地鐵車站空氣凈化設備的選擇

馮 平

(西安市地下鐵道有限責任公司機電設備處,710018,西安∥工程師)

地鐵車站環境密閉,客流量大,空氣質量很差。造成地鐵車站空氣質量很差的原因有：考慮到地鐵車站空調系統運行的經濟性,地鐵車站不可能采用全新風空調通風系統,因此空氣流通性受到嚴重影響;由于地鐵車輛運行中的頻繁制動和活塞風效應也使空氣中布滿細微顆粒物;另外,還有新風處理不夠等不利因素。

根據國內某省疾病控制中心對該省會城市地鐵車站檢測的資料顯示,地鐵車站的可吸入顆粒物粉末金屬的體積質量最高值達到了106.2 mg/m3,是國家標準的700多倍。甲醛、細菌總數、病毒等微生物均遠遠超出正常值。人們在享受地鐵便捷交通的同時,不得不接受因地鐵環境質量差而對身體帶來的傷害。對此,必須尋找比較經濟而有效的解決方法。本文就目前國內地鐵車站空氣處理機組設置空氣凈化設備的必要性和凈化設備的選擇做一探討。

為考慮地鐵運行的經濟性,目前國內地鐵通風空調系統普遍采用的是部分新風系統的集中式中央空調系統。即,在空調季節只補充系統總風量10%～15%的新風,而對室內空氣不斷地進行回風和送風循環。空氣的處理也只是采用傳統的袋式過濾器進行初效處理,對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。傳統的袋式過濾裝置一般需要3個月時間就要清洗,否則因塵埃聚集使空調系統風阻就加大,能耗也加大;經對比測試,效率因此就降低 30%,運營成本就會增加12%～18%。但及時清洗的結果是過濾器容易板結、失效,只能頻繁進行更換;由此帶來的是地鐵公司空調通風系統的運營成本大大上升,給本來就沒有盈利空間的地鐵公司帶來很大的經濟負擔。國家在以前也沒出臺相關的法律法規對公共場所的空氣環境有明確的要求,地鐵在我們國家大規模建設也是近幾年的事情,因此人們對地鐵乘車環境也沒有給予更多的關注。

然而,隨著我國經濟的發展,地鐵逐漸成為國內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日常生活的一部分時,特別是因人們環保意識的加強而更加關注生活空間的環境質量時,地鐵的乘車環境才開始被重視起來。特別是2003年SARS過后,國家及時出臺了相關法律法規。國務院《公共場所衛生管理條例》及衛生部的衛生督發[2006]58號文《公共場所集中空調通風系統衛生規范》中,都對中央空調系統空氣凈化裝置提出了相關要求。衛生部在2006年又出臺了《公共場所集中空調通風系統衛生管理辦法》。從此,地鐵車站設置空調凈化設備有了法律依據。在認識到地鐵空氣質量存在問題的嚴重性后,國內相關地鐵公司和設計人員已在積極尋找解決問題的辦法。

《公共場所集中空調通風系統衛生規范》對集中空調通風系統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生性能要求

1 空氣凈化技術的主要種類

目前國內和國外的空氣凈化技術主要有紫外線、納米光觸媒和靜電等三種。

1.1 紫外線技術

紫外燈技術是利用紫外線燈管發射短波紫外線來殺死細菌、病毒及其他微生物或者使其失去活性,可以用來對空氣、水和物體表面進行消毒。其經濟性高,已廣泛應用于水處理、食品、飲料、釀酒等領域,以及醫院等場所。但是,紫外線技術在空調處理機組上使用時,因空氣流速過高(一般在3 m/s)不能達到應有的凈化效果,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紫外燈技術不適用。

1.2 納米光觸媒技術

納米光觸媒技術是利用二氧化鈦在紫外光的照射下產生具有氧化分解能力的氫氧自由基和活性氧,進行強效殺菌。其對常見的甲醛、氨和苯等結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狀態時,它才能發揮有效的作用。此時二氧化鈦的理化性質會發生巨大的變化,整體表面積也會巨量增加,可以使流過的空氣與二氧化鈦表面充分接觸,從而達到殺菌目的。其缺點是光觸媒只有在紫外線的照射下才能產生作用,并對材料本身有慢性腐蝕作用。正是由于它的強氧化性,時間較長后空調機組本身會產生較大的腐蝕。更為危險的是,光觸媒一旦脫落漂浮在空氣中而被吸入人肺部的話,后果就不堪設想。此外,光觸媒沒有除塵功能,在灰塵較大的環境下三周左右就會失效,因此在公共場所不適合使用。

1.3 靜電凈化技術

靜電凈化技術在國內已經有多年的應用經驗。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是利用電絲形成強靜電場,第一階段使微塵在高能離化絲電場作用下電離(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的應用時間長,技術成熟,在國內外空氣處理領域有廣泛應用。

2)蜂巢型空氣凈化設備是采用蜂巢結構,在每個蜂巢單元中間采用針狀棒針尖進行放電;其放電均勻,電壓強度高,集塵效率較高,可以徹底殺死病菌,以達到高效除塵、滅菌的功能。蜂巢型空氣凈化設備的技術逐漸成熟,在國內空氣凈化領域已經有較為廣泛的應用。

平板電絲靜電技術和蜂巢型靜電技術的對比見表2。

表2 平板電絲和蜂巢型靜電凈化技術比較

其他的室內空氣凈化技術還有物理吸附法、負氧離子凈化法等,但均因其不具有除塵功能,并且使用時間較短,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境中使用,在此不作介紹。

2 空氣凈化設備的選擇

綜上所述,無論從凈化效率還是系統維護上,靜電除塵技術都具有非常明顯的技術優勢,而且從經濟性能分析,也具有明顯的優點。使用它會使空調系統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的空氣凈化和除塵。據了解,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、了解相關空氣凈化除塵技術,尤其是地鐵建設起步較早的上海已經走在前列。上海地鐵公司早在幾年前就在考察和研究對比空氣凈化消毒設備。經過幾年的選擇使用和對比其使用效果后,上海地鐵最終將靜電除塵作為地鐵車站空氣處理機組的必配裝置,解決了長期困擾上海地鐵的頻繁更換空調機組初效過濾器和空調機組翅片的問題。這不僅降低了維護費用和運營成本,而且極大地改善了地鐵車站的空氣品質,為選擇地鐵出行的市民提供了一個健康的乘車環境。廣州地鐵在考察了解相關空氣凈化設備后,已在廣州地鐵2號線和8號線延伸線采用靜電除塵設備;北京地鐵也已經考慮在新建的地鐵6號線上采用靜電除塵設備;深圳地鐵已經確定在2號線和5號線空氣處理機組上加裝靜電除塵設備。

3 結語

綜合以上所述,筆者認為,無論是在灰塵比較大的北方地區,還是濕度比較大的南方地區,在地鐵空調空氣處理機組中已經非常有必要加裝空氣凈化設備。在選擇空氣凈化設備的方式時,建設方應做多方面的了解和考察比較,通過對使用效果、運營維護、經濟性能、地域特點等多方面考慮,最終為地鐵的空氣凈化設備選擇最佳的方案,為地鐵乘客提供優質的乘車環境。

[1] 國務院.公共場所衛生管理條例[S].

[2] 衛生部.衛生督發[2006]58號文 公共場所集中空調通風系統衛生規范[S].