改善住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)必要新風(fēng)量的研究

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摘要：  分析 了住宅的室內(nèi)空氣品質(zhì)的現(xiàn)狀，并通過對(duì)采用雙向風(fēng)機(jī)的引入新風(fēng)，來稀釋和減小室內(nèi)空氣污染物濃度的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)分析，找到了住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)與通風(fēng)換氣量的關(guān)系及 規(guī)律 。 

    關(guān)鍵詞： 室內(nèi)空氣品質(zhì) 污染物濃度 雙向換氣系統(tǒng) 稀釋通風(fēng) 0   引言  居室空氣污染據(jù)美國環(huán)保局的一項(xiàng)調(diào)查表明，室內(nèi)污染物所含化學(xué)成份高達(dá)500余種，且不少成份具有致癌作用。近幾年的 研究 還發(fā)現(xiàn)與室內(nèi)空氣質(zhì)量有關(guān)的病癥，如空調(diào)病(ACD)、病態(tài)建筑物綜合癥(SBS)、建筑樓綜合癥(BRI)等，如何改善室內(nèi)空氣品質(zhì)已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn) 問題 。1   住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)的改善措施  1.1 選用無害裝飾材料　 隨著商品 經(jīng)濟(jì) 和住房私有化的 發(fā)展 ，裝飾居室已成為一種潮流。但裝修、裝飾材料已成為室內(nèi)空氣污染來源。有些污染物低濃度多成分，不易被感官覺察而長(zhǎng)期接觸，危害甚大。因此，這些材料要符合國家現(xiàn)行的控制標(biāo)準(zhǔn)GB 18580~18588-2001、GB 6566-2001和GB50325-2001  ［  1  ］ （見表1-1），以達(dá)到保護(hù)人體健康，預(yù)防和控制室內(nèi)空氣污染的目的。 表1-1 室內(nèi)裝飾裝修材料有害物質(zhì)限量標(biāo)準(zhǔn) 污染物材料  VOC  甲醛  重金屬   鉛  鎘   地毯  0.6mg/m 2.  h  0.05 mg/m 2.  h  —  —   壁紙  —  120 mg/kg  90 mg/kg  25 mg/kg   內(nèi)墻涂料  200g/L  0.1 mg/kg  90 mg/kg  75 mg/kg   木家具  —  1.5 mg/L  90 mg/kg  75 mg/kg      1.2 改進(jìn)烹調(diào)方式　 廚房油煙嚴(yán)重威脅著人類健康，由于中餐以炒為主，并且很多人認(rèn)為油不熱菜不香，殊不知油煙中的苯并芘等都是致癌的禍根。采用直接吸排式油煙機(jī)是一種較為有效的 方法 ，但不能從根本上解決油煙污染的問題。因此我們要對(duì)傳統(tǒng)的烹調(diào)方式進(jìn)行改進(jìn)，例如，西餐多為涼拌、水煮，油煙污染少，且營養(yǎng)成份損失也少。另外使用微波爐也可減少油煙污染。1.3 采用機(jī)械通風(fēng)換氣措施 機(jī)械通風(fēng)換氣有以下三種措施：裝排氣扇、裝送風(fēng)機(jī)和裝新風(fēng)換氣扇（帶熱回收器）。這里提出的3種機(jī)械通風(fēng)換氣措施都能在一定程度上改善住宅室內(nèi)空氣的品質(zhì)，但是無限制地排風(fēng)或送風(fēng)，會(huì)增加住宅建筑能耗和電力能耗，提高住宅建筑運(yùn)行費(fèi)用，如何有效改善室內(nèi)空氣質(zhì)量并最大節(jié)約能耗成為當(dāng)今急需解決的問題。2   送新風(fēng)與住宅空氣品質(zhì)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)  本文采用雙向風(fēng)機(jī)換氣系統(tǒng)從室外引入新風(fēng)，稀釋室內(nèi)污染物濃度，使之達(dá)到最佳室內(nèi)空氣品質(zhì)，是一種改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的簡(jiǎn)便有效的措施。其換氣量的多少，是改善空氣質(zhì)量程度和節(jié)約能耗的關(guān)鍵。因而，定量分析其相互關(guān)系是本實(shí)驗(yàn)的主要目的。雙向換氣系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究 內(nèi)容 如下，實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)圖見（圖2-1）：該實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用雙向風(fēng)機(jī)一臺(tái)，對(duì)客廳進(jìn)行送風(fēng)，衛(wèi)生間和廚房分別采用排風(fēng)扇和排油煙機(jī)進(jìn)行通風(fēng)（排風(fēng)扇和排油煙機(jī)暫不開啟），考慮客廳的壓力分布和穩(wěn)定通風(fēng)量，選擇40~120m 3 /h三種風(fēng)量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)房屋的外窗和房門均關(guān)閉，房門門縫較小，房間的氣密性較好。該實(shí)驗(yàn)只對(duì)實(shí)驗(yàn)室的客廳空氣中的CO 2 濃度進(jìn)行測(cè)定，通過對(duì)室內(nèi)該種氣體代表污染物的濃度測(cè)定來分析室內(nèi)污染物濃度的變化規(guī)律，檢驗(yàn)該方式對(duì)改善住宅空氣品質(zhì)的效果。該實(shí)驗(yàn)的測(cè)定儀器采用GXH-301B型紅外線分析器，由表頭指示出CO 2 的體積濃度（%）。采樣點(diǎn)布置于室中間，采樣點(diǎn)高度與人的呼吸帶高度相一致，距地面為0.75~1.5m之間。實(shí)驗(yàn)室采用CO 2 氣體發(fā)煙器，進(jìn)行人工初始值的模擬（由于室內(nèi)客廳中人的吸煙和其他活動(dòng)，一夜之后室內(nèi)的CO 2 濃度通常是室外的3~7倍），故實(shí)際模擬的CO 2 濃度初始值定為：0.20%~0.22%。實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)參數(shù)為：室內(nèi)溫度25.0℃~27.0℃，相對(duì)濕度在60%~68%之間，室外風(fēng)速為2.7m/s，室內(nèi)人數(shù)2人，作為CO 2 氣體的主要發(fā)生源，早晨8點(diǎn)進(jìn)入客廳，并開始測(cè)量數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表：表2-1 實(shí)驗(yàn)室CO 2 濃度的日變化 單位：（%） 時(shí)間送風(fēng)  8:00  9:00  10:00  11:00  12:00  13:00  14:00  15:00  16:00  備注   無  0.211  0.312  0.453  0.571  0.645  0.711  0.820  0.934  1.012  室內(nèi)   0.036  0.038  0.036  0.035  0.035  0.036  0.036  0.035  0.035  室外   40m 3 /h  0.213  0.235  0.202  0.147  0.068  0.037  0.038  0.036  0.036  室內(nèi)   0.035  0.036  0.034  0.033  0.034  0.036  0.037  0.035  0.036  室外   80m 3 /h  0.214  0.223  0.127  0.034  0.035  0.037  0.036  0.035  0.035  室內(nèi)   0.035  0.037  0.035  0.033  0.034  0.037  0.035  0.034  0.035  室外   120m 3 /h  0.210  0.108  0.035  0.036  0.035  0.036  0.037  0.035  0.034  室內(nèi)   0.034  0.035  0.034  0.034  0.035  0.036  0.036  0.034  0.034  室外      由表2-1可知，客廳室外CO 2 濃度在0.033%~0.038%之間，室內(nèi)CO 2 濃度則在0.034%~1.012%之間，由圖2-2，2-3和2-4可見，在不同的送風(fēng)量下，室內(nèi)CO 2 最初濃度均高于相應(yīng)的室外CO 2 濃度，在送風(fēng)一定時(shí)間后，室內(nèi)CO 2 濃度與室外CO 2 濃度趨于一致。 由圖2-5可以看出，送風(fēng)工況的室內(nèi)CO 2 濃度有明顯的降低，且送風(fēng)量愈大，效果愈明顯。但是，最終的CO 2 濃度趨于相等, 都近似等于室外的CO 2 濃度。由稀釋通風(fēng)的原理，設(shè)房間內(nèi)有一污染源，污染物的發(fā)生量為Q p (g/s), 房間的通風(fēng)量為V V （m 3 /h）,即送入的清潔空氣量，其污染物的濃度為C 0 (g/m 3 ), 送入房間的空氣與室內(nèi)產(chǎn)生的污染物充分混合，同時(shí)從房間向室外排出與通風(fēng)量等量的空氣及室內(nèi)污染物的發(fā)生量，根據(jù)上述模型列出室內(nèi)污染物濃度時(shí)間變化的全面通風(fēng)微分方程。解此微分方程，得到全面通風(fēng)稀釋方程 ［  2  ］ ：（2-1）式中V r 為房間的容積，m 3 ，τ為通風(fēng)時(shí)間，h。由表2-1和圖2-5可以看出，V V =40 m 3 /h，在12時(shí)~13時(shí)，即τ=4~5 h , CO 2 濃度開始趨于穩(wěn)定； V V =80 m 3 /h，在10時(shí)~11時(shí)，即τ=2~3 h，CO 2 濃度開始趨于穩(wěn)定；V V =120 m 3 /h，在9時(shí)~10時(shí)，即τ=1~2h，CO 2 濃度開始趨于穩(wěn)定。由此可以看出，當(dāng)(V V /V r )τ≥4，可以認(rèn)為室內(nèi)CO 2 濃度已趨于穩(wěn)定，在通風(fēng)空調(diào)中常用“換氣次數(shù)”的概念，它的定義為每小時(shí)的通風(fēng)量與房間容積之比，單位為1/h（次/時(shí)），用n表示。式(V V /V r )τ≥4可寫成nτ≥4，此時(shí)室內(nèi)CO 2 濃度已趨于穩(wěn)定。由此得出，換氣次數(shù)愈大，穩(wěn)定時(shí)間愈短。由式（2-1）得出，當(dāng)τ→∞時(shí)，式（2-1）可寫成：（2-2）式（2-2）表明，當(dāng)經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后，室內(nèi)CO 2 的濃度與室內(nèi)的CO 2 的初始濃度C i 無關(guān)，為一定值。此時(shí), 室內(nèi)CO 2 的濃度與室外的CO 2 的濃度和室內(nèi)CO 2 的發(fā)生量成正比，與通風(fēng)量的大小成反比。3   結(jié)論  對(duì)于室內(nèi)其它污染物（如甲醛和VOC等），如果假設(shè)其發(fā)生量為一定值Q p ，那么，通過送風(fēng)最初可降低室內(nèi)該污染物的濃度，但最終不能徹底降低其濃度，只是增大通風(fēng)量可增加其降低的速度，且當(dāng)nτ(換氣次數(shù)與通風(fēng)時(shí)間之積)≥4時(shí)，室內(nèi)污染物濃度開始趨于穩(wěn)定。并且，室外空氣中含有該種污染物也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的 影響 。因此，要得到最佳室內(nèi)空氣品質(zhì)，根本的 方法 是將污染物的發(fā)生量Q p 降為最小或?yàn)榱?，即在裝修、裝飾房間時(shí)，應(yīng)采用符合國家控制標(biāo)準(zhǔn)的建材，在條件允許的條件下，多使用國際上稱之為“生態(tài)建材”、“健康建材”和“環(huán)保建材”的材料。另外，在室外空氣品質(zhì)不佳時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少室外新風(fēng)量的引入。參考  文獻(xiàn)   1 GB 18580~18588-2001，GB 6566-2001《室內(nèi)裝飾裝修材料有害物質(zhì)限量標(biāo)準(zhǔn)》；GB50325-2001《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》2 陸亞俊 馬最良等《暖通空調(diào)》 中國 建筑 工業(yè) 出版社 2002..6