濟南順奇凈化工程有限公司
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當(dāng)前車內(nèi)空氣污染的研究并未完全解決車內(nèi)空氣污染問題,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也不完善。國外只有少數(shù)國家,例如日本、俄羅斯和韓國等出臺了關(guān)于車內(nèi)污染物治理的標(biāo)準(zhǔn)或指南。我國于 2011 年 10月發(fā)布了《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》(GB/T27630-2 0 1 1 )(以下簡稱《指南》)。該指南對靜止?fàn)顟B(tài)車內(nèi)裝飾和組件的揮發(fā)性有機物提出了控制要求,但未涉及其他污染源產(chǎn)生的污染物,而且大多數(shù)有機物的控制濃度均高于《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《國家環(huán)境友好汽車實施方案》中的控制濃度,也未對汽車實際運行中車內(nèi)污染物,如NOx、PM、VOCs等提出濃度上限,因此并不能保證司乘人員乘車環(huán)境的健康和舒適。
傳統(tǒng)的通風(fēng)控制策略不能完全有效應(yīng)對車內(nèi)污染狀況。據(jù)調(diào)查,當(dāng)車輛發(fā)生阻塞時,道路污染物濃度較高,車內(nèi)VOCs的濃度基本與車外VOCs濃度相等[7],傳統(tǒng)通過CO2濃度和車內(nèi)外焓差控制新風(fēng)量的方法無法應(yīng)對這種情況,相反這兩種通風(fēng)策略可能導(dǎo)致車外污染物進入車內(nèi)。采用內(nèi)循環(huán)的方式也不能作為控制車內(nèi)污染的方法,實驗表明關(guān)閉車窗采用內(nèi)循環(huán)的方式在 5 min 內(nèi),車內(nèi)的 CO2濃度超過 0.15%[8 ]。
汽車尾氣是車內(nèi)污染的主要污染源之一。目前使用的發(fā)動機燃料燃燒技術(shù)必然會產(chǎn)生 HC、PM、NOx、CO 等污染物,隨著城市道路車輛的增加,尾氣污染將會更嚴重。汽車尾氣在光照條件下會產(chǎn)生二次污染物,其危害比一次污染對人體健康的影響更嚴重。部分城市對車輛限行、限購和限排策略只能暫時緩解尾氣污染,解決汽車尾氣污染的根本途徑是開發(fā)新型發(fā)動機,實現(xiàn)尾氣零排放,即從源頭上消除污染源才是解決尾氣污染的根本途徑。國內(nèi)對汽車車內(nèi)空氣污染的研究還不充分,有必要研究相關(guān)策略以降低車內(nèi)空氣污染物濃度,改善車內(nèi)空氣質(zhì)量。
1 道路及車內(nèi)空氣的污染及危害
車內(nèi)空氣污染來源有 4 個方面:汽車尾氣污染,道路揚塵污染,車內(nèi)材料污染和車內(nèi)司乘人員污染。污染物可分為以下幾類。
1.1 顆粒物污染
道路顆粒物主要分為粗粒和細粒,PM2.5 指示大氣中細顆粒物的污染,PM10 指示大氣中粗粒的污染。中國和WHO認為城市大氣中PM2.5與PM10的濃度比例為 50%[9]。粗粒(PM10)主要由建筑施工和道路揚塵產(chǎn)生,細粒(PM2.5)主要由汽車尾氣產(chǎn)生[9],柴油機尾氣中小于 2 ìm 的顆粒約為總顆粒物的 73%,汽油機則為62%[10]。另一方面,道路顆粒物污染具有區(qū)域性和不確定性,道路空氣中PM2.5 與 PM10 濃度不存在固定比例關(guān)系。不同的道路和交通狀況下,車輛尾氣造成道路污染的程度不同:當(dāng)車輛高速運行時,道路的揚塵引起道路顆粒的污染較為顯著,但其產(chǎn)生的尾氣顆粒相對較少。道路顆粒物的濃度和粒徑分布還受車流量、道路擁堵狀況、行駛車輛類型、車輛品牌、道路類型的綜合影響。
顆粒物對人體健康的危害分為急性危害和慢性危害兩種,表 1 列出了 PM2.5、PM10 每增加 10ìg/m3時對人的急性危害。由該表可知,相同濃度增量下 PM2.5 的危害高于 PM10,吸入顆粒對呼吸系統(tǒng)的危害比其他器官嚴重,而且隨劑量的增加細粒的危害性遠超粗粒。WHO的調(diào)查發(fā)現(xiàn)顆粒物與人體健康之間存在劑量 ― 反應(yīng)關(guān)系,顆粒物對健康不良作用較多,主要是對心血管疾病和呼吸系統(tǒng)的危害較嚴重,尚未發(fā)現(xiàn)有不良健康效應(yīng)的濃度閾值[ 9 ]。
顆粒物對人體健康也存在慢性危害。美國心臟協(xié)會提出 PM2.5 每增加 10 ìg/m3,全因死亡率約上升 10%[14],呼吸系統(tǒng)的死亡率由 2.1% 增加到3.7%[16]。大氣 PM2.5 對數(shù)濃度每增加 1 個單位,慢性阻塞性肺疾病的發(fā)生增加1.68倍,PM2.5的遺傳毒性作用主要由其有機提取成分引發(fā)[16]。
1.2 汽車尾氣氣體污染
汽車尾氣排放物主要由 CO2、水蒸汽,以及CO、SOx、NOx、PM 和 HC 等污染物組成。HC中的有機物成分很復(fù)雜,已發(fā)現(xiàn)的有機成分有 280多種,氣體冷凝物中有機物達 300 多種。研究表明車輛尾氣排放的VOCs占人為總排放VOCs的35%以上[17],汽車尾氣中 VOCs各污染物存在相關(guān)關(guān)系,如未設(shè)置氣體過濾裝置,車內(nèi) VOCs 濃度與車外的 VOCs 濃度大約相等[7]。一般可選取代表性的有機物作為道路有機污染物濃度的評價指標(biāo),評價車外VOCs對車內(nèi)的污染,并且該評價指標(biāo)不應(yīng)與車內(nèi)有機污染物的指標(biāo)重合,以免造成評價失真。
1.3 車內(nèi)裝飾物污染
車內(nèi)裝飾物來源較多,主要是汽車車廂隔板、儀表總成、坐墊、地毯、皮革等。汽車的組件和裝飾品都不同程度散發(fā)污染物,其散發(fā)量受溫度、濕度和送風(fēng)速度的影響較大。車內(nèi)裝飾物散發(fā)VOC的危害性與室內(nèi) VOC 相同,但車內(nèi)污染源散發(fā)的污染物與室內(nèi)污染源并不完全相同。北京勞動保護科學(xué)研究所對106輛車的檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn),新車比舊車容易超標(biāo),但室內(nèi)污染物濃度指示劑――苯和甲醛都不超標(biāo),而甲苯和二甲苯超標(biāo)嚴重[4],這說明車內(nèi)污染物的控制不能完全參照室內(nèi)的污染控制標(biāo)準(zhǔn)。
1.4 人體污染
乘駕人員產(chǎn)生的主要污染物有CO2、NH3、H2S及真菌、細菌、病毒等微生物。人體的代謝活動產(chǎn)生 400 多種化學(xué)物質(zhì),呼吸排除的污染物有 149種,汗液排除 151 種,皮膚表面排出 271 種,人體每天產(chǎn)生1g左右的各種粉塵[2]。人體排除的所有污染物中CO2的量最大,可以代表人員對車內(nèi)污染的程度,將CO2濃度控制在0.15%以下乘客不會因人體污染感覺不舒服。人體對自身產(chǎn)生的污染物有一定的適應(yīng)性,但對其他個體散發(fā)的致病性的細菌和病毒的抵抗力較差,此類微生物可引起人員之間的交叉感染,而體表散發(fā)和呼出的有害細菌和病毒與乘客的數(shù)量正相關(guān)[17-18]。細菌和病毒在空氣中不能單獨存在,常吸附在比其大數(shù)倍的塵粒等載體表面,如 SARS 病毒主要以飛沫和飛沫核為載體[18],因此對顆粒物的控制可降低微生物的危害性。
1.5 二次污染物
車外二次污染物主要以O(shè)3、NO2和光化學(xué)煙霧為代表。NO2有刺激性臭味、劇毒,其毒性比 CO大 10 倍[19]。WHO 認為短期暴露于0.2 mg/m3濃度的 NO2下可產(chǎn)生顯著的健康效應(yīng),而短期暴露于0.5 mg/m3的 NO2下則會產(chǎn)生急性不良反應(yīng),兒童哮喘病發(fā)病率隨年均NO2濃度的上升而增加[9],此外NO2在0.5×10-6以上時就有可能誘發(fā)肺氣腫。O3氧化性極強,對人眼睛和呼吸道有很強的刺激性,濃度達到0.2×10-6~0.3 × 10-6時導(dǎo)致人體胸部產(chǎn)生壓迫感,暴露在濃度1×10-6~2 × 10-6O3下2h內(nèi)產(chǎn)生頭痛、胸悶,達到5×10-6時人體會全身疼痛[1]。光化學(xué)煙霧、NO、O3和 NO2之間存在關(guān)聯(lián)。
汽車發(fā)動機燃燒的副產(chǎn)物 NOx中 90%~95%為NO[7],后者的濃度可代表道路空氣中汽車尾氣的濃度。NO2在一次污染中的含量少,主要由二次污染生成,其濃度可代表車外空氣二次污染物(如O3、光化學(xué)煙霧等)的污染狀況,而且環(huán)境監(jiān)測站的測定結(jié)果表明許多情況下NOx比CO(CO排放濃度并不穩(wěn)定,與發(fā)動機的燃燒效率有關(guān))更易檢測,更易超標(biāo)[20]。所以,可通過檢測控制 NOx的濃度綜合反映車外污染物濃度的控制水平,即可將NOx的濃度作為道路空氣質(zhì)量的評價指標(biāo)。
2 車內(nèi)空氣污染特點及應(yīng)對方式
2.1車內(nèi)空氣污染與室內(nèi)空氣污染的不同
表2比較了車內(nèi)空氣污染與室內(nèi)空氣污染的不同特點。車外污染源的散發(fā)量、種類與汽車本身、道路類型和時間都有關(guān)系,而且車內(nèi)污染濃度變化遠比室內(nèi)大,車外的污染常通過新風(fēng)進入空調(diào)系統(tǒng),強調(diào)新風(fēng)的稀釋作用,不考慮新風(fēng)中的污染物,片
面增大新風(fēng)量不僅不能改善車內(nèi)空氣質(zhì)量,反而造成車外污染的侵入。車內(nèi)污染源散發(fā)有機物的類型與室內(nèi)不同,車內(nèi)有機物以甲苯、二甲苯為代表,室內(nèi)有機物以甲醛為代表。這些都說明車內(nèi)空氣質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)不能完全以室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),控制策略也不能完全照搬一般民用空調(diào),對車內(nèi)空氣質(zhì)量的研究也應(yīng)當(dāng)成為單獨的分支方向。
2.2 污染特點及應(yīng)對方式
影響車內(nèi)空氣質(zhì)量的污染物主要是顆粒物和氣體污染物,前文所述的污染物多數(shù)包含于這兩類,改善車內(nèi)空氣質(zhì)量應(yīng)控制這兩種污染物。
控制 1 ìm 粒徑的塵粒濃度可很大程度減小顆粒物的污染。對呼吸系統(tǒng)的研究表明,大于5 ìm的顆粒能被呼吸道中的膜毛擋住,只有 1 ìm~5 ìm的小微粒才能進入肺泡[18],大部分1 ìm 粒徑的粉塵可在肺泡道和肺泡囊中沉積,只有 2.6% 被呼出體外;更小粒徑的顆粒在肺部沉著后又被重新呼出去,對人體危害較小,因此從呼吸系統(tǒng)的角度出發(fā),應(yīng)控制的粒徑為 1 ìm 或 1 ìm 以下。從微生物的角度分析,空氣中的細菌、病毒和芽孢等微生物的沉降等價粒徑都在 1 ìm 以上[18],為防止致病性微生物的傳染,應(yīng)控制粉塵顆粒的粒徑為 1 ìm。對汽車尾氣顆粒物的研究表明,實際道路行駛條件下公交車尾氣排放 0.3 ìm ~1.5 ìm粒徑的顆粒物質(zhì)量占總質(zhì)量的84%[21],柴油機排放顆粒物中大于 0.75ìm 的顆粒質(zhì)量占主要部分[23],從污染源的角度出發(fā),應(yīng)過濾的顆粒粒徑應(yīng)該為0.75 ìm。所以顆粒物污染的控制粒徑至少為 1 ìm。
通過車內(nèi)外相結(jié)合的方式控制VOC 的污染狀況。汽車尾氣中的VOC 成分較復(fù)雜,而且不同燃料、使用年限和運行狀況下發(fā)動機尾氣的排放成分各不相同。尾氣含有多聚芳香烴等氣體有機物,部分有機物還與車內(nèi)污染成分重疊,所以無法根據(jù)車內(nèi)空氣中有機物濃度評價車內(nèi)外污染。我國擬實施的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對空氣中污染物濃度進行限制,但國內(nèi)外的研究表明道路污染物濃度遠高于背景濃度[7,10,24](背景濃度指代表城市環(huán)境空氣總體水平的測點濃度),這說明在大氣空氣質(zhì)量良好的情況下,依然有必要控制車外污染。目前常用NOx濃度評價汽車尾氣污染或室內(nèi)燃燒器燃燒污染,因此可根據(jù)道路 NOx濃度評價車外污染情況。對于車內(nèi),《指南》中控制的濃度不夠嚴格,其中甲苯、二甲苯濃度閾值遠高于《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定值,車內(nèi)污染控制,除了嚴格執(zhí)行《指南》外,還應(yīng)過濾車內(nèi)空氣中的 VOC。
由于汽車引入的新風(fēng)可能存在污染,所以新風(fēng)量的確定不僅僅是能耗問題。在車外污染較嚴重,而且無新風(fēng)過濾的情況下,大量的新風(fēng)不僅不能改善車內(nèi)空氣質(zhì)量,反而導(dǎo)致車外污染侵入,污染車內(nèi)空氣。另一方面,新風(fēng)量不足又會導(dǎo)致司機和乘客出現(xiàn)頭暈、困倦、胸悶等不適[25],影響乘車舒適性,還可能導(dǎo)致司機注意力不集中容易造成交通事故,因此確定合理的新風(fēng)量對防止車內(nèi)污染、改善車內(nèi)空氣質(zhì)量也很關(guān)鍵。根據(jù)ASHRAE性能設(shè)計法以CO2為污染物,人在極輕微活動下的必要新風(fēng)量為18.3 m3/h[26],我國《公共交通工具衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》對列車車廂和輪船客艙的新風(fēng)量要求最低為 20 m3/h。在污染較嚴重的情況下,可通過提高汽車空調(diào)濾清器對不同粒徑段微粒的過濾效率,保證客車乘客側(cè) 20 m3/h 的新風(fēng)量,同時考慮到司機遠比乘客暴露的時間長,而且司機駕駛需要長時間保持清醒的頭腦,對健康新鮮空氣的需求量大于乘客,根據(jù)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》司機的新風(fēng)量應(yīng)為30 m3/h;在道路污染較小的情況下可采用其他通風(fēng)策略。
3 汽車內(nèi)空調(diào)特點
上文對汽車內(nèi)空氣污染及控制方法進行了論述,以下針對汽車空調(diào)的送風(fēng)方式和過濾器設(shè)置位置、效率進行分析探討。
3.1 過濾器的設(shè)置方式
汽車的空調(diào)系統(tǒng)以全空氣一次回風(fēng)方式為主,下面對不同形式的通風(fēng)進行分析。
(1 )無過濾裝置,如圖 1 。
數(shù)學(xué)模型及條件:
式中:Cr為回風(fēng)污染物的濃度,mg/m3;Ci為車內(nèi)污染物的濃度,mg/m3;Cf為新風(fēng)污染物的濃度,mg/m3;Vf為新風(fēng)量,m3/ h ;Vr為回風(fēng)量,m3/h;Cs為送風(fēng)污染物的濃度,mg/m3;Vs為送風(fēng)量,m3/h ;Q 為車內(nèi)污染物散發(fā)量,mg /h 。
由式 1 可知,在無過濾裝置的情況下,車內(nèi)污染物濃度不僅受車內(nèi)污染源的影響,還受車外污染物濃度影響。以細顆粒物PM2.5污染為例,車內(nèi)基本不存在塵源,即 Q= 0 時,則 Cf= Ci,車內(nèi)PM 2.5 濃度與車外道路空氣中污染物濃度相同。因此,當(dāng)車外PM10和PM2.5污染物污染較嚴重時,有必要安裝過濾裝置對空氣進行處理。
(2 )設(shè)過濾裝置,如圖 2 。
式中:η1、η2為位置 1、2 處過濾器的效率。
安裝單個過濾器(氣體污染物過濾器),過濾器效率為η0(以下討論均假設(shè)過濾器效率不受風(fēng)量影響)。
過濾器安裝在 1 處,2 處無過濾器,則:
過濾器安裝在 2 處,1 處無過濾器,則:
式中:r 為回風(fēng)量與新風(fēng)量之比。
由式(5)和(6)可知,說明過濾器安裝在送風(fēng)段的過濾效果也優(yōu)于新風(fēng)段(即使車內(nèi)不存在污染源),而且隨回風(fēng)比例越大,效果越好;因此,建議將氣體污染物過濾器安裝在送風(fēng)段。上式還表明不能因為只有新風(fēng)存在污染就只對新風(fēng)過濾,也否定了這種思路:將車外新風(fēng)過濾后,就將汽車空氣污染問題簡化為室內(nèi)空氣污染。下面對不同新風(fēng)比、不同過濾器效率情況下,對兩種方式的送風(fēng)污染物濃度進行比較,并以大氣和道路普遍存在的污染指示物SO2為例討論不同新風(fēng)比下送風(fēng)濃度的變化。
由圖 3 可知:當(dāng)新風(fēng)比小時,增加過濾器效率,能顯著降低送風(fēng)SO2的濃度;例如風(fēng)比分別為 10%、20%,過濾器的效率為50%時,前者的送風(fēng)濃度僅是后者的 18.2%、33.3%。當(dāng)新風(fēng)比較大時,兩種方式的送風(fēng)污染物濃度相差不大;例如新風(fēng)比為 60%、80%,兩種方式送風(fēng) SO2濃度之比不小于 0.8。在相同過濾效率下,新風(fēng)比越小,方式二送風(fēng)的污染物濃度越低;在相同新風(fēng)比下,過濾效率越高,方式二送風(fēng)污染物濃度越低。而且在低新風(fēng)比下,增加過濾器效率,方式二的效果變化顯著。
下面根據(jù)公式(4)討論高、低新風(fēng)比(新風(fēng)比為 60%、10%),并在極為不利的情況下:車外濃度為背景(背景指遠離道路的大氣環(huán)境)的10 倍(環(huán)境 SO2控制濃度為 0.5 mg/m3,車外濃度為 5 mg/m3,認為車內(nèi)無SO2污染源)[11,27], 送風(fēng)污染物濃度與效率關(guān)系。
由圖 4可知,在車外高 SO2濃度的情況下,過濾器的效率對送風(fēng)污染物濃度起到?jīng)Q定作用,在不提高過濾器效率的條件下,可以通過降低新風(fēng)比的方式,保證送風(fēng)污染物濃度不超標(biāo);例如過濾效率為 50% 時,新風(fēng)比 60% 送風(fēng)的 SO2濃度為 1.88mg/m3,嚴重超標(biāo),新風(fēng)比 10% 送風(fēng) SO2濃度僅為 0.45 mg/m3,未超標(biāo);而前種新風(fēng)比下,過濾效率提高至 85% 才能保證送風(fēng)污染物濃度低于0.5mg/m3。因此在已知送風(fēng)污染物濃度和過濾效率的條件下,可根據(jù)車外污染物濃度,結(jié)合公式(4)通過控制系統(tǒng)調(diào)整新風(fēng)風(fēng)量和回風(fēng)風(fēng)量。
(3)對司機和乘客相互獨立送風(fēng),如圖5。
數(shù)學(xué)模型及條件:
式中:Cs.p,Cs.d分別為乘客和司機送風(fēng)污染物的濃度;Cr.p,Cr.d分別為乘客和司機回風(fēng)污染物的濃度;Vf.p,Vf.d分別為乘客和司機的新風(fēng)量;Vr.p,Vr.d分別為乘客和司機的回風(fēng)量;η1, η2分別為乘客和司機的側(cè)過濾器的過濾效率。
該模型是經(jīng)過對汽車通風(fēng)和過濾系統(tǒng)分析討論后得到的改進方案。車輛實際運行中車外污染物濃度變化較大,當(dāng)車外污染物濃度較大時,減小新風(fēng)比雖然可以降低送風(fēng)污染物的濃度,但較小的新風(fēng)比反而導(dǎo)致司機吸入的CO2濃度偏高,容易引起使司機感到困倦、注意力不集中,繼而誘發(fā)交通事故;因此減小司機的新風(fēng)比是不可取的,結(jié)合前文討論,提出模型:提高司機側(cè)過濾器效率減小司機側(cè)的送風(fēng)污染物濃度,將司機與乘客的送風(fēng)分開設(shè)置:在車外污染嚴重的情況下,可對乘客和司機送不同新風(fēng)比的空氣,以滿足乘客和司機不同的新風(fēng)需求,并將司機側(cè)送風(fēng)送至呼吸區(qū),乘客送風(fēng)送至車廂內(nèi)。
3.2 設(shè)置顆粒物過濾器時,過濾器安裝位置
A:如圖 6,1 處過濾器效率為η1,2 處效率為η2。
B:根據(jù)式(7)結(jié)合圖 7,Ⅱ處過濾器效率為 0,Ⅰ處效率為 1-(1- η1) (1- η2),則:
比較式(7)和(9)可知 Ci. 2<Ci. 1,因此方式B的送風(fēng)污染物濃度小于前兩種方式。當(dāng)2處過濾器效率遠高于 1 處時,式(10)中 ζ1- ζ1? ζ2≈0,則 Ci.2≈ Ci.1,方式 B 的送風(fēng)空氣質(zhì)量與方式 A的基本相同。當(dāng) 1、2 處效率相差不大時,方式B效果優(yōu)于 A 方式。式(10)說明回風(fēng)比例越大,B 方式的過濾效果更優(yōu)。為防止塵粒對空調(diào)管道系統(tǒng)的積塵污染和系統(tǒng)的二次污染,常采用A方式將初效過濾器置于 1 處,中效過濾器置于 2 處(送風(fēng)段);采用 B 方式時,需將初效過濾器置于混風(fēng)段之后、熱濕處理段之前,中效置于送風(fēng)段。一般情況下中效過濾器效率遠高于初效,因此各個方式之間的比較不再深入討論。
4 提高汽車車內(nèi)空氣質(zhì)量的措施
4.1 改進汽車空調(diào)的通風(fēng)方式
根據(jù)前文的分析,采用恰當(dāng)?shù)目照{(diào)送風(fēng)方式、合理的新風(fēng)比和過濾器效率,得出如下適用于汽車的空調(diào)方案。
①乘客較多的客車在新風(fēng)口設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥,將 NOx或 PM2.5 濃度作為新風(fēng)量調(diào)節(jié)指示劑,將乘客送風(fēng)與司機送風(fēng)分開,見圖8。
當(dāng) NOx 濃度大于 0.25 mg/m3或 PM2.5 濃度大于 0.075 mg/m3[11]時,保證司機 30 m3/h 的新風(fēng)量,乘客新風(fēng)量降低至 20 m3/h。通常司機遠比乘客暴露的時間長,而且司機駕駛需要長時間保持清醒的頭腦,對健康干凈空氣的需求大于乘客,分別在司機和乘客空調(diào)送風(fēng)管段設(shè)置不同的氣體污染物過濾器,司機使用的氣體污染物過濾器的效率應(yīng)更高(過濾高濃度的氣體污染物)。司機空調(diào)送風(fēng)送至呼氣區(qū),乘客送風(fēng)均勻送至車廂內(nèi),這種方式可防止車外污染大量進入車內(nèi)。
當(dāng) NOx和 PM2.5 濃度小于 0.25 mg/m3、0.075mg/m3時,采用其他控制策略。此時認為車外空氣為新鮮干凈空氣,可以采用其他通風(fēng)策略進行節(jié)能運行,例如根據(jù)新風(fēng)焓差控制新風(fēng)量[28],使車載空調(diào)節(jié)能運行。
②乘客數(shù)較少的轎車在新風(fēng)口設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)閥,以NOx或PM10為新風(fēng)量調(diào)節(jié)指示劑,但不區(qū)分乘客與司機,如圖 9,并將新風(fēng)量控制在 30m3/h。此時乘客較少,宜采用高效的過濾器過濾車外污染空氣,空調(diào)運行控制策略與客車相同。
4.2 控制污染源改善車內(nèi)空氣質(zhì)量的措施
從污染源頭上控制:要嚴格限制車輛的污染物排量,不允許高污染排量車輛進入市區(qū),例如日本東京實施尾氣排放控制法案后,大氣中的PM2.5、NO2的濃度得到降低,心血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病死亡率也隨之降低[15]。鼓勵用戶購買低排量汽車,并頒布相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)控制車輛尾氣污染物。
采用其他燃料替代單純的汽油和柴油,有研究表明全甲醇燃料汽車的尾氣危害性顯著小于汽油車燃料尾氣[29]。北京市公交車尾氣污染物檢測結(jié)果表明,CNG 燃料公交車尾氣排放中 CO、NO 平均濃度比汽油燃料車低94% 和 78%;LPG 燃料公交車尾氣中CO、HC和NO平均濃度比汽油燃料車低18%、31% 和 33%[30]。采用新型燃料可緩解汽車尾氣對城市道路的污染。
5 結(jié)論
(1)我國汽車車內(nèi)空氣污染嚴重,應(yīng)采取相應(yīng)措施進行控制??偨Y(jié)了車內(nèi)空氣各類污染源所產(chǎn)生的污染物之間的聯(lián)系和特點,得出顆粒物的控制粒徑和汽車空調(diào)的新風(fēng)風(fēng)量。
(2)車內(nèi)空氣污染與室內(nèi)空氣污染顯著不同,二者差異較大。
(3)討論了不同送風(fēng)方式和過濾器效率下送風(fēng)污染物濃度變化規(guī)律,提出了適合汽車空調(diào)系統(tǒng)的改進的送風(fēng)方案。
(4)提出了可實際運用于汽車的空調(diào)送風(fēng)方案和控制策略。