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[气味和VOC标准] 车内空气质量标准现状

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发表于 2020-4-21 11:35:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  ## 车内的风是怎么来的?

  我们在乘坐家用汽车时,是不是都有这样一个普遍感受,就是在高速行驶时,即使不开空调风扇,也会感觉到车内有风?如果是冬天,在没有开暖风的情况下,这种感觉会更明显。这时,有的人可能就会暗自抱怨车子的密封性不好,车子“漏风”。

  实际上,在乘用车的总布置设计时,考虑到汽车内部空间较小,如果在静止、行驶中长期不与外界空气流通,必然导致车内空气质量恶劣。因此,就有必要输入一定量的新鲜空气,取代污浊空气。为了保证新鲜空气进入量大于排出和泄漏的空气量,就得保持车内压力大于车外压力。这样做的目的,首先是防止外界空气,特别是有害气体直接进入车内;其次是为了防止车内的热空气排出;最重要的,是防止车辆在发动机怠速运转时,大量发动机废气通过回风道进入车内,污染车内空气。

  根据我国对乘用车的新鲜空气要求,换气量按人体卫生标准最低不少于 [公式] ,且车室内的 [公式] 的体积分数一般应控制在 0.03%以下,风速在 0.2m/s 左右。 乘用车的通风方式一般有动压通风、强制通风、综合通风三种。
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  目前,大部分车型都采用综合通风系统:即在车辆静止、低速行驶时,采取强制通风,车辆高速行驶时,则启用动压通风与强制通风相结合的综合通风模式。采用动压通风模式时,车辆内部的空气流动如下图所示:
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  如上图所示,绝大多数乘用车的外部进风口位于前挡风玻璃的下缘与引擎盖的结合处,经过空调过滤器、空气净化系统等进入车内,再从车辆的排风口排出车外。而我们通常所说的乘用车的“前脸进气栅格”其实并不是车辆的空调进气口,而是空调系统的冷凝器的通风口。夏天制冷空调产生的热量,就是通过进气栅格快速流动的空气将空调系统产生的热量快速挥发,以达到良好制冷效果。

  动压通风模式是一个不消耗任何动力的,被动运行的系统,在车辆高速行驶时,因为车辆前部风压高,尾部风压低,即使控制面板的风速旋钮档速为零,也会有外部空气不断的通过外部空气过滤器、净化器等过滤、净化装置进入车内,并经车内的各个通风口向车辆后部的排风口排出。通常,家用型乘用车的排风口位于后排座椅后方、或行李箱下方,个别车辆设置在后备箱盖接缝等隐蔽处。

  了解了动压通风,我们就知道如何评价车辆的密闭性,比如早期的某中高端品牌轿车,当关车门时,车内乘员会感受到明显的耳压、耳痛,就是车辆的密闭性过高,向外排风的通道设计不合理,导致关门时车内空气压力陡增。长期如此,会导致人体听力受损,内耳平衡器官受损等严重症状。因此,选车时一定要至少两个人一起,感受一下用力关门时车内乘员是否有明显的耳压感。车内空气流动设计不佳的车,是一定不能买的。

  另外,一些销售人员号称车辆是通过门缝、窗户缝隙等向外排风的,千万别信。天窗、门窗的气密性、长期使用导致的玻璃松动、橡胶老化等,一直都是汽车设计领域的难题,也是中高档汽车有别于入门级汽车的区别。而我们如果在购车时仔细观察,会发现车门铰链、车门与车身闭合处的气密性设计,也是最容易区分高中低档汽车的部件。

  当然,大部分时间我们会选择启用车内空调系统进行通风,除了大型客车(车长大于6米)采用独立的副发动机驱动空调系统外,家用的乘用车(轿车、SUV、MPV等)空调均由汽车本身的发动机直接驱动,这类空调系统也称为“非独立式空调系统”。车载空调启动后,会消耗发动机的输出功率、动力。当我们启用车载空调,主动通风系统即开始工作,空调系统会判断车内/外温度差、气压差,通过风机电动机进行车内/外空气的主动流动。

  那么问题来了,车内的空气既然是流动的,那是否都经过了净化、过滤呢?

  ## 空气净化系统

  大家在开车时,经常会遇到这样一种情况,即开车经过正在焚烧秸秆等产生大量烟雾的区域时,会明显嗅到到从车辆外部吸入的烟气。此时,需要手动开启空调系统的“内循环”模式。但是问题来了:长期开着内循环模式,是不是意味着车内空气仅进行内部循环流动,长期如此,人体呼吸产生的二氧化碳等废气浓度岂不是会逐渐升高,并导致人体反应迟钝呢?

  这就不得不谈到汽车空调的子系统 —— 空气净化系统,那么:

  • 空调的内循环模式,究竟是如何运行的,是否可以长时间开启?可以做到与外部空气完全隔绝呢?
  • 外界空气进入车辆内部的话,是否都经过了过滤、净化呢?上文说的动压通风模式下,外部空气是直接进入车内的吗?


  事实上,所有乘用车的空调系统,其进气来源都有车内、车外两个通道,参见下图:
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  当选择内循环模式时,空调系统的主要进风口为车辆内部的“车内空气循环入口”,少量空气从上图的“新鲜空气入口”进入空调系统,并从车内的空气出口向车内流动。

  但是,不同厂商设计的汽车,其空调组件中的空气净化系统并不一致。我们通常说汽车要定期更换的“三滤”,即机油滤清器、燃油滤清器、空气滤清器,这三大件都不是为车内空气质量服务的,只有“空调滤芯”才是用于过滤“新鲜空气入口”进入的空气的。

  在空调系统看来,“车内空气循环入口”和外部“新鲜空气入口”进来的空气,均为污染空气,必须经过净化后方可进入车内:
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  所有的乘用车都有配备“空调滤芯清器”,对外部空气做第一步的粗过滤,而较为高级的乘用车,则配备了静电除尘装置、灭菌灯、除臭装置、负离子发生器等组件;部分厂商更是在空调组件中添加了花粉过滤装置。

  **预过滤**

  上图中的“预过滤”除尘装置,就是我们通常在淘宝、4S店常见的“空调滤芯”,由其对尘埃起到筛滤作用和拦截作用,主要用无纺布、过滤纤维纸等构成。空气中较大粒度的尘埃,会来不及随气流转弯而碰撞到孔壁上,在重力作用下跌掉;微小颗粒,在围绕交错的纤维表面做布朗运动时,也会和纤维接触而沉积下来,并且在与纤维摩擦中产生静电作用,被纤维吸附在其表面。这里要避免的误区就是,通常淘宝上号称含“活性炭”成份的“空调滤芯”,不仅材料本身的孔壁、褶皱减少,内衬的反而会由于长期接触潮湿空气,导致过滤性能大为降低。

  **静电除尘装置**

  静电除尘装置则是通过静电作用,将微小的颗粒尘埃、烟灰等吸附在除尘板上。其工作原理是通过高压放电时产生的加速离子通过热扩散或相互碰撞而使浮游尘埃颗粒带电,然后在高压电场中库仑力的作用下,克服空气的阻力而被吸附在除尘电极板上。

  **灭菌灯**

  灭菌灯是一只低压水银放电管,能发射出波长为353.7mm的紫外线光,其杀菌能力约为太阳光的15倍。 用于杀死吸附在除尘板上的细菌。

  **除臭装置**

  除臭装置一般采用活性炭滤清器、纤维式或滤纸式空气滤清器来吸附烟尘、复杂化合物等空气中的大分子气体(脚臭、排泄物臭气等主要由大分子构成),当然,也用于除去车厢内的油料及烟雾等气味。目前,很多车型已经在净化系统中设有香烟传感器,当传感器检测到车内存在烟气时,自动使鼓风机即以高速档运转,加速排出车内的烟气。

  **负离子发生器**

  负离子发生装置释放的负离子能使空气中烟尘、病菌、胞子、花粉、毛屑等微粒带电,再被放电集成装置吸附,其作用效果好于采用纯物理的吸附作用。此处要避免的消费陷阱是:某些不良商家会将臭氧发生器宣传成负离子发生器,而臭氧是强氧化剂,可以使细胞老化,是人类健康的杀手。

  **创新车型**

  丰田公司的普锐斯汽车,在第三代以后的新车型中,新增了独立的太阳能通风系统(不使用车载电池、发动机能耗)。停车后约10分钟后,太阳能通风系统被激活,可用于在炎热的夏季,排出车内的高温气体,抑制车内温度的升高。

  **消费指南**

  单独采购的“车载负离子发生器”通常与活性炭过滤器结合使用。参照前文所述车内空气流向图,如果将该物件放置在中控台、驾驶员扶手、后排座椅上,并不会对车内空气有过滤效果,而应将其放置在手套箱内,即车内空气循环入口处,方可起到最大功效。

  ## 车内空气质量的“内患”

  看了前文的大部分读者可能会产生一些疑虑:既然很多高档乘用车都配备了各种空气过滤、杀菌装置,那为何还时有新闻报道说某些豪华品牌汽车的车内空气质量堪忧,甚至有车主质疑因此患白血病,并进而组织车友群向厂商索赔?「附注3、附注4」

  这个问题,就涉及到本文的重心:**车内空气质量**

  在国际上,车内空气质量是一个专业研究课题 ,名为“Vehicle Interior Air Quality”,简称VIAQ。不过,由于各汽车厂商的利益驱动,及技术私有性,UN Vehicle Regulations(联合国世界汽车法规协调论坛,简称GAR)所制定的 WP.29 规范中,关于车内空气治疗的规范,并未得到各厂商的尊重及严格遵守。

  目前,该组织上一次制定、发布的文档,还是 2013年6月由韩国车企发起的 “Mutual Resolution No. 3: Vehicle Interior Air Quality (VIAQ)” 。旨在关注车内乘员头痛,头晕和其他症状,以及这些症状的原由:汽车内饰的化学物质产生的蒸发物,以及车内广泛使用的粘合剂、内饰塑料等挥发性有机化合物、尤其是在炎热条件下产生的有毒烟雾等。

  倒是总部设在巴黎的“VIAQ IWG Organization”(Informal Working Group)经常按年度发布一些会议论文,公布各国在车内空气质量检测方法、车内空气质量水平等方面的统计数据及报告。

  经过作者对俄罗斯的NAMI、北美UL(UL Empowering Trust®​​​​​​​)、日本的JFS等关注车内空气质量的机构所发布文献的研究,将相关信息浓缩整理如下,并提醒读者 —— 新车一定要经过充分的晾晒之后再投入使用!最初的1~2个月内,开车时请务必打开所有车窗透气!!

  下图是“2015 GRPE IWG on VIAQ”会议上的一篇报告中,现代汽车关于车内VOC气体在密闭情况下浓度变化的图示:
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  **另附中国、韩国、日本关于车内空气质量标准的对比:**
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  世界卫生组织(WHO)的国际癌症研究机构(IARC)将车辆中常见的一些VOC(Volatile Organic Compounds, 挥发性有机化合物)分类为“致癌”、“可能致癌”或“可能致癌”。长期接触挥发性有机化合物对健康的其他长期影响包括贫血、白血病和其他慢性疾病,以及生殖障碍。

  车内主要VOC成分包括:

  * 苯 —— 被IARC归类为一类致癌物(“对人体致癌”),苯是燃烧的副产物,如汽车发动机产生的副产物。它也用于制造其他化学品,如塑料和溶剂。接触苯与白血病、淋巴癌和血癌的发病率增加有关。吸入时极为危险,接触也会刺激眼睛、鼻子和喉咙。

  * 甲醛 —— 甲醛用于生产纤维板和刨花板用胶粘剂,在泡沫保温和织物整理处理中也有应用。甲醛也被IARC归类为一类致癌物,与肺癌和鼻咽癌有关。它还可以引起咳嗽、喘息和胸痛,以及眼睛、鼻子和喉咙的刺激。

  * 乙苯 —— 被IARC归类为2b类致癌物(“可能对人类致癌”),乙苯主要用于生产苯乙烯。接触乙苯会引起急性呼吸系统症状,如咽喉刺激、眼睛刺激和头晕等神经系统症状。

  * 苯乙烯 —— 苯乙烯是由苯和乙烯的混合物制成的,用于制造塑料、树脂和合成橡胶。苯乙烯也被认为是一种可能的人类致癌物(IRAC 定义为 2B 类),它可以产生中枢神经系统症状,如协调性和浓度降低以及短期记忆受损。苯乙烯暴露也会刺激眼睛、皮肤、鼻子和呼吸系统,并可能导致困倦或无意识。

  * 甲苯 —— 甲苯用作汽车燃料、油漆、清漆和胶水以及其他化学品的添加剂。在欧盟(欧盟)中,甲苯被归类为生殖毒性物质,并与肌肉无力、震颤和语言障碍等多种神经系统效应有关。皮肤接触甲苯会引起皮肤刺激和起泡。

  * 二甲苯 —— 是油漆和油墨中的溶剂,也用于塑料、皮革和橡胶的生产。接触二甲苯可能导致肝和肾损害,也可能导致头晕、头痛或困惑。皮肤接触二甲苯会引起刺激和变色,以及干燥、开裂和起泡。

  * 乙醛 —— 乙醛用于燃料成分和橡胶和皮革鞣制的溶剂。它也用于生产聚酯树脂和碱性染料。长期接触乙醛会导致类似于人类酗酒的症状。其他潜在影响包括眼睛、皮肤和呼吸道的刺激。

  ## 各国的车内空气质量标准:

  1、韩国:是最早制定整车VIAQ要求的国家之一,其2007年发布了由韩国国土基础设施和交通部发布的第2007-539号通知“新车室内空气质量管理标准”。本通知规定了甲醛、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯和丙烯醛等七种挥发性有机化合物的排放限值。此外,通知详细说明了确定实际排放水平的具体试验方法,包括车辆准备、采样时间和VOC分析的批准方法。

  
2、中国的:自愿性质的国家标准GB/T 27630-2011《乘用车空气质量评价指南》由中国环境保护部、国家质量监督检验检疫总局于2011年发布。该标准于2012年3月生效,规定了除韩国要求的七种VOC中的一种以外的所有VOC的浓度限值(丙烯醛的浓度限值相同),并增加了包括乙醛在内的其他VOC的限值。目前正在对GB/T 27630-2011进行修订,使之成为强制性国家标准。新版本预计将于2015年底发布。(官方文件直接引用)

  但截至本文发稿日(2020年2月2日),由于广泛的“征求意见名单”中,不仅包含国家发改委等22家事业单位,更有41家整车制造厂,目前,该“强制性国家标准”尚未颁布实施。

  3、日本:日本汽车制造商协会(JAMA)于2005年发布了一套自愿的“降低汽车座舱VOC浓度的指南”。该指导方针包括13种不同VOC的浓度限制,与日本卫生、劳动和福利部之前制定的室内浓度水平一致。(值得注意的是,指南中没有苯的浓度限值。)

  4、俄罗斯:2004年制定了具有法规意义的国家标准GOST R 51206,对客室和驾驶室空气中的污染物含量、燃烧气体、某些VOC的限值做出了规定。并监测车辆发动机在空转模式、以50公里/小时的速度操作车辆时,其座舱的空气质量水平。下表总结了不同类型发动机车辆的最大允许浓度。(作者默默的为俄罗斯人点赞)
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  ## 车内空气质量系统的简易评估方法

  前文所述,未免让读者伤心,但是离开了官方机构,普通消费者就没法购车了吗?不​!通过您耐心的阅读这篇八千字的报告,您已经掌握了选购一台VIAQ上乘的​家用车的法宝:​

  因为我们有了一个明确的认知方法论:​

  1、良好的动压通风设计:测试的方法很简单:通过快速关闭车门(其余门窗紧闭)时车内乘员是否有耳痛、耳压明显增大,确认车内是否过于密闭。

  2、有效的空气净化系统:车辆满员,并原地启动车辆,并打开空调内循环模式,待运行15分钟后,是否有车内憋闷、空气质量较差等体验。该项目的原理在于检测车辆是否会将怠速运行产生的有害气体重新吸回车内,以及长时间内循环后,是否会进行主动通风、并进行除臭、烟尘等颗粒物过滤等。

  3、车内VIAQ是否有害:在国内 VIAQ 标准以“自愿”形式发布的前提下,我们并不指望汽车厂商会良心大发并普遍采用优质的、无害的原材料。那么简单、最有效的办法有两个,第一就是直接致电汽车厂商的400客服热线,询问该车型是否采用了丁基橡胶作为车辆的阻尼片。第二就是我们自己的嗅觉体验。

  直接将车内VOC污染源缩小到车辆阻尼片的原因,在于粘胶等辅助材料用料少,且极难追踪。而车辆阻尼片不仅使用量大,VOC挥发性强,已成为良心车企着重改善的部件。通常,汽车厂商为了减少发动机的噪声、震动等传递到车厢内,往往使用沥青作为阻尼片贴敷于车身内表面,阻尼片主要位于汽车驾驶室内,总敷设面积约3平方米,用量大约为10公斤。沥青阻尼片会由于发动机散热、太阳暴晒等原因受热分解,并缓慢释放上述 VOC 气体。

  受GAR、UNECE、UL等组织,及韩、中、日等国官方积极推动的VIAQ标准、法规的影响,更由于消费者维护自身健康的意识觉醒,以及多年来不断有研究机构、媒体的报料,迫使部分汽车厂商逐渐行动起来,将沥青阻尼片,更换为无害的丁基橡胶阻尼片。

  另外,从各国对车内空气质量所制定、发布的法规来看,韩国走在前列,德国、美国等国家在这方面反而是相当的落后,一些国际会议所刊发的论文、报告中,德系车的VIAQ报告数据、规范文件几乎为零。当然,由于目前国际汽车厂商除特斯拉外,在国内均只能采用合资生产的方式,因此,相关车内空气质量的标准、规范等,也只能向国内“自愿遵守的标准”看齐。例如,号称全车采用环保材料制造的雷克萨斯(LEXUS),在国内采用全进口方式销售,截至目前(2020年2月2日),其在售车型的阻尼片,同样采用了沥青材料,并宣称—— 符合中国车辆环保标准要求。

  通常消费者在致电厂商400客服热线时,在量产汽车中使用丁基橡胶的厂商(如沃尔沃的XC60、S90等、DS国产化后的全系列车型「DS品牌的运营完全是一个悲剧」)会特别强调这一改良举措。而仍然使用沥青的厂商,会由于“官方渠道”的顾虑(律师、新闻媒体会录音取证等),不会谎称使用丁基橡胶。这也是消费者在购车时,不能听信销售顾问、网络论坛、带货大V的鼓噪,而一定要致电官方客服的原因。

  受限于篇幅,本文未能就纯电动车BEV、HEV、PHEV等混动车进行分类阐述。本文作者的观点,仍然倾向于购买至少有五年以上(整车生产是一个需要时间来验证的行业)乘用车量产(年产销量不少于10万台)的品牌,作为家用轿车、SUV、MPV的首选。​

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