靜電集塵空氣凈化設備在地鐵車站的應用

魏 軍，方 暉，周 穎

（寧波市軌道交通集團有限公司建設分公司，浙江寧波 315100）

0 引言

隨著軌道交通建設水平的拓展與提升，按照當前地鐵車站內空氣質量，對空氣污濁程度、漂浮物等存在的危害進行研究。地鐵內屬于封閉環境，整體空氣水平較差。地鐵運行過程中，人流交換量大，相對擁擠，隨著溫度變化，微生物滋生量不斷提升。特別是在空調季節，站內供風系統采用閉合回風狀態，空氣流通受整體影響。地鐵的地下結構相對特殊，內部空氣流通水平不足，隧道內活塞風效果受制動影響，產生閘瓦灰，會導致空氣內漂浮物量增加，造成地鐵空氣的整體污染增加。為了更好地控制空間內的集中空調通風體系的位置標準，需要結合集中空調系統配置規范，制定送風質量管理規范要求。

1 靜電凈化除塵技術應用分析

靜電集塵空氣凈化設備技術在國內應用廣泛，主要有平板電螺絲與蜂窩兩種操作方式。

（1）平板電絲靜電除塵技術是利用電絲的強靜電磁場性能，在使用微塵作用下實現高性能離化電場作用的電離過程。經過帶電離子的吸附作用，在靜電集塵板上，經過平板電絲靜電除塵的作用，綜合技術應用水平增加，技術成熟度提升，在國內空氣領域的廣泛應用增強。

（2）蜂窩型空氣凈化設備是屬于蜂巢結構方式，每一個蜂巢單元采用針狀物質的作用和放電處理。放電操作相對均勻，電壓力強度水平高，集塵的實際效率水平高。徹底殺滅病菌的同時，可以提升電壓強度水平和集塵的綜合效率，徹底殺滅細菌，以保證高效的除塵、滅菌效果。蜂巢空氣凈化設備處理的操作技術相對成熟，空氣凈化具有更加廣泛的應用。

從技術原理來看，兩種都屬于靜電技術，利用高壓靜電技術構建電離區，產生較高濃度的電離子，產生快速的電荷作用。在高壓電荷的作用下產生，微生物細胞壁被擊穿，殺滅細菌，負極板獲取反作用的各種物質。二者都具有高效殺菌、除塵的功能。

在凈化效果上，平板電絲凈化技術工作電壓需要大于8 kV，而集塵區域的工作電壓需要大于4 kV。通過捕捉95%的0.5 μm微顆粒，經過煅燒，可以殺滅90%的真菌和病毒，降低70%的細菌量，減少1/2 以上的螨蟲量。蜂巢靜電技術采用12 kV 的高壓靜電對捕獲的物質進行煅燒處理，注意正負區間范圍內的變化，一般控制在11 mm 以內。蜂巢形可以保證集成板蜂窩狀最大面積的有效性，提高有效通過除塵的效率（達到98%以上，有效滅菌效率達到94%以上），且具有較高的消除有害氣體的作用，產品的綜合凈化效率水平高且足。在系統運行效率分析過程中，平板電絲靜電的整體技術更加成熟，放電效果更加均勻。蜂巢形靜電技術放電操作磨合方式，放電均勻有效，不會因此發生整體效率降低的情況，有效使用壽命可以達到20 年以上。

清洗維護中，平板電絲靜電技術一般是一年一清洗，不適用高壓水槍進行清洗。蜂巢形靜電技術的清洗周期大于12 個月，用戶高壓水槍的沖洗壓力需要大于0.35 MPa。可以采用組合空調機組的沖洗方式。在運行管理過程中，需要注意與空氣機理的同步調整。如果設備出現異常，需要及時查詢各類故障點。設備需要采用冷軋裝配、固化的方式。產品需要均滿足電器質量監督檢驗的操作要求，如果設備無射線危害，需要具有完整的自控系統安全報警顯示方式，可以采用遠程控制功能，提升設備凈化的安全性。

2 地鐵空調系統送風質量管理要求

依據國家相關的送風質量標準要求，對集中空調系統進行質量認定。其中PM10 指標控制小于0.15 mg/m3，細菌總數控制在500 CFU/m3，真菌總數控制在500 CFU/m3，β-溶血性鏈球菌、嗜肺軍團均未檢出。按照2012 年的環保衛生發布的環境空氣質量規范要求，增加PM2.5 濃度評估限制值，結合各城市之間的治理標準，參考本地的環境空間污染量，對空氣污染中存在的問題進行全面評估認定。污染物會隨著新風系統引入，在車站兩端分別設置新風井、排風井，新風井從室外到室內，輸入新的空氣；排風井是將站內的空氣排出到室外，根據不同的季節變化，送風包含新風和回風兩種。非空調季節，為了保證新風量，結合運行工況方式進行新風狀態的處理，調整風閥、排風開啟變化，注意閥門開閉關系。

為了保證新風輸送到車站內部，需要充分考慮空調季節下的空調系統經濟價值，分析運行回風的狀態。進風閥門、排風閥門角度需要控制在合理的范圍內，注意開閉閥門之間的風險關系。在橢圓型的虛擬路徑下，冷空氣可以有效循環，無外漏、外泄情況，只有10%左右的新風輸送到站內部。地鐵站內空氣凈化采用粗放的過濾方式，過濾間隙大，可以阻礙大體積的漂浮物進入冷系統內，可吸入的顆粒物凈化效率水平低，更無殺菌、消毒的作用。對于粗放的裝置，應經過有效的過濾方式進行清洗，并注意塵埃集聚，調整空調系統的風阻比例水平，風阻越大、能耗越大。綜合測試效率水平降低，運營成本也隨之增加，一般情況下效率降低30%則運營成本增加15%左右。

3 靜電集塵技術的應用和特性分析

靜電集塵技術是在合理的集塵范圍內提高集成效率、集塵效果，其應用效果高于傳統的過濾網、紫外線殺菌方式。自2010 年開始靜電集塵已在國外地鐵廣泛應用，并在冶煉、煤氣、電站、硫酸、造紙等工業也得到廣泛應用。靜電集塵器是一種高效的氣體凈化裝備，其消耗量水平低、有效壽命長、集塵效率高，可適用于空氣中各種粉塵的去除，也適用于風速高、壓力大的運行環境。

靜電集塵器主要包括兩大類組成，一類是高壓電源，輸入380 V/220 V 比例的交流電，按照12 kV、15 kV 兩種直流供電方式；另一類是模塊的集塵單元，根據每一個集塵單元進行電離組和集塵組的分配。空氣經過集塵器后，最大限度地實現電離放電，在電場的作用下氣流中的粉塵出現氣流分離的情況，帶電粉塵顆粒被聚集在集塵器中，經過在高壓電載荷的作用，微生物細胞壁被擊穿后殺滅細菌。

靜電集塵器維護水平低、壽命長、阻力低，集塵效果高，具有一定的運營優勢，特別是對于吸附性粉塵，集塵率可以達到90%以上。從凈化處理后的新風質量標準和空氣質量水平方面分析，能夠快速減少空調設備的灰塵，提高空調綜合冷卻效率水平。

地鐵通風有一定的特殊性，需要充分考慮集塵設備的安裝方式，注意閥門內空間的布局；安裝測試前需要對設備區域進行分別測定，結合實際數據進行分析；通風區域的截面一般小于30 m2，風流動速度為1.3 m/s，空氣流量控制在39 m3/s，注意風道位置的實際數據測量。

在共同測定數據組中，應按照測試間隔1 s 進行調整，最大值控制測定范圍需要滿足實際平均值標準要求。按照秒、分、時、天、月、年的不同等級標準，調整各項設計參數同時確定實際方案。在地鐵現場測量中，需要結合各類靜電集塵單元的測試要求，采用十字交叉靜電集塵單元的測定方式，在風速4.5 m/s 的條件下，集塵的直流電壓為10 kV，統計系統的集塵效率可以達到95%以上。結合風道內外的安裝區域，調整橫縱截面積，注意各項數據的測試分析，安裝靜電集塵單元。

在實際效果測定分析中，靜電集塵設備安裝完畢后，需要在設備前后進行空氣指標的檢測。檢測過程中需要參考相關標準，明確檢測分析方式。空氣PM10 濃度需要符合實際檢測的方式和方法要求。按照相關的數據值進行計算，靜電集塵設備經過PM10 和PM2.5 的凈化效率，提升設備的整體凈化率水平。

設備安裝過程中，需要注意改善空氣質量水平，減少空調的冷凝頻率次數，有效降低設備的維護、運營費用等。此外，還應注意對地鐵關鍵空氣質量的評估和認定，并選擇符合地鐵出行的方式，以提高出行環境的合理有效性。

4 地鐵標準設備用房空調配合

4.1 常規集中空調系統的配置

在車站24 h 運行范圍內，應按照管理用房的各部分標準實現設備的連接，其中：綜合監控室、車站控制室、通信系統室、環境控制室、照明電源室等，室內溫度控制在27 ℃左右，濕度控制在40%～60%，空調可控冷負荷量為170 kW；地鐵車站供變電用房內應采用變壓器、控制端銜接，并注意調整空調冷卻降溫系統；車站內配置環形電控室，需要注意應急照明系統的控制；此外還應按照室內配置標準要求，調整設置空調器、排風機等。

4.2 分布空調系統的配置

分布風冷多聯合機是指設備內采用多聯通機配置，按照室內外之間的入口設置聯機，集中溫控操作，實現對設備的溫控處理。按照國家標準要求，風冷式多聯機空調配置中，采用制冷綜合系數評估，提高系數調控比例水平。水冷多聯機方式采用冷卻水換熱處理，性能相對穩定，對于氣候的影響少，安裝操作相對靈活，不會受限于外機距離，綜合性能效果水平高。設備設置標準機，采用冷卻塔冷卻方式，注意水冷多聯主機容量范圍的認定，制冷性能系數應控制在5.0～5.5，冷卻水的溫度控制在7～45 ℃，注意室內溫度在15～25 ℃，系統綜合冷卻效率大于4.5以上，滿足分布空調系統的整體配置要求。

5 結束語

為保證地鐵站內的凈化效果，需要采用不同的方式控制粉塵量，降低運營成本，優化乘車周圍的環境水平。靜電集成空氣凈化設備是符合地鐵車站整體發展經濟價值的過程，是有效推廣地鐵車站運行應用的關鍵因素。綜合地鐵運行經營發展的應用要求，采用平板電絲靜電、蜂窩形凈化除塵方式或二者融合方法，可以提升靜電集成空氣凈化效果，滿足地鐵車站內的系統凈化要求以及地鐵車站的整體運營和建設要求，進而提升地鐵車站的綜合監測應用水平。采用靜電集成空氣凈化設備符合地鐵車站的未來發展需要，是不斷提升地鐵車站綜合應用發展的一種有效方式。