地鐵車站空氣凈化設(shè)備的選擇

馮 平

(西安市地下鐵道有限責(zé)任公司機(jī)電設(shè)備處,710018,西安∥工程師)

地鐵車站環(huán)境密閉,客流量大,空氣質(zhì)量很差。造成地鐵車站空氣質(zhì)量很差的原因有：考慮到地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,地鐵車站不可能采用全新風(fēng)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng),因此空氣流通性受到嚴(yán)重影響;由于地鐵車輛運(yùn)行中的頻繁制動(dòng)和活塞風(fēng)效應(yīng)也使空氣中布滿細(xì)微顆粒物;另外,還有新風(fēng)處理不夠等不利因素。

根據(jù)國內(nèi)某省疾病控制中心對(duì)該省會(huì)城市地鐵車站檢測(cè)的資料顯示,地鐵車站的可吸入顆粒物粉末金屬的體積質(zhì)量最高值達(dá)到了106.2 mg/m3,是國家標(biāo)準(zhǔn)的700多倍。甲醛、細(xì)菌總數(shù)、病毒等微生物均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常值。人們?cè)谙硎艿罔F便捷交通的同時(shí),不得不接受因地鐵環(huán)境質(zhì)量差而對(duì)身體帶來的傷害。對(duì)此,必須尋找比較經(jīng)濟(jì)而有效的解決方法。本文就目前國內(nèi)地鐵車站空氣處理機(jī)組設(shè)置空氣凈化設(shè)備的必要性和凈化設(shè)備的選擇做一探討。

為考慮地鐵運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,目前國內(nèi)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)普遍采用的是部分新風(fēng)系統(tǒng)的集中式中央空調(diào)系統(tǒng)。即,在空調(diào)季節(jié)只補(bǔ)充系統(tǒng)總風(fēng)量10%～15%的新風(fēng),而對(duì)室內(nèi)空氣不斷地進(jìn)行回風(fēng)和送風(fēng)循環(huán)?？諝獾奶幚硪仓皇遣捎脗鹘y(tǒng)的袋式過濾器進(jìn)行初效處理,對(duì)可吸入顆粒物的凈化效率極低,更不用說具有殺菌、消毒的功能了。傳統(tǒng)的袋式過濾裝置一般需要3個(gè)月時(shí)間就要清洗,否則因塵埃聚集使空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)阻就加大,能耗也加大;經(jīng)對(duì)比測(cè)試,效率因此就降低 30%,運(yùn)營成本就會(huì)增加12%～18%。但及時(shí)清洗的結(jié)果是過濾器容易板結(jié)、失效,只能頻繁進(jìn)行更換;由此帶來的是地鐵公司空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)營成本大大上升,給本來就沒有盈利空間的地鐵公司帶來很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。國家在以前也沒出臺(tái)相關(guān)的法律法規(guī)對(duì)公共場(chǎng)所的空氣環(huán)境有明確的要求,地鐵在我們國家大規(guī)模建設(shè)也是近幾年的事情,因此人們對(duì)地鐵乘車環(huán)境也沒有給予更多的關(guān)注。

然而,隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,地鐵逐漸成為國內(nèi)各大城市解決城市交通擁堵問題的首選。為乘坐地鐵上下班成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠謺r(shí),特別是因人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)而更加關(guān)注生活空間的環(huán)境質(zhì)量時(shí),地鐵的乘車環(huán)境才開始被重視起來。特別是2003年SARS過后,國家及時(shí)出臺(tái)了相關(guān)法律法規(guī)。國務(wù)院《公共場(chǎng)所衛(wèi)生管理?xiàng)l例》及衛(wèi)生部的衛(wèi)生督發(fā)[2006]58號(hào)文《公共場(chǎng)所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》中,都對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)空氣凈化裝置提出了相關(guān)要求。衛(wèi)生部在2006年又出臺(tái)了《公共場(chǎng)所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生管理辦法》。從此,地鐵車站設(shè)置空調(diào)凈化設(shè)備有了法律依據(jù)。在認(rèn)識(shí)到地鐵空氣質(zhì)量存在問題的嚴(yán)重性后,國內(nèi)相關(guān)地鐵公司和設(shè)計(jì)人員已在積極尋找解決問題的辦法。

《公共場(chǎng)所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范》對(duì)集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)使用的空氣凈化消毒裝置性能要求如表1所示。

表1 空氣凈化消毒裝置的衛(wèi)生性能要求

1 空氣凈化技術(shù)的主要種類

目前國內(nèi)和國外的空氣凈化技術(shù)主要有紫外線、納米光觸媒和靜電等三種。

1.1 紫外線技術(shù)

紫外燈技術(shù)是利用紫外線燈管發(fā)射短波紫外線來殺死細(xì)菌、病毒及其他微生物或者使其失去活性,可以用來對(duì)空氣、水和物體表面進(jìn)行消毒。其經(jīng)濟(jì)性高,已廣泛應(yīng)用于水處理、食品、飲料、釀酒等領(lǐng)域,以及醫(yī)院等場(chǎng)所。但是,紫外線技術(shù)在空調(diào)處理機(jī)組上使用時(shí),因空氣流速過高(一般在3 m/s)不能達(dá)到應(yīng)有的凈化效果,而且燈管表面很容易被灰塵覆蓋而失去作用。因此,在灰塵很大的地鐵車站內(nèi)紫外燈技術(shù)不適用。

1.2 納米光觸媒技術(shù)

納米光觸媒技術(shù)是利用二氧化鈦在紫外光的照射下產(chǎn)生具有氧化分解能力的氫氧自由基和活性氧,進(jìn)行強(qiáng)效殺菌。其對(duì)常見的甲醛、氨和苯等結(jié)合物具有一定的降解作用。但只有在二氧化鈦顆粒小到真正的納米級(jí)狀態(tài)時(shí),它才能發(fā)揮有效的作用。此時(shí)二氧化鈦的理化性質(zhì)會(huì)發(fā)生巨大的變化,整體表面積也會(huì)巨量增加,可以使流過的空氣與二氧化鈦表面充分接觸,從而達(dá)到殺菌目的。其缺點(diǎn)是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。正是由于它的強(qiáng)氧化性,時(shí)間較長(zhǎng)后空調(diào)機(jī)組本身會(huì)產(chǎn)生較大的腐蝕。更為危險(xiǎn)的是,光觸媒一旦脫落漂浮在空氣中而被吸入人肺部的話,后果就不堪設(shè)想。此外,光觸媒?jīng)]有除塵功能,在灰塵較大的環(huán)境下三周左右就會(huì)失效,因此在公共場(chǎng)所不適合使用。

1.3 靜電凈化技術(shù)

靜電凈化技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)有多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。它主要有平板電絲和蜂巢型兩種形式。

1)平板電絲靜電除塵技術(shù)是利用電絲形成強(qiáng)靜電場(chǎng),第一階段使微塵在高能離化絲電場(chǎng)作用下電離(工作電壓大于8 000 V),第二階段帶電粒子被吸附在靜電集塵板上(工作電壓大于4 000 V)。平板電絲靜電除塵技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng),技術(shù)成熟,在國內(nèi)外空氣處理領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

2)蜂巢型空氣凈化設(shè)備是采用蜂巢結(jié)構(gòu),在每個(gè)蜂巢單元中間采用針狀棒針尖進(jìn)行放電;其放電均勻,電壓強(qiáng)度高,集塵效率較高,可以徹底殺死病菌,以達(dá)到高效除塵、滅菌的功能。蜂巢型空氣凈化設(shè)備的技術(shù)逐漸成熟,在國內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域已經(jīng)有較為廣泛的應(yīng)用。

平板電絲靜電技術(shù)和蜂巢型靜電技術(shù)的對(duì)比見表2。

表2 平板電絲和蜂巢型靜電凈化技術(shù)比較

其他的室內(nèi)空氣凈化技術(shù)還有物理吸附法、負(fù)氧離子凈化法等,但均因其不具有除塵功能,并且使用時(shí)間較短,需要不斷地更換耗材,造成使用成本很高,故不適宜在地鐵車站的環(huán)境中使用,在此不作介紹。

2 空氣凈化設(shè)備的選擇

綜上所述,無論從凈化效率還是系統(tǒng)維護(hù)上,靜電除塵技術(shù)都具有非常明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì),而且從經(jīng)濟(jì)性能分析,也具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。使用它會(huì)使空調(diào)系統(tǒng)的自身能耗損失大大降低,非常適合于灰塵量較大的地鐵中央空調(diào)的空氣凈化和除塵。據(jù)了解,目前上海、廣州、北京、深圳、重慶、成都等地的地鐵公司均在積極考察、了解相關(guān)空氣凈化除塵技術(shù),尤其是地鐵建設(shè)起步較早的上海已經(jīng)走在前列。上海地鐵公司早在幾年前就在考察和研究對(duì)比空氣凈化消毒設(shè)備。經(jīng)過幾年的選擇使用和對(duì)比其使用效果后,上海地鐵最終將靜電除塵作為地鐵車站空氣處理機(jī)組的必配裝置,解決了長(zhǎng)期困擾上海地鐵的頻繁更換空調(diào)機(jī)組初效過濾器和空調(diào)機(jī)組翅片的問題。這不僅降低了維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)營成本,而且極大地改善了地鐵車站的空氣品質(zhì),為選擇地鐵出行的市民提供了一個(gè)健康的乘車環(huán)境。廣州地鐵在考察了解相關(guān)空氣凈化設(shè)備后,已在廣州地鐵2號(hào)線和8號(hào)線延伸線采用靜電除塵設(shè)備;北京地鐵也已經(jīng)考慮在新建的地鐵6號(hào)線上采用靜電除塵設(shè)備;深圳地鐵已經(jīng)確定在2號(hào)線和5號(hào)線空氣處理機(jī)組上加裝靜電除塵設(shè)備。

3 結(jié)語

綜合以上所述,筆者認(rèn)為,無論是在灰塵比較大的北方地區(qū),還是濕度比較大的南方地區(qū),在地鐵空調(diào)空氣處理機(jī)組中已經(jīng)非常有必要加裝空氣凈化設(shè)備。在選擇空氣凈化設(shè)備的方式時(shí),建設(shè)方應(yīng)做多方面的了解和考察比較,通過對(duì)使用效果、運(yùn)營維護(hù)、經(jīng)濟(jì)性能、地域特點(diǎn)等多方面考慮,最終為地鐵的空氣凈化設(shè)備選擇最佳的方案,為地鐵乘客提供優(yōu)質(zhì)的乘車環(huán)境。

[1] 國務(wù)院.公共場(chǎng)所衛(wèi)生管理?xiàng)l例[S].

[2] 衛(wèi)生部.衛(wèi)生督發(fā)[2006]58號(hào)文 公共場(chǎng)所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)范[S].