车内CO2 积聚问题 将成为安全隐患
发布时间:2017-07-10   作者:Paul Weissler
  • 在车上有4个人的情况下,车舱内的CO2水平将在短短1.5小时内增加至0.6% (6000 ppm)的水平。
  • 当人们在炎热天气下的选择“Max A/C”模式,即空调开到最大时,车辆的HVAC空调将隔绝车辆的内外空气流通。
  • 车内二氧化碳水平及其对乘客的影响。

一些小型封闭区域,比如车内的CO2积聚,可能给乘客带来潜在健康威胁。多年以来,绝大多数车辆空调系统的外部空气吊门均采用了缺口设计,因此还有一些“新鲜”空气可以进入车内。而且即使没有缺口,由于车身的密封性本身相对较差,而且乘客无法关闭送风开关(最低只能调至低速净化模式),因此车内空气问题并非如此严峻。

 

然而,为了进一步优化空调性能,一些较新款车型已经可以关闭空气循环(或开至Max A/C档位),隔绝外部空气进入车内。目前,这种措施甚至还可以作为一种燃料经济性优化手段,在美国EPA的燃料经济评分中获得加分。无论如何,哪怕仅仅为了乘客的舒适度,在一些温度较高的州内,直接隔绝车内空气流通的情况非常常见。

 

当人们在炎热天气下的选择“Max A/C”模式,即空调开到最大时,车辆的HVAC空调将隔绝车辆的内外空气流通。

 

为满足舒适度要求,CO2含量不得超过0.1%

 

不过,这种做法将给车舱内的空气质量带来显著影响,CO2积聚将影响乘客的呼吸系统健康。正如康奈可(Calsonic Kansei)北美公司高级测试研发经理G.D.Mathur博士在WCX17 – SAE 2017全球汽车年会上的发言中所指出的,为了保证乘客的舒适度,车内的CO2浓度不能超过0.1%。按照美国环保署目前的规定,车内的CO2浓度在短时间内(15分钟)的积聚浓度不得超过3%,最大不得超过4%。但事实上,环保署的此项规定是专门针对使用R-744空调系统(CO2为制冷剂)的车型,主要目的也是为了判断车辆是否存在CO2制冷剂泄露,而非由乘客呼吸引起的CO2积聚。

 

美国供暖制冷空调工程师学会(American Society Heating, Refrigeration and Air ConditioningEngineers, ASHRAE)表示,环境中的CO2浓度通常为400 ppm,而为了保证舒适度,车舱内的CO2浓度不应超过环境浓度以上700 ppm,也就是说车内的CO2浓度最高不得超过1100 ppm (0.11%)。

 

CO2传感器可以用于监测车内的CO2浓度积聚,但汽车行业更多将这种设备用作一种定时措施(比如10到20分钟循环一次)。然而,汽车厂商还需要保证最大循环,从而满足EPA的要求,拿到相应的得分。

 

Mathur认为,尽管行业已经针对该领域进行了一些建模和极限测试,但为了充分覆盖车辆老化带来的影响,我们还需要更多、更好的数据。通常来说,大多数新车的车门和车窗边缘均采用了三重密封设计,但密封效果将随着时间的推移而退化。研究人员可以针对车上人员数量、车内空间大小、空气泄露情况和出风口流量等因素,建立CO2积聚模型。不过,车内人员的活动状态也会对CO2的积聚带来很大影响,比如几位乘客都保持安静,和父母大声管教孩子,这两种情景下的CO2水平肯定不同。

 

此外,不同乘客的肺活量也存在较大差异,一些围绕R-744空调系统的研究显示,人类呼吸系统产生的CO2在3.8%到5.8% (38,000-58,000 ppm)之间。Mathur已经将人员的平均肺活量量化为1.65升/分钟,他说这个水平也与自己之前的研究相一致。实验表明,车内的CO2浓度在短短4到5分钟内即会达到1,100 ppm,也就是超过舒适范围。这也就是说,对于行程超过500英里/800公里的长距离行车来讲,8小时的旅程很可能让车内的CO2浓度到达到危险水平。

 

CO2对车祸的影响

 

Mathur指出,美国亚利桑那州交通运输部已经记录了多起因CO2浓度积聚引起的交通致死事故。这个判断是通过遇难者的血液检测得出的。

 

Mathur表示,虽然他没有具体的数据,但该研究还需要考虑一氧化碳 (CO)对结果的可能影响。他观察到,当车舱内没有正压时,CO很容易通过车辆的排气和底部接缝进入车舱,具体水平根据具体车型及相应排气系统有很大差异。不过,一旦CO浓度达到30 ppm,就有可能导致乘客头痛。

 

在Mathur的演讲之前,SAE室内气候控制标委会(SAE Interior Climate Control Committee)也在最近一次会议上讨论了相关问题,并呼吁成立专门工作小组。该工作小组将仅关注车上人员的呼吸产生的CO2问题,而非R-744系统可能发生的泄露问题。参与人员将针对汽车内部空间大小、乘客数量、空气交换率、驾驶循环及发动机熄火/闲置等条件下的可接受CO2浓度达成共识。相关测试将在一个CO2气缸中完成,具体设计将根据不同车辆的传感器和空调设置而进行调整。

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