通风对室内污染物的控制效果 |
1 引言
办公和居住建筑内的空气被大量的各种有毒污染物所污染。通风成为了公认的保障人体舒适度的环境控制手段和提高室内空气检测品质的可行性控制方法。
根据ASHRAE标准62-1999，可接受的室内空气品质(acceptable indoor air quality)定义为:空调房间的绝大多数人对空气没有表示不满意,并且空气中没有已知的感染物达到可能对人体健康产生严重威胁的浓度。
通风不足会导致(cause)较差的室内空气品质，影响居住者身体健康，甚至会引起病态建筑综合症（SBS）等问题。良好的通风能有效的获得和保持较好的室内舒适度，使效率提高6.5%,并减少SBS症状。
为了对室内污染物进行监测和控制，本文建立了室内污染物预测模型，从而获得室内污染物与室内人员数量和通风量的函数关系。
2 室内污染物浓度的通风模型
为了分析室内空气中有害物浓度与通风量之间的关系，研究室内微环境时,可以把所研究的封闭空间假定为一个盒子。图1为污染物质量平衡时室内污染物浓度变化示意图。室内污染物的瞬时浓度，用符号C表示，单位为ppm，如公式（1）所示。
（1）
式中 Cout －室外污染物浓度，ppm;
S －每分钟污染物的排放量;
λV －通风时，污染物浓度减少率，min-1;
βW －自然渗漏时，污染物浓度最大化减少率，min-1;
η －空气净化器（Air Purifier）的效率;
Q －空气净化器的体积（volume)流量(单位:立方米每秒)，m3/min;
V －房间体积，m3.
此公式是在假设房间中污染物粒子充分混合下提出的。 表示净化空气的有效率（min-1）。室内污染物的衰减由三种方式实现：
（1）通风
（2）自然衰减
（3）空气净化器的过滤。公式（1）可由初始条件决定，从而获得解析解，得到公式（2）。
（2）
式中
其中，λ是污染物浓度减少率。其他房间中室内空气污染物的变化特性也可由此经验（experience)模型进行预测。
图1：污染物质量平衡时室内空气品质分析示意图
3 实验（experiment)装置和方案(fāng àn)
通风效果实验设备包括：一间实验室、一套示踪气体供应系统、CO2浓度测量探头和带有控制器的送排风机等。实验室为35m3，由3层板材组成。中间层填充绝缘材料相当于内外不锈钢墙体之间形成了一个等温条件。几乎没有空气从门和墙的缝隙渗漏到室外。
18L/h人。
表1：通风效果的实验（experiment)条件
参数
详细说明
实验（experiment)房间
体积：35m3
密闭、绝缘
送风量
（换气次数）
0.0次/h (0 m3/h) 0.1次/h (3.5 m3/h)
0.2次/h (7 m3/h) 0.3次/h (10.5 m3/h)
0.4次/h (14 m3/h) 0.6次/h (21 m3/h)
0.8次/h (28 m3/h) 1次/h (35 m3/h)
人员
无、一个、两个
温度
室外25℃ 室内20℃
相当湿度
室外51％ 室内45％
依据美国材料实验学会（ASTM）标准E741－2000所述方法，在35m3的实验室里利用CO2作为示踪气体对通风效果进行评价。
接通房间的送风机（Draught Fan）和排风机，且向房间充入示踪气体，混合一段时间之后，室内CO2的初始浓度到达设定值。关闭示踪气体供应系统，打开风机，实测不同换气次数条件下的CO2浓度。理想的示踪气体应具备无毒、安全、成本低、易采集、易分析、不易发生反应、不易燃等特点。
常用的示踪气体包括(bāo kuò)CO2、N2
O、SF6、三氟溴甲烷等。CO2是一种经济(jīng jì)实用的示踪气体，室外浓度范围为350－600ppm。气体浓度的变化与时间和换气次数存在函数关系。在实验室的中心点处由CO2浓度探头测定CO2浓度。
4 实验结果与讨论
4.1 通风效果与送风量的关系
图2表明CO2浓度随通风换气次数的变化趋势。实验室体积35m3，室温控制在20℃，相对湿度控制在45％，室内CO2的初始浓度为2000ppm，室外CO2浓度为500ppm。换气次数分别为：0.1次/
H、0.2次/
H、0.3次/
H、0.4次/
H、0.6次/
H、0.8次/
H、1次/h，换气次数定义为送风量与房间体积的比值，送风量由相应的换气次数计算得到，分别为3.5 m3/
H、7 m3/
H、10.5 m3/
H、14 m3/
H、21 m3/
H、28 m3/
H、35 m3/h。
实验结果表明随着送风量（定义：单位时间内空气的流通量）的增加，通风效果越明显。从图中可以看出，当通风换气次数为0次/
H、0.2次/
H、0.4次/
H、1次/h时，CO2浓度相应的减少了2％、15％、32％、50％。
图2：实验室CO2浓度减少值与通风换气次数的关系曲线
由实验结果计算可知，自然渗漏时，感染物浓度减少率βW=0.0005min-1。所以，在只考虑自然渗漏情况(Condition)下，预测污染物浓度的经验公式（2）可简化为以下公式。
图表示了在35m3的实验室中CO2浓度减少率与换气次数的函数关系经验公式。无锡甲醛检测是指通过特定的方法或仪器，对空气、水、食品、衣物等含有的甲醛做定量检测。正如图3所示，CO2浓度减少率与换气次数存在线性关系，CO2浓度减少率可由换气次数计算得出。所以，换气次数与CO2浓度模型存在函数关系。
图3：35m3的实验室中CO2浓度减少率与换气次数的函数关系
4.2 通风效果与室内人员的关系
图4显示了在实验室中CO2浓度最大化减少率与人员及通风换气次数的关系。此时，初始室内CO2浓度为650ppm，室外浓度为500ppm。
如结果所示，CO2浓度随室内人员呼吸时间的延长而增加，人数对室内CO2浓度的影响非常大。换气次数不变的情况下，经50min后，室内多一人，CO2浓度增加30%；无通风时，在50min内，室内只有一人的情况下，CO2从初始浓度650ppm逐渐增加到1350ppm，两个人的情况下，可逐渐增加到1780ppm。
当换气次数为1.0次/h时，在相同时间内，室内一人时CO2浓度增加到1100ppm,两个人时，CO2浓度增加到1460ppm。
当室内只有一人时，即使换气次数为推荐值1.0次/h，CO2浓度也会因呼吸作用而逐渐增加。无锡空气检测是指对空气的组成成分的检测。狭义的空气检测，主要是从应用的角度，重点研究的是室内空气检测。它是指室内指装饰材料、家具等含有的对人体有害的物质，释放到家居、办公环境中造成的装修污染，来检测空气质量。从图可知CO2浓度达到了1100ppm，似乎1.0次/h的换气次数不足以满足一个人的需要。但是，本实验是在一个密闭空间进行，不像普通的住宅，它几乎没有空气从门或墙的缝隙中渗漏(seepage)。所以，在实际的情况下，由于房门窗户的空气渗漏，通风效果一定会更好。
图4：实验室中CO2浓度比率与人员数量及换气次数的关系曲线
4.3 室内空气污染物预测模型
室内空气感染物预测模型是由公式（2）中涉及(指关联到，牵涉到)到的自然渗漏和通风时CO2浓度减少率及污染物产生速率来表达的。无锡空气检测新装修或新进家具的房子尽量通风。检测时，对采用自然通风的民用建筑，门窗关闭1小时后进行检测，“氡气”则应在对外门窗关闭1小时后进行检测；对采用中央空调的，应在空调正常运转的条件下进行检测。由实验结果所得，在自然渗漏与换气次数为1.0次/h的双重作用下，λV +βW=0.0110 min-1。
从以上结果可得出，本研究（research)中CO2浓度预测模型可由公式（4）表达。
图5显示了在35m3的密闭房间中，CO2初始浓度为650ppm，室内一人的情况下，换气次数分别为0次/
H、0.3次/
H、1.0次/h时，CO2浓度的实验和理论结果的比较。可以看出模型预测结果与实验结果基本一致。
根据本研究所得的CO2浓度预测模型对不同换气次数及不同人数时室内CO2浓度进行预测，在保证室内卫生及人员舒适性要求的同时，兼顾室内最小新风量供给以满足节能要求。
图5：不同换气次数情况下CO2浓度的实验和理论结果比较
5 结论
本文为对通风效果进行评价，建立了预测(predict)室内感染物迁移的模型，从而获得室内污染物与室内人员数量和通风量（定义：单位时间内空气的流通量）的函数关系。从实验结果中，可以获得以下结论。
（1）随着送风量（定义：单位时间内空气的流通量）的增加，通风效果越明显。当通风换气次数为0次/
H、0.2次/
H、0.4次/
H、1次/h时，与初始浓度相比CO2浓度相应的减少了2％、15％、32％、50％。
（2）在初始阶段CO2浓度随室内人员呼吸时间的延长而增加，人数对室内CO2浓度的影响非常大。换气次数不变的情况(Condition)下，经50min后，室内多一人， CO2浓度增加30%。
（3）无通风时，在50min内，密闭房间内只有一人的情况下，CO2浓度将逐渐增加到初始浓度2倍。换气次数为1次/h时，这是一个人时可接受的室内空气质量的推荐值，在50min内，无人房间的CO2浓度减少50％；有一人时增加62％。
（4）室内CO2浓度预测模型可由自然渗漏和通风时CO2浓度减少率及CO2产生速率来表达，且理论研究成果与实验结果非常一致。
室内空气检测(检查并测试)
建筑节能检测
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