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【環境保護】霧霾治理的較真要點,你知道嗎?霧霾治理的方法是

較真要點:

1、聽說過“煽除霧霾方案”嗎?根據其說明書,受霧霾影響的地區,可以全民造風清除霧霾。但經過分析,該說明書中有很多不符合實際情況的假設,計算思路也是錯誤的。

2、有無可能透過風機吹風驅除霧霾?不現實,所需能量是目前科技水平無法負擔的。

3、現階段有效保護自己的手段仍然只有在家開淨化器,出門戴口罩這一條路。城市範圍的空氣汙染一旦出現,目前還沒有可行的技術手段可以清理。改善空氣質量,唯一有效的方法就是管控汙染源。只要汙染源失控,空氣質量就會失控。

查證者:楊羿 | 空氣清淨機研發人員

冬天是霧霾高發期,在家開淨化器,出門戴口罩的同時,大家也難免會想,有沒有什麼辦法可以做到城市整體的防護,就算不能從根本上解決霧霾問題,至少可以給大眾提供暫時的清潔空氣。比如用全民造風,煽除霧霾。

這件事可行嗎?

該專利申請文章有很多不符合實際情況的假設,計算思路也是錯誤的

專利說明書截圖

在這個專利中,發明人給大家算了這麼一筆賬(見上圖)。核心結論是“如果有1500萬人加入煽除霧霾的造風運動中來,1小時內可將10800億立方米的空氣向前推動1米……形成的風力足夠將剛剛形成的輕度霧霾移出北京。”

這裡面有這樣幾個問題,首先20立方米*米/每秒的速度對於人來說,是很誇張的一個數字。按照2。5米的層高,20立方米相當於一個8平米的小臥室,20立方米*米/每秒每人的風量,意味著每人每秒鐘需要將一個8平米房間內的全部空氣發射1米,並且要堅持一個小時。

其次,就算我們真的發動了1500萬人,這事兒也成不了。為了讓每個人都把新鮮空氣扇進城,這些人必須肩並肩站成一排去扇風。1500萬人如果考慮到拿扇子的活動空間,就算兩個人間距1米,1500萬人站成一排約為1。5萬公里長,這個長度直線排列的話,國內差不多能站500萬人左右,剩下的一千萬人可以一路站到歐洲。

第三,北京城八區自從崇文宣武與東城西城合併之後,已經變成城六區,其總面積為1381平方公里,而非396平方公里,相當於37公里見方的一塊地,而非20公里見方。

按照發明人的思路去計算,1381平方公里大,10米高的空間,容積約為138億立方米,只相當於10800億立方米的1/78,也就是說,我們只需要不到20萬人就足以在一小時內把這些空氣扇出北京城。或者用1500萬人,一分鐘不到的時間就能把這些空氣扇出去。聽上去還是很有希望的一件事。

可是這個計算思路是錯的。如果風速真的是1米每秒,那麼一個小時之後,這股風只能前進3。6公里,10個小時之後才能離開北京城。想要一個小時完成換氣,需要37公里每小時的風速穩定地吹,這個風速相當於五級風(8。0-10。8m/s,29-38km/h)。在現實中,如果北京出現了五級大風,而且風向合適,確實可能達到“吹散”霧霾的效果。但要透過人力扇風造出5級風,有些異想天開了。

有無可能透過風機吹風驅除霧霾?不現實,所需能量是目前科技水平無法負擔的

那是不是隻要能夠用某種辦法產生五級大風,就可以帶走霧霾了呢?道理倒是這個道理,但是計算一下就會發現不太現實。首先北京城區沒有牆壁也沒有天花板,我們沒有任何辦法阻止空氣對流。因此我們如果想靠風去淨化北京的話,我們就需要足夠強的風佔據整個北京上空,而不是僅僅10米高,37公里寬的一股氣流。

北京目前的年均風速在2m/s左右,大致相當於驅散霧霾所需的五級風風速的五分之一(為了計算方便,五級風速取10m/s,36km/h)。而風的能量與風速的立方成正比,這意味著我們需要在北京現有風能的基礎上,再提供125倍(本應為124倍,為了計算簡便取125)於現有風能的能量,才足以提供驅散霧霾的風。

具體到北京,北京風電一年的發電量是3億千瓦時,按照全國的開發比例6。3%計算,北京應該有可以利用的風能約47。6億千瓦時,按照理論最高的效率59%推算,總風能不少於80。7億千瓦時(保守情況下,可以把這個數字視為年均風速2m/s的北京現有的總風能)。在此基礎上如果擴大125倍,則所需風能達到約1萬億千瓦(這是加速到10m/s五級風所需要的風能)。根據能量守恆定律定律,至少也需要1萬億千瓦的電能,而這裡還沒有計算風機吹風的時候會有相當比例的能量以熱量的形式損失掉,實際提供這1萬億千瓦時的風能所需消耗的電能還要更高。而2016年全國一年的總髮電量約為6萬億千瓦時。

就算我們有辦法提供125倍的風能,我們仍然要確保當我們扇風的時候,北京周邊有足夠的潔淨空氣可以補充進來。這也是一個完全不符合實際情況的假設。

再退一步,就算可以從某一個方向穩定地引來潔淨空氣,並且給北京提供足夠的能量保持持續的大風,這些能量吹出去的風也不會出了北京就停下,而是會一路把各種汙染物推到其它地方,也就是說,從宏觀的角度講,這些霧霾還是會影響相當比例的人口。

放置大量空氣清淨機清除霧霾行得通嗎?行不通,北京城六區需要將近23億臺淨化器

這時有一個自然的想法就是,如果把這些汙染物就地淨化掉呢?

先算算如果人化身淨化器的結果是怎樣的。人呼吸的量大約每分鐘5-8升,我們取上限,每小時則為480升,每天達到11。52立方米。北京城區人口密度最大的是西城區,每平方公里有25767人(2014年北京市統計局釋出的資料),這些人每天可以呼吸掉約29。7萬立方米的空氣,如果把這些空氣攤平到1平方公里的土地上,可以算出來只能累積約30釐米的深度。這遠遠不足以淨化北京的空氣。

接下來我們換淨化器。如果選擇某品牌潔淨空氣量可以達到1000立方米每小時以上的淨化器,給北京市每個人都配一臺,我們還是選人口密度最大的西城區裡的一平方公里。這裡面會聚集25767臺淨化器,每小時提供約2576萬立方米的潔淨空氣,這個高度攤平在這1平方公里可以達到25。76米。然而,就算我們不考慮對流層幾千米的高度,至少也要把北京國貿三期的330米算進來。這樣的話,這個淨化效能也是遠遠不足以淨化整個城市的。

如果我們一定要淨化全北京空氣的話,需要多少淨化器呢?按照淨化器新國標中的規定推算,淨化器需要在一小時之內將需要淨化的空間迴圈5次左右。按照這個資料估算的話,每平方公里需要淨化的空氣有3。3億立方米(按照高度330米),迴圈五次則需要對應的潔淨空氣量達到16。5億立方米每小時。我們還是選用前面說的潔淨空氣量達到1000立方米每小時的淨化器,則需要165萬臺。覆蓋北京城六區的1381平方公里面積,則需要將近23億臺淨化器。

經過幾年的積累,目前中國家庭的淨化器滲透率仍然只有5%不到。中國家庭數量約為4億戶,如果這23億臺淨化器真的用起來了,相當於滲透率達到600%,是目前滲透率的120倍,也就意味著,想要滿足淨化北京的需求,淨化器行業需要在短時間內提高几百倍的產能,這對於任何一個行業來說都是不現實的。

做了這麼多看起來沒意義的計算,歸根結底是想說這樣兩件事:第一,現階段有效保護自己的手段仍然只有在家開淨化器,出門戴口罩這一條路。城市範圍的空氣汙染一旦出現,目前並沒有可行的技術手段可以清理整個城市的汙染。第二,改善空氣質量,唯一有效的方法就是管控汙染源。只要汙染源失控,空氣質量就會失控。

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