Mỗi khi di chuyển qua những cung đường ngột ngạt khói bụi hoặc vào những ngày không khí ô nhiễm nặng, phản xạ đầu tiên của hầu hết tài xế là bấm nút lấy gió trong (recirculation mode). Nhiều gia đình khi ở trong phòng bật máy lạnh cũng tin rằng chỉ cần đóng kín cửa và bật điều hòa là có thể ngăn chặn hoàn toàn bụi mịn PM2.5 xâm nhập vào không gian sống.
Thực tế, chế độ lấy gió trong trên ô tô có thể hỗ trợ giảm nồng độ bụi mịn PM2.5 và các hạt siêu mịn rất hiệu quả, nhưng không thể "loại bỏ hoàn toàn" 100% nếu thiếu một tấm lọc đạt chuẩn. Hơn nữa, việc lạm dụng đóng kín tuần hoàn gió trong thời gian dài lại tạo ra một tác dụng phụ đáng ngại khác đối với sức khỏe: sự tích tụ khí carbon dioxide (CO2) từ hơi thở của hành khách.
Cơ chế lọc bụi của chế độ tuần hoàn không khí
Để hiểu vì sao chế độ lấy gió trong có thể giảm bụi, cần nhìn vào cách thức vận hành của hệ thống thông gió. Khi kích hoạt chế độ này, cửa hút gió từ bên ngoài sẽ đóng lại, luồng không khí bên trong khoang lái được quạt hút gom lại và thổi tuần hoàn trở lại buồng lái. Bụi bẩn trong xe không biến mất một cách kỳ diệu mà được giữ lại khi dòng khí này đi qua tấm lọc gió của hệ thống điều hòa.
Điểm mấu chốt là không khí được luân chuyển nhiều vòng qua màng lọc. Không khí tuần hoàn bên trong xe vốn đã sạch hơn không khí bên ngoài, khi tiếp tục được hòa trộn và lọc lặp đi lặp lại sẽ làm giảm dần lượng phần tử ô nhiễm [1]. Khi hạt bụi đi vào màng lọc, các cơ chế vật lý như va chạm quán tính, chặn giữ, khuếch tán và hút tĩnh điện sẽ bẫy các hạt bụi lại trên sợi lọc [1].
Tuy nhiên, thiết kế kỹ thuật giữa các dòng xe có sự khác biệt rõ rệt. Thử nghiệm trên hai mẫu xe thương mại cho thấy, ở mẫu xe Toyota Camry, toàn bộ lượng khí tuần hoàn đều đi qua lọc gió trong mỗi chu kỳ quay vòng [2]. Ngược lại, ở dòng xe Saab 93, không khí tuần hoàn lại không đi lặp lại qua màng lọc cabin, khiến hiệu quả loại bỏ hạt ở chế độ lấy gió ngoài chỉ đạt 46% khi thử nghiệm trong điều kiện giao thông đông đúc [2].
Đối với máy lạnh gia đình thông thường (điều hòa hai khối treo tường), thiết bị vốn dĩ chỉ hoạt động theo nguyên lý tuần hoàn gió trong phòng để làm lạnh. Lưới lọc bụi thô tiêu chuẩn của máy lạnh thông thường chỉ giữ được bụi to, lông thú hay sợi vải, hoàn toàn không có khả năng chặn các hạt bụi siêu mịn PM2.5 kích thước dưới 2,5 micromet, trừ khi được tích hợp màng lọc chuyên dụng hoặc dùng kèm máy lọc không khí chuyên biệt.
Bằng chứng khoa học về hiệu quả giảm bụi mịn PM2.5
Nhiều nghiên cứu thực nghiệm trên thế giới đã đo lường chính xác khả năng cản bụi của hệ thống thông gió ô tô khi bật chế độ lấy gió trong.
Một nghiên cứu thực nghiệm năm 2008 tiến hành cả trong hầm gió lẫn khi lái xe thực tế trên đường cao tốc đã ghi nhận hiệu quả vượt trội của chế độ tuần hoàn [3]. Ở tốc độ quạt trung bình, hệ thống thông gió giúp giảm nồng độ số lượng hạt tới 65,6% và giảm nồng độ diện tích bề mặt hạt tới 60,6% [3]. Khi bật chế độ lấy gió trong có lắp màng lọc cabin, hệ thống đem lại sự bảo vệ tối đa, nồng độ hạt giảm theo hàm mũ và thông thường chỉ mất 3 phút để đạt mức 10 micromet vuông trên mỗi centimet khối, tương đương môi trường không khí văn phòng [3].
Cũng trong nghiên cứu này, các nhà khoa học nhận thấy kích thước hạt thâm nhập màng lọc nhiều nhất là khoảng 350 nanomet, với hiệu suất lọc chỉ đạt 22,9% ở tốc độ quạt trung bình và 17,4% ở tốc độ quạt cao [3]. Đối với các hạt nhỏ hơn, hiệu suất lọc lại tăng lên rõ rệt, đạt 43,9% với hạt kích thước 100 nanomet và lên tới 72% đối với hạt 20 nanomet ở mức quạt trung bình [3].
Năm 2020, một nghiên cứu tại Thụy Điển và miền bắc Trung Quốc ghi nhận rằng việc áp dụng 70% tỷ lệ tuần hoàn không khí giúp tỷ lệ hạt trong/ngoài cabin (tỷ lệ I/O) và lượng hạt siêu mịn UFP giảm xuống hơn một nửa so với việc hoàn toàn không tuần hoàn khí [1]. Khi đó, nồng độ bụi PM2.5 bên trong khoang xe giảm xuống dưới mức 10 microgam/m3 [1]. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng ở mức quạt gió cao, tỷ lệ I/O của PM2.5 tăng gấp đôi so với quạt thấp do thời gian lưu giữ không khí giảm, làm suy giảm khả năng bẫy hạt của màng lọc [1]. Khi kết hợp ion hóa trước lọc, luồng gió cao cũng làm giảm hiệu quả ion hóa do thời gian tiếp xúc của hạt với ion bị rút ngắn [1].
Đến năm 2023, một mô hình mô phỏng chuyên sâu đã đánh giá nồng độ bụi PM2.5, hạt siêu mịn UFP và CO2 ở 3 điều kiện khí hậu ngoài trời khác nhau [4]. Kết quả cho thấy tỷ lệ tuần hoàn khí 70% giúp giảm trung bình 55% PM2.5 với màng lọc mới và giảm 39% với màng lọc đã cũ [4]. Tỷ lệ tuần hoàn 70% kết hợp màng lọc mới giúp nồng độ PM2.5 trong cabin luôn dưới ngưỡng khuyến cáo 15 microgam/m3 của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) trong mọi tình huống khảo sát [4]. Đồng thời, tuần hoàn khí còn giúp giảm công suất tiêu thụ của hệ thống điều hòa trung bình tới 27% [4].
Tác động của chất lượng màng lọc tới không khí trong xe
Hiệu quả làm sạch của chế độ lấy gió trong phụ thuộc trực tiếp vào tình trạng và cấp độ của màng lọc điều hòa. Một mô hình toán học công bố năm 2022 khẳng định rằng tình trạng lão hóa của màng lọc và lưu lượng gió đóng vai trò then chốt quyết định độ chính xác trong kiểm soát nồng độ PM2.5 và UFP trong cabin [5].
Một khảo sát năm 2023 trên xe hơi tại Trung Quốc cho thấy màng lọc nguyên bản mới của nhà sản xuất đạt hiệu quả giảm PM2.5 là 77%, trong khi màng lọc đã qua sử dụng chỉ đạt 45% ở chế độ lấy gió ngoài [6]. Khi nâng cấp lên màng lọc cabin hiệu suất cao (HECA), hiệu quả lọc bụi PM2.5 tăng vọt lên mức 85% đến 96% [6].
Tương tự, nghiên cứu năm 2014 đo đạc trên 12 xe ô tô khác nhau ở 3 trạng thái lái xe (đỗ yên, chạy đường nội đô và chạy cao tốc) đã chỉ ra rằng màng lọc nguyên bản thông thường chỉ lọc được trung bình khoảng 50% các hạt siêu mịn [7]. Trong khi đó, việc trang bị màng lọc HECA giúp giảm trung bình tới 93% hạt siêu mịn [7]. Điều này chứng minh rằng dù bật tuần hoàn gió trong, nếu màng lọc đã quá hạn sử dụng hoặc chỉ là lưới lọc thô giá rẻ thì các hạt bụi siêu mịn vẫn luẩn quẩn bên trong khoang xe.
Điểm nghẽn lớn: Tích tụ CO2 làm giảm tỉnh táo
Mặc dù chế độ lấy gió trong ngăn chặn bụi bẩn rất tốt, nó lại tạo ra một mối nguy tiềm ẩn khác: sự suy giảm lượng oxy và tích tụ nhanh chóng của khí CO2 do chính người ngồi trong xe thở ra.
Nghiên cứu năm 2014 chỉ ra rằng chế độ lấy gió trong có thể giảm khoảng 90% hạt siêu mịn nhưng khiến nồng độ CO2 tích tụ trong khoang lái lên mức điển hình từ 2.500 đến 4.000 ppm [7]. Ngược lại, nếu lấy gió ngoài hoàn toàn, nồng độ CO2 duy trì ở mức an toàn 620 đến 930 ppm nhưng lượng hạt siêu mịn trong xe lại tăng mạnh [7].
Năm 2017, các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm hệ thống thông gió tùy biến để giải quyết mâu thuẫn này [8]. Khi vận hành hệ thống tuần hoàn 100% với màng lọc tiêu chuẩn, số lượng hạt giảm sâu xuống 1.000 hạt/cm3 nhưng CO2 tăng vọt lên 3.000 ppm [8]. Khi đưa vào chỉ 25% gió tươi (tương đương 75% tuần hoàn), nồng độ CO2 lập tức hạ xuống 1.000 ppm mà mật độ hạt ô nhiễm vẫn giữ được dưới mức 5.000 hạt/cm3 [8]. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng duy trì tỷ lệ tuần hoàn từ 50% đến 75% là giải pháp tối ưu giúp giảm phơi nhiễm bụi mịn mà vẫn kiểm soát được CO2 [8].
Nghiên cứu mô phỏng năm 2023 cũng cảnh báo: mức tuần hoàn 70% chỉ an toàn (CO2 không vượt quá 1.000 ppm) khi trên xe chỉ có duy nhất 1 người [4]. Khuyến cáo không nên dùng mức tuần hoàn 70% nếu có từ 2 hành khách trở lên trong điều kiện khí hậu lạnh và trung gian, hoặc từ 3 người trở lên trong điều kiện khí hậu ấm [4]. Đặc biệt, trong thời tiết lạnh, cần tránh hoàn toàn chế độ lấy gió trong khi chở trên 3 người nhằm tránh nguy cơ đọng sương làm mờ kính lái [4].
Những hiểu lầm phổ biến khi sử dụng điều hòa
Nhiều người lầm tưởng rằng chỉ cần bấm nút lấy gió trong là không khí trong xe sẽ tự động sạch tinh khiết vĩnh viễn. Trên thực tế, màng lọc sau một thời gian tích tụ bụi bẩn sẽ giảm đáng kể khả năng bẫy hạt, giảm từ 77% xuống 45% đối với màng lọc thông thường [6], thậm chí trở thành ổ chứa vi khuẩn và nấm mốc nếu bị ẩm ướt kéo dài.
Một sai lầm khác là vặn quạt gió lên mức tối đa để mong khoang xe được làm sạch nhanh hơn. Dữ liệu khoa học chứng minh việc để quạt gió ở mức cao khiến tỷ lệ I/O của PM2.5 tăng gấp đôi so với quạt thấp do không khí di chuyển quá nhanh qua bề mặt lọc, làm hạt bụi dễ bị cuốn trôi qua các khe sợi thay vì bị giữ lại bởi lực va chạm hay tĩnh điện [1]. Tốc độ quạt trung bình hoặc thấp mới là mức tối ưu để màng lọc làm việc hiệu quả nhất [1], [3].
Ngoài ra, không ít gia đình tin rằng chiếc máy lạnh ở nhà có thể đóng vai trò như máy lọc không khí. Trừ một số dòng máy lạnh cao cấp có khoang gắn phin lọc bụi mịn chuyên dụng, phần lớn máy lạnh gia đình chỉ có tấm lưới nhựa thô cản bụi mắt thường nhìn thấy. Việc đóng chặt cửa phòng cả ngày lẫn đêm để bật điều hòa nhiệt độ không những không lọc được bụi PM2.5 mà còn gây tích tụ CO2 và hơi ẩm giống hệt khoang xe hơi.
Nhóm đối tượng cần đặc biệt thận trọng
Tình trạng thiếu dưỡng khí do đóng kín gió trong ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thần kinh và phản xạ vận động [8]. Do đó, những nhóm đối tượng sau cần hết sức lưu ý:
Tài xế lái xe đường dài hoặc lái xe dịch vụ chở đông người: Khi nồng độ CO2 vượt quá 1.000 ppm, tài xế rất dễ rơi vào trạng thái mệt mỏi, buồn ngủ ngắt quãng, đau đầu và giảm tốc độ phản xạ trước các tình huống bất ngờ trên đường [4], [8]. Nếu xe chở từ 2 đến 3 người trở lên trong cabin kín, nồng độ CO2 có thể vượt ngưỡng an toàn chỉ sau một thời gian ngắn nếu liên tục bật tuần hoàn gió trong [4].
Trẻ nhỏ, người lớn tuổi và phụ nữ mang thai: Đây là nhóm có dung tích phổi nhạy cảm hơn với sự biến thiên của không khí. Trẻ nhỏ thở nhanh hơn người lớn, dễ bị ngột ngạt nếu xe hoặc phòng ngủ thiếu thông gió tươi tự nhiên.
Những người có bệnh lý hô hấp nền hoặc tim mạch không nên chủ quan tự ý tắt mở thông gió mà cần có sự tư vấn của bác sĩ chuyên khoa hô hấp để thiết lập môi trường sống và sinh hoạt có luồng khí sạch ổn định.
Hướng dẫn sử dụng điều hòa tối ưu sức khỏe
Để vừa tận dụng được khả năng lọc bụi PM2.5 của chế độ lấy gió trong, vừa tránh được nguy cơ ngạt khí CO2, người dùng nên áp dụng các bước thực hành sau:
Khi bắt đầu vào xe đang đỗ dưới trời nắng hoặc ngột ngạt: Hạ kính sổ vài phút hoặc bật lấy gió ngoài để đẩy bớt khí tù hãm ra ngoài. Sau khi xe lăn bánh, chuyển sang chế độ lấy gió trong để giảm bớt nồng độ bụi bẩn và hạ nhiệt độ cabin nhanh chóng [3].
Cài đặt tốc độ quạt hợp lý: Hãy duy trì quạt ở mức trung bình hoặc thấp trong suốt hành trình [1]. Cách vận hành này vừa giúp màng lọc bẫy hạt bụi PM2.5 hiệu quả hơn, vừa tiết kiệm năng lượng cho hệ thống điều hòa [1], [4].
Luân phiên lấy gió tươi: Nếu xe không có tính năng tự động hòa trộn gió (fractional recirculation), hãy chủ động chuyển sang lấy gió ngoài khoảng 1-2 phút sau mỗi 20-30 phút lái xe, đặc biệt khi đi qua những cung đường thoáng đãng, nhiều cây xanh hoặc khi trên xe chở từ 2 người trở lên [4], [8]. Nếu đi trên cung đường kẹt xe đầy khói bụi, hãy giữ gió trong nhưng ngay khi thoát khỏi vùng khói đen cần mở lấy gió ngoài để xả bớt lượng CO2 tích lũy [6], [8].
Bảo dưỡng màng lọc định kỳ: Thay màng lọc điều hòa cabin theo đúng khuyến cáo nhà sản xuất, hoặc sớm hơn nếu thường xuyên lái xe trong môi trường bụi bặm. Nên cân nhắc nâng cấp lên màng lọc hiệu suất cao HECA để tăng khả năng lọc hạt mịn lên trên 85% [6], [7]. Với điều hòa gia đình, nên rửa sạch lưới lọc thô định kỳ hai tuần một lần và trang bị thêm máy lọc không khí chuyên dụng trong phòng ngủ kín.
Chế độ lấy gió trong của điều hòa ô tô thực sự là một tấm lá chắn hữu hiệu giúp ngăn chặn và lọc sạch phần lớn bụi mịn PM2.5 cũng như các hạt siêu mịn [1], [3]. Tuy nhiên, giải pháp bảo vệ sức khỏe bền vững không nằm ở việc đóng kín hoàn toàn, mà đòi hỏi sự cân bằng thông minh giữa việc lọc bụi và trao đổi dưỡng khí trong lành.
