摘要：本文以收费站空气质量为对象，调研了收费站的环境质量情况，提出收费站空气质量改善的必要性，同时提出空气质量改善的措施，对收费站新风系统进行设计，阐述了空气质量改善的思路，及系统设计中的几个关键性问题，为有效改善收费站空气质量提供一定的参考作用。
关键词：收费站 空气质量 新风系统
Toll fresh air system research and design
Lou ren
(Zhejiang Scientific Research Institute of Transport , Hangzhou 310006)
Fund: Zhejiang Department of Transportation projects (2013T06) funded
Abstract: In this paper, toll stations air quality as an object, investigates the environmental quality of toll stations, toll stations raised the need to improve air quality, and proposed measures to improve air quality, fresh air system on the charging station is designed to explain the air quality improvement ideas, and system design of several key issues in order to effectively improve the air quality in the toll station to provide some reference.
Keywords: toll Air Quality Fresh Air System
中图分类号：Q938.1 4 文献标识码：A
引言：
上世纪九十年代开始，中国进入了公路建设快速发展的时期。截至2007年底我国公路通车总里程达357.3万公里，高速公路通车总里程位居世界第二位。近年来，为了有效地保护环境，交通运输部门已做了大量工作，制定了“交通行业环境保护管理规定”、“交通建设项目环境保护管理办法”，对新建公路提出了有效的环保措施。按照“安全、环保、舒适、和谐”的原则，各级交通部门越来越关注公路建设和运营时的环保问题。现在公路环境保护已成为公路建设中极其重要的组成部分，在公路建设与运营过程中，努力将对环境和人的影响降到最低，已成为大家的共识。重视汽车排放等污染对收费亭内外环境的影响应提到迫切需解决的高度。
1 收费站空气污染情况调查
收费亭是设在收费公路出入口处收费员的工作场所，主要用于发卡和收费等工作。收费亭内的空间一般约8立方米左右，收费员通过收费窗口进行收费工作，收费亭处半开敞状态，亭内空气流通仅靠收费窗口与收费车道区的空气交换。按较常见的四班三运转模式，收费员每班在亭内工作八个小时。在高速公路主线收费站处车辆排队缴费的情况较普遍，车流量大车速低，汽车始终处于怠速、慢速、加速、减速的工况，汽车排出的有害气体是平常正常行驶的3-5倍，收费站工作人员尤其是收费员每天都要吸入大量的汽车废气，对身体健康长期造成慢性损害。
据广东省职业病防治院2006年对广州、中山市9个收费站进行工作场所有害有毒物质测定，对508名收费员进行健康体检，与不接触有害因素、年龄相似的1009名工人作对照。结果表明：前者慢性咽炎检出率为50.98%，慢性扁桃体炎检出率为13.58%，慢性鼻炎检出率为31.50%，均高于后者（分别为27.35%、7.93%和8.82%），差异有显著性（P<0.01）。随着工龄增加，上述3种疾病的检出率也随之升高。据测定，收费站工作场所空气质量总污染指数为I=1.54(室内)和I=2.47（室外），属中度过度至重度污染级。
随着国家产业转型的战略调整，之前为发展所付出的环境代价，越来越大的影响到人们的生活，从环保局长们此起彼伏被邀下河的声音已经可以看出，环境问题的解决已经迫在眉睫。本课题以交通行业环境治理为切入点，以收费站为研究对象，深入研究目前仍处于空白的收费站环保系统，以收费站最为严重的空气污染问题着手，旨在改善收费站空气质量，减少收费员因收费环境差所带来的身体损伤，同时提高收费站的整体环境舒适度，提高服务水平。
2 几种空气质量改善方式的对比
常用改善空气质量的方法有：①利用吸附剂对收费亭内进行吸附净化；②利用光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力净化污染物；③利用空气负离子对空气净化。
1)吸附是利用多孔性固体吸附剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种有害成分吸附于固体表面上，从而达到分离的目的。广泛用于室内空气中甲醛、苯系物和其他挥发性有机化合物等气体污染物发净化，主要的吸附剂为活性炭、活性氧化铝等。
利用吸附剂吸附空气中的污染物主要是一个物理过程，它对吸附的气体没有选择性；吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当气体中的吸附质分压降低或温度升高时，被吸附气体很容易从固体表面逸出，从而不改变气体原来的性状，即在空气污染较低的时候，从吸附剂上会挥发有害物质到工作环境中；吸附剂需要定期更换，维护费用较高。
2)光催化剂净化是基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力净化污染物。光催化剂属半导体材料，包括二氧化钛、氧化锌、三氧化二铁等，目前使用最多的是二氧化钛光催化剂。影响光催化净化的主要因素有：①气体流量，②氧气含量，③空气中水蒸汽含量，④光强，⑤光催化剂的表面积等。
如果单纯地利用光催化净化方法处理空气中的污染物效果是不理想的，首先在没有机械通风的情况下，空气的流量处于相对较低的状态，其次空气中的水蒸气含量和当地的气候密切相关，在收费亭上部有收费大棚遮挡阳光。基于以上条件的限制，光催化方法不能很好地处理收费亭内空气污染物。有的收费站已经使用过这种方法，收效并不明显。
3)空气负离子能降低空气污染物浓度，起到净化空气的作用。其原理是借助凝结和吸附作用，附着在固相或液相污染物微粒上，从而形成大离子沉降下来，与此同时空气中的负离子数量也会大量损失。不可否认，负离子发生器作为净化室内空气对人体生理功能具有促进作用，但是，单纯依靠负离子发生器产生的负离子净化空气是片面的。因为空气中的负离子极易与空气中的尘埃结合，成为具有一定极性的污染粒子，即“重离子”，而悬浮的重离子在降落过程中，依然被吸附在家具、电脑屏幕上，会再次飞扬到空气中，所以负离子只是吸附灰尘，并不能清除空气污染物或将其排至室外。另外当室内负离子过高，还会对人体产生不良影响，如引起头晕、心慌、恶心等。
对于改善收费亭内空气质量来说，以上空气净化方法的共同缺点是这些方法只适合在封闭空间使用，高速公路的收费亭是半开敞状态，收费员工作时收费窗口始终是开启的，并且收费员呼吸的位置在窗口的位置，在没有正压送风的情况下，被污染的空气会源源不断地通过收费窗口到达收费员的呼吸部位，实际效果并不理想。
3 空气改善方案设计
空气改善采用新风系统，新风系统可稀释污染物浓度，提高室内空气的氧含量，改善空气品质。这种空气处理方式具有新风空调机房集中设置，便于对空气进行各种处理、运转维修容易、震动噪声易于控制、送风量大和换气充分等优点。在满足送风温度的前提下，合理确定新风量和气流组织方式，以及严格的新风空调系统管理是确保通风降低污染效果的关键。
3.1系统空气处理流程及取风位置的选择
其中空气处理流程为：经过粗过滤的室外新风，再经中效过滤和表冷器的冷凝，最后由送风机经风口将处理空气送入亭内。入口处的新风质量不可忽视，我国大气中的尘埃浓度要比发达国家高得多，因此选择和确定新风入口时要注意其周围的小环境和微气候质量，尽可能避开污染严重的位置，保证入亭的新风质量。
从距离高速公路车道较远处采集没有经过汽车尾气污染的新鲜空气，新鲜的空气经过过滤和制冷（制热）处理，冬季送入暖空气、夏季送入冷空气，保证送入新鲜空气的舒适性，通过机组和管道均匀送入收费亭内，使收费亭内保持一定的正压，给收费亭补充新鲜空气的同时防止外界被污染的空气进入收费亭内。
3.2新风量的确定
随着新风量增大，亭内空气污染物浓度降低，但运行费用相应的增大。因此，新风量应全面考虑亭内空气污染的基础上，本着即满足亭内空气质量要求又经济实用的原则来确定。
3.3收费亭内新风口设置及新风气流组织
气流组织是影响通风效率最主要的因素。理想的气流组织方式不仅可以将新鲜空气按质按量的送到人员活动区域，还可以及时地将污染物排出。
在收费亭内部安装有新风专用送风口，送风风口有两种形式，一种是侧送自吹百叶风口，安装在收费亭侧壁上，这种风口适合于主风管从收费亭下敷设的形式；另一种是下送散流器，安装在收费亭内顶上，与主风管连接，这种风口适合于主风管从收费大棚上敷设的形式。为配合送风口的设计，在收费亭制作过程中将风管和送风口嵌入收费亭内，并在收费亭侧壁夹层内制作静压仓以降低风道风速，将新风送入亭内。经过实验，风口安装位置合理，即能够满足均匀送风的需要又能满足隐蔽、不直吹人体的要求。两种送风方式气流分布都很均匀，能输送到收费员工呼吸的位置。
3.4保证合理的送风温度
合理的送风温度就是要保证收费员不会因送风温度的过高或过低而感到不适。保证合理的送风温度必须配备合适的新风空调机组，收费亭新风空调机组是专为高速公路收费亭新风系统设计、开发研制的。机组制冷方式采用氟系统风冷，只需接入电源即可运行，非常适合收费站的环境。
通过变频机组、微电脑控制，实现温度和时间的双重控制，根据室外温度和送风风量自动控制机组的启停、运行频率和制冷、制热的转换。冬季，当室外温度降到15°C时，机组自动启动制热，当室外温度降到8°C时电辅助加热启动，配合压缩机共同制热完成设定的送风温度；夏季，当室外温度升高到29°C时，压缩机启动，使送风温度达到设定的夏季机组送风温度；在春秋过度季节，压缩机不启动，保证送风温度的同时节约能量。
机组根据地域气候的差异分别设计，保证在各个区域运行时达到最佳的送风状态和最大限度的节能。
3.5送风管道
送风管道采用有机玻璃钢制作外加保温，玻璃钢耐腐蚀的特性突出，可保证风管埋在地下30-50年不会腐烂和变形；管道上所有的阀件采用不锈钢阀件确保其使用寿命和风管保持一致。在管线繁多的收费道内，支管的位置和走向需经过研究和设计，选择一个最合理的布置，避开其他管线送入收费亭内。
3.6自动控制
安装在收费亭内的人体红外传感器、自控系统分控制器、机房内主控制器与机组变频连接收费亭下部送风风阀及执行器，以上设备共同构成整个新风系统的控制部分。
各个分控制器之间的连接采用信号线连接串联连接，现场施工简便，经过实际测试，控制器反应灵敏、可靠性高，在各种天气条件下均能正常工作。
该自控系统对于本系统非常适用，在春、秋过度季节运行功率在1kw左右，在温度较高或较低的情况下，机组也能很好节能，平均运行功率在3-4kw之间，即使在最冷月和最热月也有晚上和白天的区别，自动系统可以根据这些温度变化的情况和收费亭开启数量的情况，根据需要调节自己的输出和输入功率，做到需要多少用多少。
4 结论
“和谐社会、以人为本”是现代社会理念，改善和提高赖以生存的工作和生活的环境相当重要。应该为长期辛勤工作的收费人员创造安全、洁净、舒适的工作环境。高速公路对于收费站生态改造的需求越来越迫切。浙江是物流业比较发达的省份，同时还拥有北仑与舟山两个港口，另外还拥有全国最大的小商品市场—义乌小商品市场，像这些物流进出量比较大的地区，都有改善收费站环境的需求，同时像杭金衢、沪杭甬等车流量很大的高速公路因流量过大，收费站环境也是有待提高的。
参考文献：
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