地铁车站空气净化设备的选择

冯 平

(西安市地下铁道有限责任公司机电设备处,710018,西安∥工程师)

地铁车站环境密闭,客流量大,空气质量很差。造成地铁车站空气质量很差的原因有：考虑到地铁车站空调系统运行的经济性,地铁车站不可能采用全新风空调通风系统,因此空气流通性受到严重影响;由于地铁车辆运行中的频繁制动和活塞风效应也使空气中布满细微颗粒物;另外,还有新风处理不够等不利因素。

根据国内某省疾病控制中心对该省会城市地铁车站检测的资料显示,地铁车站的可吸入颗粒物粉末金属的体积质量最高值达到了106.2 mg/m3,是国家标准的700多倍。甲醛、细菌总数、病毒等微生物均远远超出正常值。人们在享受地铁便捷交通的同时,不得不接受因地铁环境质量差而对身体带来的伤害。对此,必须寻找比较经济而有效的解决方法。本文就目前国内地铁车站空气处理机组设置空气净化设备的必要性和净化设备的选择做一探讨。

为考虑地铁运行的经济性,目前国内地铁通风空调系统普遍采用的是部分新风系统的集中式中央空调系统。即,在空调季节只补充系统总风量10%～15%的新风,而对室内空气不断地进行回风和送风循环。空气的处理也只是采用传统的袋式过滤器进行初效处理,对可吸入颗粒物的净化效率极低,更不用说具有杀菌、消毒的功能了。传统的袋式过滤装置一般需要3个月时间就要清洗,否则因尘埃聚集使空调系统风阻就加大,能耗也加大;经对比测试,效率因此就降低 30%,运营成本就会增加12%～18%。但及时清洗的结果是过滤器容易板结、失效,只能频繁进行更换;由此带来的是地铁公司空调通风系统的运营成本大大上升,给本来就没有盈利空间的地铁公司带来很大的经济负担。国家在以前也没出台相关的法律法规对公共场所的空气环境有明确的要求,地铁在我们国家大规模建设也是近几年的事情,因此人们对地铁乘车环境也没有给予更多的关注。

然而,随着我国经济的发展,地铁逐渐成为国内各大城市解决城市交通拥堵问题的首选。为乘坐地铁上下班成为人们日常生活的一部分时,特别是因人们环保意识的加强而更加关注生活空间的环境质量时,地铁的乘车环境才开始被重视起来。特别是2003年SARS过后,国家及时出台了相关法律法规。国务院《公共场所卫生管理条例》及卫生部的卫生督发[2006]58号文《公共场所集中空调通风系统卫生规范》中,都对中央空调系统空气净化装置提出了相关要求。卫生部在2006年又出台了《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》。从此,地铁车站设置空调净化设备有了法律依据。在认识到地铁空气质量存在问题的严重性后,国内相关地铁公司和设计人员已在积极寻找解决问题的办法。

《公共场所集中空调通风系统卫生规范》对集中空调通风系统使用的空气净化消毒装置性能要求如表1所示。

表1 空气净化消毒装置的卫生性能要求

1 空气净化技术的主要种类

目前国内和国外的空气净化技术主要有紫外线、纳米光触媒和静电等三种。

1.1 紫外线技术

紫外灯技术是利用紫外线灯管发射短波紫外线来杀死细菌、病毒及其他微生物或者使其失去活性,可以用来对空气、水和物体表面进行消毒。其经济性高,已广泛应用于水处理、食品、饮料、酿酒等领域,以及医院等场所。但是,紫外线技术在空调处理机组上使用时,因空气流速过高(一般在3 m/s)不能达到应有的净化效果,而且灯管表面很容易被灰尘覆盖而失去作用。因此,在灰尘很大的地铁车站内紫外灯技术不适用。

1.2 纳米光触媒技术

纳米光触媒技术是利用二氧化钛在紫外光的照射下产生具有氧化分解能力的氢氧自由基和活性氧,进行强效杀菌。其对常见的甲醛、氨和苯等结合物具有一定的降解作用。但只有在二氧化钛颗粒小到真正的纳米级状态时,它才能发挥有效的作用。此时二氧化钛的理化性质会发生巨大的变化,整体表面积也会巨量增加,可以使流过的空气与二氧化钛表面充分接触,从而达到杀菌目的。其缺点是光触媒只有在紫外线的照射下才能产生作用,并对材料本身有慢性腐蚀作用。正是由于它的强氧化性,时间较长后空调机组本身会产生较大的腐蚀。更为危险的是,光触媒一旦脱落漂浮在空气中而被吸入人肺部的话,后果就不堪设想。此外,光触媒没有除尘功能,在灰尘较大的环境下三周左右就会失效,因此在公共场所不适合使用。

1.3 静电净化技术

静电净化技术在国内已经有多年的应用经验。它主要有平板电丝和蜂巢型两种形式。

1)平板电丝静电除尘技术是利用电丝形成强静电场,第一阶段使微尘在高能离化丝电场作用下电离(工作电压大于8 000 V),第二阶段带电粒子被吸附在静电集尘板上(工作电压大于4 000 V)。平板电丝静电除尘技术的应用时间长,技术成熟,在国内外空气处理领域有广泛应用。

2)蜂巢型空气净化设备是采用蜂巢结构,在每个蜂巢单元中间采用针状棒针尖进行放电;其放电均匀,电压强度高,集尘效率较高,可以彻底杀死病菌,以达到高效除尘、灭菌的功能。蜂巢型空气净化设备的技术逐渐成熟,在国内空气净化领域已经有较为广泛的应用。

平板电丝静电技术和蜂巢型静电技术的对比见表2。

表2 平板电丝和蜂巢型静电净化技术比较

其他的室内空气净化技术还有物理吸附法、负氧离子净化法等,但均因其不具有除尘功能,并且使用时间较短,需要不断地更换耗材,造成使用成本很高,故不适宜在地铁车站的环境中使用,在此不作介绍。

2 空气净化设备的选择

综上所述,无论从净化效率还是系统维护上,静电除尘技术都具有非常明显的技术优势,而且从经济性能分析,也具有明显的优点。使用它会使空调系统的自身能耗损失大大降低,非常适合于灰尘量较大的地铁中央空调的空气净化和除尘。据了解,目前上海、广州、北京、深圳、重庆、成都等地的地铁公司均在积极考察、了解相关空气净化除尘技术,尤其是地铁建设起步较早的上海已经走在前列。上海地铁公司早在几年前就在考察和研究对比空气净化消毒设备。经过几年的选择使用和对比其使用效果后,上海地铁最终将静电除尘作为地铁车站空气处理机组的必配装置,解决了长期困扰上海地铁的频繁更换空调机组初效过滤器和空调机组翅片的问题。这不仅降低了维护费用和运营成本,而且极大地改善了地铁车站的空气品质,为选择地铁出行的市民提供了一个健康的乘车环境。广州地铁在考察了解相关空气净化设备后,已在广州地铁2号线和8号线延伸线采用静电除尘设备;北京地铁也已经考虑在新建的地铁6号线上采用静电除尘设备;深圳地铁已经确定在2号线和5号线空气处理机组上加装静电除尘设备。

3 结语

综合以上所述,笔者认为,无论是在灰尘比较大的北方地区,还是湿度比较大的南方地区,在地铁空调空气处理机组中已经非常有必要加装空气净化设备。在选择空气净化设备的方式时,建设方应做多方面的了解和考察比较,通过对使用效果、运营维护、经济性能、地域特点等多方面考虑,最终为地铁的空气净化设备选择最佳的方案,为地铁乘客提供优质的乘车环境。

[1] 国务院.公共场所卫生管理条例[S].

[2] 卫生部.卫生督发[2006]58号文 公共场所集中空调通风系统卫生规范[S].