高速電動(dòng)車(chē)組空調(diào)空氣凈化方案研究

1、    高速電動(dòng)車(chē)組空調(diào)空氣凈化方案研究    摘 要：伴隨工業(yè)和交通業(yè)的發(fā)展，空氣污染逐漸增加，霧霾天氣頻現(xiàn)，逐漸普及的高鐵動(dòng)車(chē)組的空調(diào)空氣過(guò)濾系統(tǒng)只能濾除一些粒徑較大的灰塵和異物，并沒(méi)有過(guò)濾pm2.5的能力。因此動(dòng)車(chē)組空調(diào)過(guò)濾器亟須改進(jìn)。本文從功能原理的角度，闡述了在現(xiàn)有動(dòng)車(chē)組空調(diào)過(guò)濾器的基礎(chǔ)上，利用空氣靜電集塵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)具備濾除空氣細(xì)微懸浮顆粒的功能。關(guān)鍵詞：動(dòng)車(chē)組；空調(diào)；空氣凈化doi：10.16640/ki.37-1222/t.2018.08.1830 引言近年來(lái)，我國(guó)空氣質(zhì)量越來(lái)越差，霧霾天氣多發(fā)，嚴(yán)重危害人體健康。懸浮顆粒物是

2、霾的主要組成成分，其中，pm2.5（指大氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5微米的顆粒物）也稱為可入肺顆粒物，是造成霧霾天氣的罪魁禍?zhǔn)住Ｋ闹睆竭€不到人的頭發(fā)絲粗細(xì)的1/20，但對(duì)空氣質(zhì)量和能見(jiàn)度有重要的影響。與較大的大氣顆粒物相比，pm2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質(zhì)，在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。1 國(guó)內(nèi)動(dòng)車(chē)組空調(diào)空氣凈化處理現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)鐵路高速動(dòng)車(chē)組空調(diào)系統(tǒng)的空氣過(guò)濾方式是采用g3、g4無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)，滿足標(biāo)準(zhǔn)bs en779的技術(shù)要求，但是這只能去除一些大的灰塵、毛發(fā)等直徑大的顆粒，無(wú)法去除pm2.5。無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)是采用物理吸咐的方式集

3、塵，使用時(shí)間短，需要定期清洗及更換，清洗后風(fēng)阻變大、過(guò)濾效率降低，影響空調(diào)效果和空氣質(zhì)量，并且維護(hù)保養(yǎng)成本高；再者，無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)無(wú)法殺菌，使集在過(guò)濾網(wǎng)上的塵埃形成二次污染；在空氣污染比較嚴(yán)重的時(shí)間和地段，動(dòng)車(chē)組客室內(nèi)的pm2.5指數(shù)最高可達(dá)200-300微克/立方米，有的更加嚴(yán)重；由于列車(chē)內(nèi)人員密度大，空間相對(duì)狹小，又是在一個(gè)相對(duì)的密閉環(huán)境，空氣質(zhì)量迅速惡化；空氣中的顆粒塵埃被人體吸收，一些細(xì)菌或流行病菌在人群中傳播，車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量亟待改善。2 動(dòng)車(chē)組空氣凈化裝置研究運(yùn)用及可行性分析我公司研發(fā)生產(chǎn)的動(dòng)車(chē)組配置的空調(diào)系統(tǒng)，分為兩類：（1）車(chē)體為不銹鋼材質(zhì)的項(xiàng)目，配置分體式空調(diào)，采用的新風(fēng)過(guò)濾器和混

4、合風(fēng)過(guò)濾器組合的方式，車(chē)外新風(fēng)經(jīng)車(chē)頂空氣處理單元兩側(cè)的新風(fēng)過(guò)濾器過(guò)濾后，與車(chē)內(nèi)回風(fēng)混合，再經(jīng)過(guò)混合風(fēng)過(guò)濾器過(guò)濾，濾芯為g3無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)，然后經(jīng)制冷/加熱/除濕送入車(chē)內(nèi)，參見(jiàn)圖1。（2）車(chē)體為鋁合金材質(zhì)的項(xiàng)目，配置單元式空調(diào)機(jī)組，安裝在車(chē)頂端部，空氣過(guò)濾方式是采用g3無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)。屬于混合風(fēng)過(guò)濾器，新風(fēng)、回風(fēng)混合后經(jīng)過(guò)此過(guò)濾器過(guò)濾后，經(jīng)制冷/加熱/除濕送入車(chē)內(nèi)，參見(jiàn)圖2。為了改善車(chē)內(nèi)空氣的質(zhì)量，可以將空調(diào)凈化器與混合風(fēng)過(guò)濾器設(shè)計(jì)整合為一個(gè)新型的空氣凈化過(guò)濾裝置。新型空氣凈化過(guò)濾裝置由二部分組成：一部分是初效過(guò)濾網(wǎng)，也就是現(xiàn)在的混合風(fēng)過(guò)濾網(wǎng)；二是高壓靜電集塵殺菌過(guò)濾網(wǎng)。高壓靜電除塵裝置可以有效過(guò)濾

5、pm2.5、霧霾及殺滅空氣中多種病菌，并可有效地去除異味等，除電源需要定期維護(hù)外，過(guò)濾網(wǎng)只需定期清洗無(wú)須更換，有效壽命也可達(dá)5年。靜電過(guò)濾網(wǎng)的工作原理是：含有粉塵顆粒的空氣在通過(guò)接有高壓直流電源的陰極線（又稱電暈極）和接地的陽(yáng)極板之間所形成的高壓電場(chǎng)時(shí)，由于陰極發(fā)生電暈放電、氣體被電離，此時(shí)，帶負(fù)電的氣體離子，在電場(chǎng)力的作用下，向陽(yáng)極板運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負(fù)電，荷電后的塵粒在電場(chǎng)力的作用下，亦向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，到達(dá)陽(yáng)極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽(yáng)極板上，從而得到凈化的空氣，如下圖3所示。3 動(dòng)車(chē)組用新型空氣靜電集塵凈化器3.1 無(wú)紡布和靜電過(guò)濾網(wǎng)組合方案采用原結(jié)構(gòu)的g3無(wú)

6、紡布作為初級(jí)過(guò)濾材料，滿足en779規(guī)定的粉塵容納能力、平均計(jì)重效率、凈有效過(guò)濾面積等的要求，在靜電過(guò)濾網(wǎng)的進(jìn)風(fēng)側(cè)設(shè)置金屬網(wǎng)定型的g3無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)，即新風(fēng)與回風(fēng)的混合風(fēng)首先通過(guò)前側(cè)無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，然后通過(guò)靜電集塵過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行電離與集塵，最終凈化空氣進(jìn)入車(chē)廂。樣品如下圖4所示，箭頭右側(cè)為去除部分無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)，下部的靜電集塵過(guò)濾網(wǎng)。3.2 泡沫金屬網(wǎng)和靜電過(guò)濾網(wǎng)組合方案與章節(jié)3.1的方案基本相同，唯一區(qū)別在于初級(jí)過(guò)濾材料采用泡沫金屬網(wǎng)，與3.1的方案相比，優(yōu)點(diǎn)在于泡沫金屬網(wǎng)可重復(fù)清洗使用，并且不影響過(guò)濾效果，有效壽命可達(dá)5年。樣品如下圖5所示，箭頭右側(cè)為去除部分金屬泡沫過(guò)濾網(wǎng)，下部的靜電集塵過(guò)

7、濾網(wǎng)。4 結(jié)語(yǔ)空氣靜電集塵凈化處理技術(shù)具有耗能小，除塵率高，可以除去空氣中粒徑0.01um-50um的塵埃，空氣阻力小，無(wú)噪音等優(yōu)點(diǎn)，在民用電器早有應(yīng)用，技術(shù)日趨成熟。但是靜電除塵也有其固有的缺點(diǎn)，特別是要將此技術(shù)應(yīng)用在動(dòng)車(chē)組上，由于動(dòng)車(chē)車(chē)廂內(nèi)人員密度大，空間相對(duì)密閉，凈化器空氣處理負(fù)擔(dān)較重，隨著吸附灰塵的增多，超出了靜電控制能力的灰塵會(huì)從出風(fēng)口吹出，帶有靜電的塵埃顆粒會(huì)吸附在人體上，造成額外的傷害，所以動(dòng)車(chē)用靜電集塵凈化器應(yīng)研究自動(dòng)清洗塵埃的功能，合理調(diào)研塵埃清理收集方式和清理周期，只有將靜電吸附的原理和灰塵自動(dòng)清洗收集功能配合起來(lái)，才能實(shí)現(xiàn)既能改善空氣質(zhì)量，又沒(méi)有二次污染。參考文獻(xiàn)：1環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（gb3095-2012）s.2particulat