工程師專業解讀:“防病毒”汽車真的靠譜嗎


工程師專業解讀:“防病毒”汽車真的靠譜嗎

2020年伊始,一場突如其來的疫情,把全國人民都關了“禁閉”。為了最大限度減少人口流動,各類公共交通逐漸停運,許多人都被迫滯留各地。在特殊時期,私家車成為了很多人出行的唯一交通工具。

汽車的空氣淨化裝置可以防花粉、防霧霾、防PM2.5,那能不能抵防“新冠病毒”呢

“防病毒”汽車來了

一時間,“防病毒”汽車的概念開始興起。各大汽車廠商紛紛趁勢推出了自己的“防病毒”概念汽車。

吉利率先宣佈將投資3.7億元,啟動具備病毒防範功能的“全方位健康汽車”的研發工作。據吉利官方聲稱,該技術在吉利現有的空氣淨化功能基礎上,“還將重點突破車內病毒防範功能和技術,有效抑制並降低病毒對人體的侵害”。預計該技術將在20天內實現量產,而首批產品將搭載在吉利捐獻給疫區的吉利嘉際上。

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廣汽新能源也開始藉機宣傳自己的“智能生態座艙”,宣稱將“啟動防病毒級的空氣濾淨技術研發,並將通過外部空氣過濾與內部抑菌材料升級等手段多方面提升座艙健康淨化“。

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上汽榮威則早已在現有產品上搭載了滿足N95標準的空調濾芯,配合負離子發生器和獨立式空氣淨化器,可以最大程度隔絕細菌、病毒。後續還會有“上汽車新風系統”,UVCLED殺菌燈、360度燻蒸滅菌服務等新產品上市。

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此外,沃爾沃的“IASQ系統”以及特斯拉ModelS/X的“生化模式”近期被各類媒體頻頻提交,暗示對病毒防禦有一定作用。

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特斯拉生化模式

各大汽車廠商此次反應迅速,爭相宣傳自己的汽車在某種程度上可以抵禦“新冠病毒“。無論是”蹭熱點“,還是”營銷手段“,這都是各家品牌的宣傳行為,我們僅從技術角度來分析這些宣傳是否真的合理。

那麼,汽車到底能不能防病毒呢?

畢竟,三五塊的醫用外科口罩都可以防病毒了,動輒十幾萬、幾十萬的汽車要是連病毒都防不了,豈不是很尷尬?

要回答這個問題,首先我們要搞明白,開車時到底會不會感染病毒。

開車時有可能被傳染“新冠病毒“嗎?

這個要從“新型冠狀病毒”的傳播途徑說起。

現在基本確認的幾種傳播途徑有:飛沫傳播、接觸傳播以及氣溶膠傳播。

呼吸道飛沫傳播:感染者呼吸、噴嚏、咳嗽、說話將帶有病原體的口鼻腔飛沫噴射出,被近距離易感者直接吸入導致的感染。飛沫傳播只有近距離接觸才有可能實現,一般來說,傳播距離不超過一米。

接觸傳播:感染者的飛沫沉積在物品表面,易感者接觸汙染手後,再接觸口腔、鼻腔、眼睛等粘膜,導致感染。

氣溶膠傳播:感染者噴出的帶有病原體的飛沫混合在空氣中,形成氣溶膠懸浮在空氣中,易感者吸入後導致感染。

國家衛健委的《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第五版)》中提到,經呼吸道飛沫傳播與接觸傳播是主要的傳播途徑,氣溶膠和消化道傳播途徑尚不明確。

健康的人在開車時被感染的可能性有哪些呢?

1. 車內乘客或上一個司機是感染者,接觸或吸入感染者的飛沫導致感染,即飛沫傳播;

2. 司機或乘客的衣物從車外沾染的病毒被帶入車內,即接觸傳播;

3. 吸入車外帶有病毒的空氣,導致感染,即氣溶膠傳播。

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一方面,病毒不是細胞,它不能自己生長,也不能獨自繁殖,它

必須依附於活體細胞才能複製

另一方面,病毒是無法獨立存在於空氣之中的,如果離開活體細胞一定時間後,它就會失去傳染能力,變成一堆普通的RNA/DNA和蛋白質。

所以,病毒必須依附於飛沫、鼻涕、液體以及各種物體表面才能保持活性,而且它在不同環境中的失活時間也不一樣。

由於新型冠狀病毒的特性還在密切的觀察研究中,我們可以參考之前SARS病毒的一些研究。

有學者指出,在不同溫度於溼度的條件下,SARS病毒失活速度不同,一般來說,溫度和溼度越高,病毒失活越快。在合適的環境下,病毒甚至可以生存10天以上。

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當然,我們也不要恐慌,這只是在實驗室的理想環境下病毒理論存活時間。在一般日常生活的環境中,溫度和溼度條件都與實驗室環境不同,病毒通常只能存活幾個小時到幾天不等

如果汽車剛剛借給過別人開,我們最好對經常接觸的部位,例如門把手、方向盤、換擋桿、中控臺、座椅、扶手箱等部位進行蒸汽消毒。

但切記不要用乙醚、乙醇和含氯消毒劑(84消毒水)對車輛進行消毒。

乙醚是一種典型的麻醉劑,會讓人頭暈、噁心、嗜睡,嚴重者可以導致精神錯亂、呼吸困難,嚴重影響駕駛安全。而乙醇和含氯消毒劑會嚴重腐蝕汽車內飾皮革、塑料件,而且如果在車內噴灑了過量乙醇,一旦碰見路上交警臨檢酒駕,那可真是說不清楚了。

如果車內坐著不熟悉的人,那我們最好還是帶好口罩,並儘量減少語言溝通,避免一切不必要的肢體接觸,畢竟即使真的有“防病毒“汽車,也防不住車內的飛沫和接觸傳播。

那如果我們只是一個人開車,或者車上只坐著自己的家人,汽車能不能幫我們防住車外的病毒呢?

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現在真的有“防病毒”汽車嗎?

很不幸,至少在普通人能買到的汽車之中,目前還沒有能完全“防病毒”的汽車。

但還真的有三種汽車可以“防病毒”,只不過都不賣給老百姓而已。

第一種,美國總統座駕

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車輛完全密封,可預防生化武器襲擊,行李箱還備有氧氣供應裝置,如果外部空氣有毒,新鮮氧氣可以直接泵入車中。

第二種,生化防護作戰車輛

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以日本陸上自衛隊最新裝備的防核生化武器偵察車為例,該車在96式輪式裝甲運兵車的基礎上改進而成,造價高達七億日元(約4217萬人民幣)。

第三種,負壓救護車

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負壓救護車在這次疫情中被頻頻提及,這種車輛利用負壓裝置使得車內的氣壓始終低於車外,空氣只能由車外向車內自由流動,再利用過濾裝置將車內被汙染的空氣無害化處理後排出,以避免病毒和細菌感染醫務人員使得疫情擴散。

這種負壓救護車需要由昂貴的負壓設備,此外還需要車身具備良好的隔離性、防腐性、通風性、耐菌性,所以價值不菲,單價都在50萬左右,平時一般不生產,只有在緊急情況才需要投產製造。

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普通汽車的空氣淨化系統,能防住病毒嗎?

對於民用的私家車來說,能防PM2.5的空氣淨化系統,能夠防住病毒嗎?

先說結論,現有的車載PM2.5空氣淨化系統能抵禦一部分的病原體,但意義不大。

我們先來看看普通汽車空調系統的結構:

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上面的汽車空調結構圖中,①為鼓風機,用來調節總風量;②為蒸發箱,用來給空氣降溫,在夏天提供冷氣,同時起到凝結水汽降低溼度的作用;③為加熱器,用來給空氣加熱,在冬天提供暖氣;④是進氣閥,用來調節內外循環;⑤⑥⑦分佈為頭部、臉部和腳部的吹風方向控制閥;⑧為空氣混合閥,用來調節冷熱空氣的混合比例,即調節送風溫度。

不管是傳統機械式中控臺,還是現在已經畢竟普遍的大屏式中控,空調的功能無非包括調節溫度、風力、吹風方向以及內外循環。這些功能都是通過調整各個閥門的開關與開口大小實現的。

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在車內空氣淨化系統中,起到核心作用就是在鼓風機和蒸發箱之間的空調濾清器。

無論是“防花粉”、“防灰塵”還是“防PM2.5”,都需要依靠它來實現。外循環時從車外進來的新鮮空氣,和內循環時在車內循環的空氣,都需要經過空調濾清器再進入空調系統。空調濾清器的過濾能力直接決定了汽車空氣淨化能力。

目前市場上的空調濾芯按材質來分主要有三種:無紡布濾芯、活性炭濾芯和HEPA濾芯

無紡布濾芯是成本最低的一類空調濾芯,售價低廉。主要針對樹葉、灰塵與沙礫等大顆粒物的過濾效果較好。

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無紡布濾芯

活性炭濾芯是在無紡布濾芯的基礎上加入了活性炭材料,主要的作用是吸附異味,針對花粉、霧霾等更加細小的顆粒進行過濾。

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活性炭濾芯

HEPA濾芯則更加強大,HEPA全稱為High Efficiency Particulate Air (Filter),即高效空氣濾清器,根據對於直徑0.3μm顆粒物的阻隔率可以分為多種級別。例如E11級的HEPA濾芯可以過濾95%以上的顆粒物,也可以簡單的理解為達到N95口罩的標準。

市面上聲稱自己有PM2.5防護能力的汽車一般裝配的都是HEPA濾芯。

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HEPA濾芯等級


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有人可能會問,即使HEPA濾芯可以過濾100%的0.3μm顆粒物,可是新型冠狀病毒的直徑都小於0.1μm,那還能防的住嗎?

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其實還是有一定作用的。

HEPA濾芯的過濾原理主要分為4種:物理攔截、重力沉降、氣流吸附與範德華力。

物理攔截,通過“篩子”狀的濾網,把直徑較大的顆粒直接擋在外面,一般大於5μm的顆粒物都是通過物理攔截擋住的。

重力沉降,那些直徑小但密度高的顆粒物在重力的作用下,通過HEPA濾網時速度降低,像泥沙沉積一樣自然沉積在HEPA上。

氣流吸附,濾網孔洞編制不均勻,當氣流通過時會形成大量的空氣湍流,而那些小顆粒物會在氣旋的作用下被濾網捕捉進而吸附。

範德華力,超微小的顆粒物在範德華力的作用下進行布朗運動,進而撞擊HEPA濾網被吸附。顆粒物尺寸越小,布朗運動越顯著。在常溫下,0.1μm的顆粒每秒擴散的距離可以達到117μm,比濾網纖維距離大幾倍至幾十倍,這就使得顆粒會有更大的概率接觸並沉積到濾網纖維表面。

所以,HEPA並不是簡單地像篩子一樣過濾掉比網眼大的顆粒來淨化空氣,它還會依靠細顆粒物與濾網間的範德華力形成吸附效果,它對於0.5μm以上和0.1μm以下的顆粒物的過濾效率都很好

0.1μm以下的顆粒做布朗運動,粒子越小,布朗運動就越強烈,被撞擊的次數就越多,吸附效果就好。而0.5μm以上的顆粒做慣性運動,質量越大,慣性越大,過濾效果也好。

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直徑為0.1-0.3μm的顆粒物的過濾效果不好

相比較而言,直徑為0.1-0.3μm的顆粒物反而成了HEPA的去除難點。這也是為什麼業界以對0.3μm顆粒物的過濾率來界定HEPA濾網等級

因此,對PM0.3效果達99.97%的濾網對PM0.1的效果可能更好,甚至能達到99.99%。

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馬斯克左手拿著的是特斯拉使用的特大號HEPA濾芯

都過濾到這個層次了,不論是飛沫、氣溶膠還是灰塵,所有的病毒載體似乎都能夠被空調濾芯給過濾掉了,病毒又不能獨立漂浮在空氣中,那豈不是我們換個HEPA空調濾芯就能夠升級成“防病毒”汽車了?

事情當然沒有這麼簡單!

要不然某些企業也不會動輒掏出3.7個億來搞研發,我們也不用費盡周折去生產負壓救護車了。


首先,我們的家用汽車的密封性無法達到要求,如果真的放到充滿病毒氣溶膠的環境中,還是扛不住的。空調口並不是車內唯一的空氣交換通道,車身上有許多的通道都可以與外界相通。當內外氣壓相差不大的時候,氣流可以順著這些通道自由流動,而空調濾芯則像“馬奇諾防線”,被徹底繞開了,達不到真正的防護標準。

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法國的馬奇諾防線,耗資50億法郎,卻沒發揮作用

其次,空調濾芯是有使用壽命的,當使用環境惡劣或使用時間過長,導致濾芯纖維失去過濾性能。一次性的醫用口罩可以即用即換,而汽車的空調濾芯應該不會有人開一次車換一次。

而且,除非在重點疫區(例如醫院等場所),日常開車時能接觸到帶病氣溶膠的概率實在太低。如果連空曠馬路上的空氣都一直漂浮著病原體的話,那我們在家裡開窗通風豈不是更加危險。

應該沒有誰在家還會戴著口罩的吧?

即使很不幸,一個患者打完噴嚏不久後我們剛好開車經過,此時病原體進入車內的概率依然很低。

因為空調進氣口一般都佈置在擋風玻璃下的發動機艙內,也就是說空氣不完全是從外界直接吸入。

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汽車速度慢的情況下空調進風口多半是從機艙內吸氣,即便使勁全身力氣往機蓋縫隙吹氣,也很難把飛沫帶到進風口。

當然,如果你要是還擔心的話,那就開個內循環吧!

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私家車“防病毒”,是噱頭還是風口?

在現有車輛基礎上,強化車身氣密性,增強空調新風的過濾能力,使得汽車具備一定抵禦外界傳染源的能力,如果將這樣的“防病毒”汽車送至一線支持防疫工作,在這種特定場景下還是有一定意義的

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目前的宣傳看來,各大廠商號稱的“防病毒”汽車也都只是在空氣淨化器的層次做工作。

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而我們的普通人日常生活,通常不會與大量患者打交道,也不會無故主動把車開到疫情嚴重的場所,在這種場景下,“防病毒”汽車就顯得 毫無作用&毫無意義

那我們到底該如何防禦疫情呢?

少出門,不開車!

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