空调公交车内影响空气质量的机理探讨

,以为代表性污染物,二氧化碳,空调公交车内影响空气质量的机理探讨,组长：代婷-搜集资料组织讨论,Ifyoudoit,doitwell;Ifyoutryit,tryyourbest!,小组成员及其分工,主讲人：段理慧,组员：唐双程丽段理慧吴孝武-做参与讨论,公交车仍是当今绝大多数人出门的交通工具。人员高度流动的大城市，公共汽车车辆相对不足，汽车乘载压力非常大，在高峰期一辆公交车可挤上六七十人,虽然公交车比轿车车厢的空间大，乘客产生的废弃物和各种分泌物比轿车多上百倍。,引出问题,空气的主要成分是O2和CO2，室内空气中CO2浓度增加，必然导致O2浓度的下降，从而引起人体感觉的不适。通常CO2在浓度不高的时候它无色也无刺激性气味，所以人们无法感受到。但若是车厢通风不良，CO2的浓度就会随着乘客的呼吸而迅速升高，乘客会因缺氧而变得困倦或嗜睡。此时乘客通常以为自己是因为疲劳而昏昏欲睡，并没有意识到自己缺氧。缺氧会对人体，尤其对大脑产生危害。,我好晕哦zzz,有专家调查称，车在开空调的时候车窗紧闭，空气不能及时流通，致使大约65的司机驾车时会出现头晕、困倦、咳嗽的现象，也有司机因此感到压抑烦躁、注意力无法集中等。车内人员高度密集，特别是一些密闭的空调车，不开空调时车内尤其闭闷，车内空气浑浊，对人体健康不利，极易成为呼吸道传染性疾病的传播场所。,我们确实需要新鲜空气!,从理论上讲，空调车厢内所需要新风量应等于室内各种污染物分别稀释至允许浓度所需新风量的总和。但由于入室新风能够同时稀释各种污染物，因此只需通过比较单独稀释各种污染物所需要新风量，从中选取最大值作为车厢内所需要新风量即可满足要求。根据有关研究结果，要使车厢内的各项污染物均达到合格的要求，按照CO2浓度指标所确定的新风量最多。,通风不足时，不能满足乘客的需要；同时多余的新风又会造成浪费，使空调系统耗能增多，引出了节能问题以二氧化碳的浓度指标定量分析新风量对空气品质的影响，我们需要确定车厢内需要输入的人均新风量为多少?公交车出发前需要的预冷时间?,提出问题,空调公交车内影响空气品质的机理探讨以二氧化碳为代表性污物,解决问题,为了改善空调公交车内空气品质,对其影响机理进行研究是十分重要的。本小组将分析气流组织和新风对空调公交车内空气品质的影响，并以CO2的浓度指标定量分析新风量对车内空气品质的影响，确定需要输入的新风量、确定公交车出发前需要的预冷时间。,车厢引入新风的目的是为了保证车内污染物的浓度不超过允许值，使车厢内保持一定的清洁度与舒适度。因此，输入的新风量只要足以确保污染物的浓度在规定范围内即可。在空调场所中利用回风、减少新风是节能的需要，特别是在夏季室内、外温差较大的情况下，混入的回风量愈多，使用的新风量愈少，就愈显得节能。然而，任意地减少新风，必然影响室内空气品质。,新风量,YourTopicGoesHere,置换通风是基于因空气密度差而形成的热气流上升和冷气流下降的原理4（见图2）。,置换通风其特点是将新鲜空气集中提供给人，而不必布满整个空间。与传统的混合通风相比，提高了通风效率，降低了制冷机和通风机的能耗。同传统的混合通风空调系统相比，置换通风空调系统中采用较低的空气流速就可以在人体工作区域得到合适的空气参数，而混合通风需要较大的风速才能做到。但是，置换通风受热舒适性的限制，不易达到室内设计参数的要求。这样的室内，较大的垂直温差会引起头暖脚冷的感觉。,由此,我们小组便思考该用什么模型来研究CO2浓度对空气品质的影响呢？,经过讨论和相关的资料收集，我们小组提出了模型：质量守恒模型采用质量守恒计算模型（见图3），合CO2的浓度指标来分析公交车内空气污染物浓度变化的情况，确定新风的输入量和车厢预冷间。,设置参数如下：L0为送入车厢的新风量，m3/s；C0为新风中污染物的体积浓度；M0为污染物发生量，m3/s；m为回风率（回风量占送风量的百分比）；C为车厢内污染物的体积浓度；L为送入车厢的总送风量，m3/s；V为车厢的体积，m3；为空气过滤装置的效率；L(1m)为排风量，m3/s；mL为回风量，m3/s；,并且假定：（1）新风中污染物质浓度C0为常数；（2）车厢内污染物质分布均匀；（3）由于车厢内存在一定的正压，通过缝隙进入车厢内的污染物忽略不计。,SubtitleHere,根据质量守恒定律和示意图，得到车厢内污染物进出车厢的质量平衡方程，在时间间隔dt内：（1）因为对于CO2来说，空气过滤器并不能把它过滤掉，所以0，即（2）由（2）式得（3）,SubtitleHere,已知（4）所以（5）（6）,乘客人数变化较大当乘客人数变化较大时，M0与乘客人数N有关，M0也与时间t有关。因为（7）式中：M为污染物的单位发生量，m3/（s人）。将式（7）代入（6）：,则有（8）解一阶微分方程（8）式得（9）整理得（10）因为当t0时，CC0，所以上式中的常数B0得（11）,当前的空调公交车中新风量占通风量的比例是固定不变。由式（11）得，在人数变动较大的情况下，车厢内污染物浓度的变化也较大，则车厢中实际需要的新风量也变化较大，因此空调公交车内经常出现：人少时，新风量超过实际需要的量，造成能源的浪费；人多时，又不能适时地增大新风量，以满足乘客需要。,2.1.2乘客人数变化小当乘客数量变化很小时，M0与乘客人数N无关，与时间也t无关，M0可视为常数。由（6）式得（12）对（12）式积分得（13）整理得（14）,整理得（15）再得（16）在当前的空调公交车中，为了在任何情况下都能满足车厢内空气的卫生标准，新风的输入量应当取最大值，即：（17）,式（17）是在人数变动很小时，车厢需要输入的新风量的计算公式。由式（17）看，需要输入的新风量L0与新风中污染物的浓度C0有关，在其他因素不变的情况下，L0随C0增大而增大，即若新风中污染物的浓度较大时，为了满足卫生要求，需输入更多的新风。例如在城市的闹市去和郊区的工业区，室外的空质量本身就比较差，新风中污染物的浓度C0就比较高，因此途径这些地区的空调公交车就必需引入更多的新风。同时L0与M0有关，而M0随人数增多而增大的，则L0也随乘客的增多而增大，因此乘客增多，输入的新风也要增多，才能满足需求。,在车厢中，乘客的活动强度为不大，取人体的CO2呼出量M0.022m3/(h人)。取新风中CO2的浓度C00.03。取车厢内CO2为0.1511，符合卫生标准时的取值。由式（17）计算得到，车厢内人均需要的新风量为18.33m3/h。,公交车被清空,当公交车到终点站被清空后，M00，从车内最大浓度Cm变化到接近C0，需时间t。从（5）式中去掉这一项，得（18）对（18）式积分（19）得（20）整理得（21）式（21）说明，当车到达终点站后，虽然车厢被清空，但车厢内污染气体的浓度仍然较高，此时不宜马上让乘客上车，再次发车。应该使空调系统继续运行一段时间，让车厢彻底通风后再让乘客上车。,取新风中CO2为0.03。以1辆载客量为60人的空调公交车计算，所需输入的新风量L018.33601099.8m3/h。取车厢体积V8.52.5363.75m3。取车厢内CO2的最大体积浓度Cm0.1511。由式（21）计算可得出车厢内CO2的浓度随时间变化的情况，如图4所示。,从图4可见，在空调系统继续正常工作约15min后，车厢内CO2的浓度才能被稀释到接近室外CO2的浓度（0.03）。使空调系统继续运行一段时间，让车厢彻底通风，这样的操作称为“预冷”。车厢经过约15min的预冷后，下批乘客就能够在起点站呼吸到新鲜的空气。,推广模型,从现实对象到数学模型的建立:根据对空调公交车内空气流通的特性认识,