn)不適癥狀，若孕婦長期處于甲醛濃度高于0.9mg/m3的環(huán)境中其胎兒流產(chǎn)和畸形的概率都會增加，且在此環(huán)境下患鼻咽腫瘤、白血病等幾率都會增加。而車輛一般由以下幾種原因導致甲醛濃度過高：過度車內(nèi)裝潢、原始包裝長期未取下、不經(jīng)常通風并長期使用空調(diào)外循環(huán)、長期使用空氣清新劑、長期密閉車窗和天窗的駕駛習慣。

2.2 VOC

VOC是揮發(fā)性有機化合物的總稱，長期接觸濃度過高的VOC，對人體影響較大，初期癥狀輕微會使人感到頭暈、惡心、乏力等，嚴重時會導致人抽搐、休克甚至會傷害到人體肝臟等器官，最為嚴重的是會對神經(jīng)系統(tǒng)造成傷害，使得產(chǎn)生記憶力減退等不可逆的負面影響。車內(nèi)導致VOC過高主要是以下幾點原因：車內(nèi)腳墊地毯以及真皮內(nèi)飾[2]，一些不良商家會采用品質(zhì)不好的商品導致使用時內(nèi)飾等析出VOC，其次這些腳墊加工過程中需要采用粘結劑等一些工藝，這些也會造成溫度升高時有VOC析出;需要噴漆的一些塑料制品在高溫情況下會散發(fā)出VOC等有害氣體。

2.3 PM2.5

PM2.5作為近些年來大家所熟知的污染物，車內(nèi)PM2.5主要由車外粉塵進內(nèi)和車內(nèi)紡織座椅等產(chǎn)生的懸浮顆粒這兩部分污染源組成，PM2.5輕微時會引發(fā)過敏性鼻炎等呼吸道癥狀，嚴重時會導致臟器受損。

以下是夏季高溫情況下車內(nèi)實測的VOC和甲醛濃度隨溫度變化的數(shù)據(jù)。

此表采集一天中溫度較高的12：00到14：00數(shù)據(jù)，每隔20min記錄一次，由此表可看出在溫度升高的情況下，甲醛和VOC濃度也逐步增加。

3 空氣污染物解決方案

本文上述介紹了車內(nèi)的主要幾種污染物，這些污染物尤其在夏季高溫太陽直射情況下更加容易被促使散發(fā)，而人們一般在簡單通風后就選擇空調(diào)降溫，此種情況下有害氣體極易在車內(nèi)循環(huán)吸入人體，而在氣溫較低的冬季，人們?yōu)榱吮Ｅ噙x擇密閉車窗這對健康也是極其不利的，故而為了解決這一問題本文研究在車內(nèi)加裝新風系統(tǒng)以改善車內(nèi)空氣質(zhì)量，改善車內(nèi)駕駛乘坐環(huán)境。以下對新風系統(tǒng)做簡單介紹。

新風系統(tǒng)是隨著人們對室內(nèi)空氣質(zhì)量的重視應運而生，第一臺可過濾空氣污染的設備于1935年由奧斯頓·淳發(fā)明制造。新風系統(tǒng)是一套獨立的空氣處理系統(tǒng)，由送風系統(tǒng)和排風系統(tǒng)組成，主要分為管道式和無管道式新風系統(tǒng)[1]，目前家用和車載的新風系統(tǒng)為了使用和安裝的便捷性采用無管道式巨多。隨著環(huán)保意識的提高，人們越來越意識到車內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量的重要性。新風系統(tǒng)也將越來越多的運用在車輛上，通過送風和排風系統(tǒng)提高車內(nèi)空氣質(zhì)量，并且由于單體新風系統(tǒng)不需要復雜的管道排布和繁雜的安裝工程成為了近幾年的大熱產(chǎn)品，更是在近幾年自駕游盛行廣泛運用于房車中。由此可見發(fā)展車內(nèi)新風系統(tǒng)有以下優(yōu)點：

（1）用室外新鮮空氣置換車內(nèi)被污染的混濁空氣，提高車內(nèi)空氣質(zhì)量。

（2）在夏季可開啟新風系統(tǒng)散熱，進入車內(nèi)不會悶熱難受，且由于溫度的降低和車外新鮮空氣的置換，抑制了甲醛、VOC等有害氣體濃度的超標。

（3）時常通過新風系統(tǒng)換氣，避免現(xiàn)在多發(fā)的“空調(diào)病”。

（4）冬季車內(nèi)開啟新風系統(tǒng)可有效排除細菌、病毒。

（5）較之普通的開車窗通風，新分系統(tǒng)內(nèi)安裝了濾網(wǎng)降低了PM2.5的濃度防止車內(nèi)粉塵超標。

（6）安全方便，使用新風系統(tǒng)的通風量可以滿足乘客需求，避免了行駛過程中孩童手伸出車外的安全隱患。

（7）防霉除異味，南方氣候比較潮濕，新風系統(tǒng)將車內(nèi)潮濕污濁的空氣換出去可以延長內(nèi)飾使用壽命除去異味。

本文研究的車載新風系統(tǒng)主要由排風系統(tǒng)、送風系統(tǒng)和濾網(wǎng)組成，系統(tǒng)通過增壓技術利用排風系統(tǒng)將車內(nèi)污染物超標的空氣排出去，通過送風系統(tǒng)將車外的新鮮空氣送進來，且車外空氣進入時通過濾網(wǎng)過濾，以此避免車外空氣攜帶的PM2.5等有害物質(zhì)對車內(nèi)環(huán)境的影響。

4 車內(nèi)新風系統(tǒng)功能實現(xiàn)和驗證

車內(nèi)新風系統(tǒng)依靠車輛外循環(huán)運行，使用原車電平供電，并帶有低電量保護功能，若電平剩余電量不足則不支持新風系統(tǒng)啟動。在車輛運行時可設定每隔2小時新風系統(tǒng)啟動一次，可在新風系統(tǒng)上加裝溫度傳感器和甲醛傳感器，當車輛熄火不運行時溫度超過40攝氏度，或者甲醛濃度超標高于國家規(guī)定的0.1mg/m3時，可啟動新風系統(tǒng)自動更新車內(nèi)空氣。車內(nèi)新風系統(tǒng)采用高壓頭、大流量小功率的直流高速無刷電機帶動離心風機，依靠機械強力從一側向車內(nèi)送風，而另一側通過排風系統(tǒng)的離心風機向車外排除車內(nèi)污濁氣體，通過此方式在車內(nèi)形成一個新風流動場，以此來改善車內(nèi)環(huán)境，并在此過程中降低一定的溫度從而減少能耗。車內(nèi)新風系統(tǒng)可對車內(nèi)的溫度、濕度、潔凈度進行綜合性的調(diào)節(jié)和改善。

新風系統(tǒng)設計中要注重風量、過濾效果和噪聲，其基礎是通過送風系統(tǒng)的離心風機將車外新鮮空氣注入車內(nèi)，由于壓強等增加，將原車內(nèi)的污濁氣體配合排風風機“擠出”車外，以此來達到車內(nèi)氣體更新的目的。在此過程中最為重要的是風量，風量越大的風機換氣效果越好速度也越快，根據(jù)車內(nèi)空間情況，一般普通5座轎車選用風量為50-60CFM的風機，就可以達到較好的換氣效果。其次在車外新鮮空氣進入車內(nèi)時，需要通過濾網(wǎng)過濾，以濾去車外空氣中的PM2.5等有害顆粒物，整體新風系統(tǒng)的過濾成效可通過濾網(wǎng)的過濾能力來表現(xiàn)，一般選用可過濾空氣中大量懸浮顆粒物的但又不至于過密造成進風阻力的濾網(wǎng)，對于乘用車的車內(nèi)過濾一般選用歐洲標準的F9-H10濾網(wǎng)，在保證進風速率的情況下有效過濾PM2.5、PM10等懸浮顆粒物。安裝車內(nèi)新風系統(tǒng)凈化車內(nèi)空氣時，還應考慮到系統(tǒng)噪聲問題，在使用時應保證運行噪聲低于65分貝，以避免駕駛員受到噪聲干擾影響駕駛安全性，因此系統(tǒng)安裝時要保證穩(wěn)定可靠避免運行震動扇葉碰撞等造成噪聲，且由于風量和風速的上升風機噪聲也會隨之增加，因此要在風量風速與噪聲之間選擇一個平衡點，離心風機在轉速為1600RPM，風量50CFM時可使得此時噪聲在60-65分貝之間。

以下是安裝有新風系統(tǒng)車輛在高溫情況下新風系統(tǒng)運行時，其車內(nèi)溫度和甲醛、VOC等有害氣體的濃度變化情況。

由此表與表一對比可看出，有新風系統(tǒng)的車輛在陽光直射下雖然溫度有所上升但是總體來說溫度得到了相應的控制，且甲醛和VOC濃度在上升以后通過車內(nèi)外空氣的交換也逐步下降到正常未超標的濃度，可見新風系統(tǒng)對車內(nèi)空氣污染是有積極有效的作用和意義的。

5 結語

本文提出的新風系統(tǒng)不但作用于車內(nèi)外空氣交換，起到通風降低車內(nèi)有害氣體濃度的作用，還可以在炎熱夏季太陽直射時稍微降低車內(nèi)溫度，避免了甲醛VOC等有害氣體的進一步散發(fā)，且有別于開窗通風，新風系統(tǒng)配備濾網(wǎng)還可過濾車外空氣中的PM2.5等固體顆粒物以此來保證車內(nèi)空氣的潔凈度。新風系統(tǒng)在及其關注健康的當代極具發(fā)展前景，會成為車輛的一大賣點，若與汽車后市場結合也將作為車載化中的新興產(chǎn)品。

參考文獻

[1] 閆長林.新風系統(tǒng)對空調(diào)房間舒適性影響的研究[J].家電科技. 2017（10）：44-46.

[2] 馬思邊，高繼軍，鄭宏哲.車內(nèi)空氣污染與凈化[J].汽車維修與保養(yǎng). 2016（5）：86-89.

[3] 張鵬.單體新風凈化系統(tǒng)的研究與設計[D].山東：山東大學，2017.