双瓣膜置换术中不同型号人工瓣膜匹配的左心血液流体力学分析--《2006年浙江省胸心外科学术会议论文汇编》2006年
双瓣膜置换术中不同型号人工瓣膜匹配的左心血液流体力学分析
【摘要】：正双瓣膜置换术中人工瓣膜如何匹配是手术医师最感疑惑的问题之一,文献报道及众多手术经验均认为双瓣膜置换术中人工机械瓣膜之间只能相差一个号码:即使心腔明显扩大时,人工辦亦只能相差2个号码。若相差过大,可能产生左心室排血受阻,主动脉瓣跨辦压差过大,使左心室过于膨胀,导致左室收缩力减弱,影响心功能的恢复,最终导致手术失败。在双瓣膜置换术中,一般均遵循这一匹配原则,以决定人工机械瓣的大小。但近年来,有很多手术小组认为,不必拘泥于这个匹配原则,应当根据具体情况决定人工瓣膜的大小。为此,我们对我科2003年11月-2006年7月间进行的20例此类手术的患者左心血液流体力学指标进行了观察。
【作者单位】：
【分类号】：R654.2【正文快照】：
双瓣膜置换术中人工瓣膜如何匹配是手术医师最感疑惑的问题之一，文献报道及众多手术经验 均认为双瓣膜置换术中人工机械瓣膜之间只能相差一个号码;即使心腔明显扩大时，人工瓣亦只能 相差2个号码。若相差过大，可能产生左心室排血受阻，主动脉瓣跨瓣压差过大，使左心室过于膨
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有关室内空气品质改善的研究
南京理工大学 硕士学位论文 室内空气品质改善措施的研究 姓名：戚海浪 申请学位级别：硕士 专业：流体力学 指导教师：张少凡
Ｙ ｒ．６２‘９‘‘摘要人们超过８０％的时ｆ１日Ｊ在室内度过，室内空气品质（ＩＡＱ）的好坏极大的影响着人们的生产和生活，而国内外的调查表明众多建筑的室内空气品质存在较大问题，因此对其研究具有重要意义。本文阐述、分析了室内空气品质的重要性及其控制方法，提出了一种能有效改善 室内空气品质的空气处理方式，并对其进行了可行性及经济性分析，编制了相应的经济分析软件，并用模糊评判的方法对此种方案进行综合评价：通过实验的方法取得了活性炭对室内部分低浓度有害气体吸附的技术数据，给出了工程应用中活性炭吸附器 的设计和选型方法：提出了一种基于室内空气品质的需求控制新风量的控制策略。关键词：室内空气品质 活性炭吸附空气处理方式模糊综合评判ＡｂｓｔｒａｃｔＰｅｏｐｌｅ ｓｐｅｎｄ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ８０％ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｌｉｖｅｓ ｉｎｄｏｏｒＳ．Ｉｎｄｏｏｒ ａｉｒｑｕａｌｉｔｙ（ＩＡＱ）ｈａｓｇｒｅａｔｅｆｆｅｃｔｏｎｈｕｍａｎ ｈｅａｌｔｈ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．Ａｖａｉｌａｂｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＩＡ０ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎａｒｅｎｕｍｅｒｏｕｓ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓｓｅｖｅｒｅ．Ｉｔ ｉＳ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｔｏｓｔｕｄｙ ＩＡＯ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｆｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．ａｒｅＴｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｒ０１ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅＩＡＱａｎａｌｙｚｅｄ ｉｆｌ ｔｈｉｓ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．０ｆｉｅｔｏＩＡＱ ｉＳ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ ｉＳ ｍａｄｅａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｙ ｏｆｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｍａｄｅ ｂｙ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｆｕｚｚｙ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｄａｔｅｓ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｏｒ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｉｓｏｎｏｕｓ ｇａｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｄｅｍａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ｂａｓｉｎｇｏｎＩＡＱｉＳ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｄｏｏｒ ａｉｒｑｕａｌｉｔｙ（ＩＡＱ）ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｗａｙ ｏｆ ｄｅａｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｉｒｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｂｙ ｆｕｚｚｙ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ硕Ｉ．论义室内空气品质改善挡施的研咒１引言１．１课题背景在２０世纪７０年代术，由于能源危机及石油禁运，主要是在美国提出了减少通风量增加房问密封性等策略来减少能耗后，从而对建筑物密闭性的要求大大提高，由此 产生了室内空气品质太差的问题【】”，长期生活和工作在现代建筑物中的人们常表现出 一些越来越严重的病态反应：头痛、困倦、恶心和流鼻涕等【ｌ ７１。这一问题引起了专家 们的广泛重视，从２０世纪８０年代以来，国外报刊杂志上丌始频繁出现ＳＢＳ、ＢＲＩ 和ＭＣＳ，它们分别代表着三种疾病的名称，即病态建筑综合症（Ｓｉｃｋ Ｓｙｎｄｒｏｍｅ）、建筑物关联症（ＢｕｉｌｄｉｎｇＣｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｌａｔｅｄ ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｌｌｎｅｓｓ）和化学物质过敏症（ＭｕｌｔｉｐｌｅＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）１６］。根据世界卫生组织（ＷＨＯ）在全球的初步统计，认为目前新建的和改建的建筑物中，大约有３０％为带有“病态建筑综合症”的建筑㈣，Ｃ，Ｅ．ＤｏｒｇａｎｅｔａｌＦ ２Ｊ分析了美国５００００多个办公室之后，得出结论，认为只有２０％的办公室可以划归到健康建筑的范畴，４０％的办公室为一般健康建筑，而３０％为不健康 建筑，不能满足室内空气品质要求，另外的１０％的办公室条件很差，是严重的病态建筑。产生这一现象的原因是：建筑内装修的同益普及，而一些装修材料有害气体散发 量过高【７驯；过分追求节能，建筑物过于密闭，空调空ｌ’日Ｊ过小，空调系统缺乏合理维护 或新风供应不够或气流组织不合理。发达国家对建材及室内装修材判的有害气体散发 量制定了～些标准，一定程度上从源头抑止了有害气体的散发，即使如此，仍有４０％～６０％的人抱怨室内空气品质低劣吼随着经济的发展和社会的进步以及人类生活的文明程度不断提高，生活的转型使得人们停留在室内的时间越来越长，大多超过了全天８０％， 。个成年人平均呼吸次数为１０一１５ｍｉｎ～，每次需要Ｏ．５Ｌ空气，约合１０ｍ３／天，换算成重量相当于１２ｋ．ｇ／天，也 就是每天进食量的８～１０倍。以平均７０岁的寿命来计算，每个人一生要用２５．５５万 ｍ３空气。这些空气进入人体内，在总表面积为６０～８０ｍ２的肺泡罩，经物理扩散进入 体内交换。可以想象在如此长的暴露时间、如此大的接触面积下，室内空气品质状况对人体身体健康影响何等巨大【８１。因此，室内空气质量的好坏将潜在、直接影响人们的身体健康和工作效率。 解决室内空气污浊的最直接、有效的方法是通风换气，但随着空调的普遍使用和密闭性建筑的增加，从节能角度往往无法大量使用室外新风或长时间开窗通风；况且堕！：笙壅皇堕！！曼堕墼董坐堕竺塑壅――室外空气污染状况Ｈ渐严重，在某些情况下，甚至会给窀内带来新的污染。因此，借助科学技术来改善室内空气成为解决上述问题的有效途径。 人们把目光投向了净化空气的方法，目前的空气净化器主要由两部分组成，一部分为消除可吸入颗粒物的过滤段，另一部分为消除有害气体的净化段，按照作用原理 不同，净化段又分为吸附型和光催化型两种。国内外多家厂商生产出了活性炭吸附空 气净化产品。多种新型活性炭纤维过滤器、新型活性炭颗粒和浸渍了高锰酸钾的氧化 铝组合的过滤器问世（Ｙｒａｎｅ、Ｙｏｒｋ空调公司产品上已使用美国普滤公司产品）。同本 大金公司于１９９６年率先生产了光催化空气净化器，之后同本多家著名的家电厂商（如松下、东芝等）先后推出此类产品。在我国，随着对室内空气品质问题的深入研究，已相继颁御并实施了部分国家标 准，规定了室内空气中主要污染物的允许浓度上限，如中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和建设部于２００１年１１月２６同联合颁布的《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（ＧＢ５０３２５――２００１），以及卫生部和国家环保局制定的《室内空气质量标准》。随着这些标准的颁布并实施，我们暖通设计者在今后的设计中就要将室内空 气品质作为一个重要的因素来考虑，如何提高室内空气品质将成为每个暖通空调工程 技术人员共同关心的问题。１．２研究室内空气品质的重要性人类进入新的世纪，保护生态环境，促进持续发展成为人类面ｌ瞄的～个重要问题。 可是，人们以往在重视保护蓝天碧水、治理大气、江河湖海等大环境污染的时候，却忽视了一个与人们的生活息息相关、直接涉及人身健康的室内环境污染问题。人类的绝大部分生产与生活活动是在室内进行的，从历史的角度观察人类与室内环境的关 系，可以认为，人类是室内环境的主体。人类的生产、生活习惯、生理状态、宗教信仰和社会经济发展水平等，都不同程度的在建筑形态中反映‘出来，进而在对室内环境的要求也不断发生变化，人类与室内环境的关系是相互影响的。 这个问题首先引起国际上一些国家、地区和组织的重视，成立了国际空气质量协会并已经工作多年。美国成立了专门机构负责空气质量工作，并历时五年进行专题调 查，结果发现，许多民用和商用建筑，室内的空气污染程度是室外空气污染的２～５倍，有的甚至超过１００倍１６“。为了引起民众对空气中氡污染危害的重视，从１９９０年开始，美国国会决定，每年十月的第三个星期为国家氡活动周，采用由白富发表总统 公开信的形式，鼓励公民防止氡对健康的危害。同本政府的～个调查小组经过检测后也于近日宣布，同本大约有３０％的住宅因为使用有害的化学物质而易引发“新居综合症”¨Ｊ。同时日本还成立了健康住宅协会。香港１９９９年开始进行室内空气品质的堡！：堡苎．奎塑室墨璺堕垫墨丝些盟！！！！――宣传和领导，并且在环境保护署内设立了专门的部门。我国同样也面临着严重的室内环境污染问题，随着我国经济的快速发展和工业、 城市化水平的不断提高，人们的工作、生活和居住条件得到了大幅度的发展。仅就城 镇人均建筑住宅面积统计，预计“十五”要比“九五”期削翻一番。另外，目前中国室内装饰工程的市场需求量每年超过两千亿元，按平均每年递增２５％计算，到２００５ 年需求量将超过６０００亿元，它所带动的装饰材料和用品也将超过４０００亿元。与此同 时，由于建筑、装饰装修、家具和现代家电与办公器材造成室内环境污染，已成为影 响人们健康的一大杀手。表１．１是北京市卫生防疫站对北京市６家新建办公场所室内 空气中化学污染物进行采样分析的数掘结果。从表中可见，瓤建办公场所室内空气污 染比较严重。另据北京市有关部门在今年３ １５前夕统计，装饰装修造成的室内环境 污染成为消费者投诉的前五大问题之一。 表１．１北京六家新建办公场所室内空气检测结果 检测项目甲醛 氨 苯系物检测件数３８ ３６ ２２――超标件数１６超标率（％）４２．１１８０ ５６０２９０ ０一氧化碳 二氧化碳 臭氧可吸入颗粒物４８０ １６．６７５０．ＯＯ ２７，５９４８１２８６ １６５８目前室内环境污染已经成为国家、政府、企业和消费者关注的一大热点问题。在 ２００１年初召开的九届全国人大四次会议期问，一些代表就发出ｎ乎吁：“治理室内空气质量莫等闲！”室内环境，从来没有像今天这样牵动着干家万户的心，也牵动着国家 领导人的心，２００１年６月至９月，国务院两位副总理连续３次批示，指出此问题关 系居民身体健康，已经成为广大群众关注和议论的热点，由于装饰材料和家具涂料有 害物质的释放而引起中毒的现象越来越多，必须引起重视，并责成有关部门立即研究技术质量标准和检查监督、惩处方法。随后，国家质量监督检验检疫总局、国家环保总局、卫生部、建设部、中国室内装饰协会等有关部门，也根据国家领导人的指示抓 紧进行工作。国家环保局、国家质量监督检验检疫局、卫生部和中国室内装饰协会等 部门都在研究制定和完善室内环境的有关标准。在北京，室内环境检测也逐步被大家 接受，成为都市中的新时尚，消费者不但装修以后进行室内环境检测，而且在买房子、买家具甚至连租房时都要有室内环境检测。 由此可见，室内环境污染是一个世界性的问题，是我国目前经济和社会发展中的硕Ｌ论文室内空气；记质改善措施的研究一个亟待解决的重要问题。１．３我国室内空气研究现状及进展我国最初大规模出现室内空气污染是在２０世纪８０年代，为改善城镇居民居住条 件，各地大规模建造单元式居民楼，在居住条件大幅度改善的同时，室内空气品质却 不断恶化。引起居室室内空气污染最主要原因是由于不良装修，即在装修过程中使用了含有大量有害物质如甲醛、挥发性有机物等一些装饰材料。 目前我国室内空气污染研究包括以下几个方面： （１）制定全面科学的室内空气质量标准由于我国室内空气污染问题只是近十几年才出现，人们强烈意识到室内空气污染的问题并引起全社会广泛的关注也就是近 几年的事，国家还没有制定全面的法律、法规。我国对室内空气品质的问题已有较深 入的认识，而国际上的标准在实施过程中已经积累了许多经验和教训，我们完全可以参照这些标准及实施的成熟经验，结合我国的国情，尽早建立起我国自己的、易于在工程设计中操作执行的室内空气品质标准。 （２）污染源控制这是我国目前室内空气污染研究的一个热点问题。大量文献 表明，在国内引起室内空气污染的最主要原因是出于装修过程中引起的各种各样的不良建材，这些建材成为污染室内空气的污染物，例如，装修过程中使用的人造木质板 材中的甲醛；油漆、涂料中释放的有机物；某些石材中的放射性污染等。消除污染根本的方法就是消灭污染源，但必须有相应的法规来保证。我国关于控制室内空气污染 源的法律法规还不完善，且距离全面实施尚需做长期和大量的工作。（３）室内各种污染物的监测方法检测室内空气污染物的方法有很多，国内目前的检测技术条件可以基本上满足一些常见的污染物如：ＮＯ；、Ｃ０２、Ｓ０２、甲醛、细 菌总数等的检测要求，大部分已有成熟的方法，但对于某些污染物，如可挥发性有机 物，还存在着～些问题。目前国内对挥发性有机物的定性、’定量主要是采用仪器法，如色谱仪或更高级如色谱一质谱联用仪，还有以传感器技术为基础ｃｃ勺各种测定仪，但这些仪器要么操作复杂，检测过程繁琐，要么检测数据误差较大。因此，如何更方便、快捷又准确的检测室内空气污染物，建立适合室内环境监测的方法还在进一步的研究过程中。（４）建筑物综合症建筑物综合症在我国是近几年才引起广泛注意的，目前关于这方面的研究还较少，大多数只是对综合症产生的原因及症状进行介绍。根据国外 文献，建筑物综合症主要出现在高层办公写字楼这样使用中央空调系统、人口密集、长期封闭的环境中，其产生的重要原因就是建筑物新风量供给严重不足，造成室内空气不新鲜，进而引起人体不适感，对于有空调的居室，当伴有充足的室夕卜空气迸入后，硕：Ｌ论文室内窄气品质改善措施的研究７０％的循环使用空气刺人群不会造成不良的健康影响。具体来况就是对新风首先有量 的要求，同时还要有质的要求，即使用低污染的新风，而如何才能保证低污染的新风 正是目前暖通专业致力解决的问题。 （５）空气净化技术这里的“空气净化”是广义的，是对包括尘埃粒子在内的各种有害物的净化。由于目前许多室内环境已经处于严重污染状态，而且许多城市室外空气污染也很严重，这时直接向室内送新风显然已经不能改善室内空气品质，相反，可能还会进一步恶化室内空气，因此研究空气净化技术是非常必要的。（６）污染物对健康的影响 ①生物标示物的研究人们对室内空气质量的感知与许多因素有关，个人身体 状况、心理因素、经历等使得结果差异很大。在美国，山室内空气质量问题引起的纠 纷已上升为主要案件之一。生物标示物将更准确有效地反映出有关人员的暴露水平， 可以更科学地评价污染物的危害。 常规的方法包括选取一些典型环境，如复印室、计算机房等，对已有明显症状的 工作人员进行问卷调查，采集他们的血液等进行分析，确定合适的生物标示物，建立 科学的预警系统。②协同效应研究随着分析手段的进步，目前在有些环境可检测出的物质已有数百种，它们浓度不同，对人体的毒性各异。研究工作包括两个方面：其一是对于引 起明显病症的空间，确定主要的污染物；其二是在检测出污染物浓度和种类后，建立 起对人体危害的预测模式。将各类污染物的毒性简单相加是最常用的处理方式，但各类污染物之间的协同效应也时有发生，因此，还必须对这一现象做深入探讨。１．４本课题研究内容随着对室内空气品质问题的深入研究，国内对该问题的重视程度已经达到了一个 相当高的程度，已相继颁布并实施的与室内空气中主要污染物控制有关的国家标准至 少有ＩＯ部以上，主要有《居室空气中甲醛的卫生标准》、《住房内氡浓度控制标准》、《室内空气中二氧化硫卫生标准》、《室内空气中二氧化碳卫生标准》、《室内空气中可吸入颗粒物卫生标准》、《室内空气中氮氧化物卫生标准》以及《室内空气中细菌总数卫生标准》等等，２００３年３月１同，我国正式颁布和实施了《室内空气质量标准》，标志着我国室内环境标准日趋完善，表１．３是我国近年来颁布执行的室内污染物检测 内容和标准。可以认为我国的暖通空调工程实践已经到了必须同时确保室内空气品质达标的时候了。硕．Ｌ论文室内卒气品质改善拈施的研究表１ ３ｆ５１我国已颁布执行的室内污染物检测内存和标准物质名称甲醛 氡晟高允许浓度Ｏ．０８ｍｇ／ｍ’ １００检测标准ＧＢ／Ｔ１６１２７ ＧＢ／Ｔ１ ６１４６Ｂｑ／ｍ３（新建房）２００Ｂｑ／ｍ３（己建房）蓉Ｏ．０９ ｍｇ／ｍ。０．１０ ｍｇ／ｍ３ Ｏ １０％（２０００ ｍｇ／ｍ３）卫法监［２００１１２５５号ＧＢ／Ｔ１ ７０９６ ＧＢ／Ｔ１７０９４ＧＢ／Ｔ１ ７０９７ ＧＢ／Ｔｌ ７０９３氮氧化物 二氧化碳 二氧化硫细菌总数 可吸入颗粒物０．１５ ｍｇ／ｍ’ ４０００ＣＦＵ／ｍ２ ０．１５ ｍｇ／ｍ３ＧＢ／Ｔ１ ７０９５提高室内空气质量最直接的方法就是加大新风量，但这将大大地增加空调的能 耗，况且，新风清洁程度近来也受到人们的关注，根据国家环保部门最新统计，１９９９ 年我国３３５个实行大气监测的城市中，只有１１ １个达到国家二级标准，占监测总数的 １／３，这说明我国城市室外大气污染仍处于较重的状态。据世界资源研究所等机构于 １９９５、１９９８两次对世界十大污染城市排名，我国分别占了８个和９个。工厂排出污 染未得到有效治理，汽车等所排出的有害气体＿ｉ＿Ｆ逐渐增多。这导致在有的地区，室外空气中的某些有害物的浓度已超过了室内的允许浓度，九月份南京市内部分市区连续几天的恶臭气味就是例证。在这种情况下，如果直接把新风引入室内，那结果可能是 进一步恶化了室内空气。在上述情况下，如何保证室内的空气品质是值得深入研究探 讨的。本文围绕这些问题开展了研究，所做的主要工作有以下四个方面： １．阐述了目前改善室内空气品质的措施并提出了一种带有活性炭吸附段的全空气空调系统：２．用活性炭吸附化学有害物技术在工业应用方面已相对成熟，但将活性炭制成较薄的吸附层，并用来吸附民用建筑通风空调中遇到的低浓度的有害物尚缺乏技术数 据，本论文将通过实验完成部分工作；３．对所改进的全空气中央空调系统进行可行性分析，包括理论分析以及经济性比较，并通过一个工程实例来论证它的可行性，用模糊数学的方法对其进行综合评判； ４．建立系统ＩＡＱ方程模型，提出一种基于室内空气品质的需求控制新风量的控 制策略。埘ｆｊ论文室内窄气品质改善措施的研究２室内污染物的分类、来源及对人体健康的影响众所周知，民用建筑的数量、质量不断提高，住宅的保温、气密性增强，加之空 调的使用及室内装修村料的污染，致使室内空气质量恶化。摒文献报道，世界范围的流行病发现，随着居住条件的改善，各类呼吸系统等疾病大量增加。特别是老人、婴幼儿这些在室内居住时间相对较长的人群，北京、南京等城市都相继发生多起因有毒 建材急性中毒事件。室内污染已引起人们高度重视，因而认识室内主要污染物及其对人体健康的影响，并积极采取措施预防，保障人体健康是当日口不可怠慢的问题。２。１室内污染物的分类空气污染可以有多种分类方式，文献【７９１把室内空气的污染物分为四类，即微生物粒子，可呼吸颗粒，气态物质污染及汽态物质污染。 广义上的污染物包括了固体颗粒、微生物和有害气体【１引。 颗粒污染物根据其粒径的大小，分别会感染人体的呼吸道和肺部，在室内空气品 质方面应特别注意直径小于２．Ｓｕｍ的粒子。微生物包括真菌、细菌和病毒。土壤、水体、大气、人体、动物、植物是微生物 的六大来源，当然它们互相之阳Ｊ可以进行交换，再释放到空气中。微生物粒子对人体 的生命健康有着极其重要的作用，微生物及它们的副产品可引起过敏、头疼、乏力、 肺炎、哮喘等健康疾病，病毒和致病菌会传染疾病。气（汽）态污染物的污染主要是来自室外的空气及居室内厨房油烟、装饰装修材 料，常见的气态污染物是臭氧、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳及各种挥发性有机化合物等。一般认为它们会对人体的呼吸系统、心血管系统及神经系统有较大影响，甚 至有些还会致癌。２．２室内污染物来源及对人体健康的影响环境中污染气体、有毒物对人体健康的影响见表２１。堡ｊ：丝兰窒宣至竺些堕塾董苎堕堕型塑――来源与产量污染物名称甲醛分布空气 空气对人体的主要影响建材、粘合剂建筑用防冻剂、水泥 草强剂刺激眼睛、呼吸道可疑致癌物头痛、疲劳、厌食氨苯油性涂料、粘结剂石材 建材、装饰装修材料 含硫燃料 全球总量１．５×１０８ｔ／ａ空气致癌 肺癌氡ＴＶＯＣ空气空气 大气和水大多有毒性部分列为致癌物 心肺疾病、呼吸系统疾病硫氧化合物氮氧化合物燃烧过程全球总量５．３ ｘ‘１０７ｔ／ａ局部大气急性呼吸道病症臭氧汽车尾气光化学反应局部大气刺激眼睛、哮喘病一氧化碳燃烧不完全 全球总量约７．５×１０ｓｔ／ａ局部大气血红蛋白降低、缺氧、煤气中毒粉尘（飘尘）燃料、工业过程 灰化、运输等空气影响肺问经组织、支气管炎等硫化氢工业过程 燃料燃烧局部大气影响呼吸中枢、烦恼、疲劳多环芬香烃（ＲＡＨ）有机物、汽油、煤油、空气、水、引起皮肤癌、肺癌、胃癌香烟、冶炼、化工等食物２．３室内空气主要污染物及其部分性质２．３．１室内主要污染物按照污染源散发污染物及典型室内空气调查结果归纳出室内主要污染物有：（１）挥发性有机化合物（ＶＯＣ）；（２）甲醛： （３）氨气；（４）颗粒污染物（悬浮粒子和微生物，主要指空气动力当量直径≤Ｊ０“１２１的粒硕ｌ一论义室内窄气品质改善措施的１ｉＪｆ＿究子，包括香烟、人为活动产生尘埃、细菌和花粉等） （５）氡及其衰变子体：（６）ＣＯ和Ｃ０２；（７）ＮＯ。、ＳＯ。及０３。２．３．２二氧化碳ＣＯ：是人们最熟悉的气体，是评价室内和公共场所环境空气卫生质量的一项重要指标。（１）室内Ｃ０２来源及Ｃ０２平衡①人体呼出居室中的污染之一是人自身排出的Ｃ０２。一个人每天夜里按ｌ卟计算，要排出２００～３００Ｌ二氧化碳，一夜之后室内的二氧化碳是室外的３～７倍，若是多人房间则更为严重，加之室内通风不良，有助于细菌的滋生及空气中负离子的减少，人往往会感到疲倦与烦躁。 ②燃料燃烧，烹饪重污染可能性最大的地方是烧火做饭的厨房。煤、柴、油、气体燃料燃烧时在通风不良的情况下，释放出的一氧化碳和二氧化碳有时会超过空气 污染严重的工业地区。③吸烟每吸一支烟就有１３０ｒａｇ的Ｃ０２产生。 ④生物发酵及植物呼吸在潮湿的环境中，生物秸秆等废弃物在微生物的作用下均能释放Ｃ０２。植物呼吸放出Ｃ０２，但植物的光合作用会吸收Ｃ０２，故大自然中的 Ｃ０２浓度基本保持平衡。近来由于生态环境的恶化，Ｃ０２浓度有缓慢上升趋势，大气 中过多的Ｃ０２会阻止地面热量向空中散发，致使地球表面温度上升，称为温室效应。 其结果引起气候异常，灾害连生、海平面升高，使地球沙漠化面积继续扩大。（２）Ｃ０２对人体健康的影响Ｃ０２属呼吸中枢兴奋剂，为生理所需，室内Ｃ０２受人群、容积、通风状况、人群活动的影响，Ｃ０２浓度超出’一定范围后会对人体产生 危害，且存在协同作用，Ｃ０２浓度增加与室内细菌总数、ＣＯ、甲醛浓度呈平相关，使室内空气污染更加严重。据调查和检测，冬季放暖气的教室，四五十人上课，不丌窗，两个小时后，Ｃ０２ 浓度上升，并缺氧，导致学生精神不振，困倦、严重的胸闷、气短、头昏、头痛、机体免疫力下降，严重影响了学生的学习效果。 室内二氧化碳浓度在０，０７％（１４００ｍｇ／ｍ３）以下时属于清洁空气，此时人体感觉良好；当二氧化碳浓度在Ｏ．０７％～０．１％（２０００ｍｇ／ｍ３）时属于普通空气，个别敏感者 会感觉有不良气味；当二氧化碳浓度在０．１％一Ｏ．１５％（３０００ｍｇ／ｍ３）时属于临界空气，室内空气的其它性状开始恶化，人们开始有不舒适感；当二氧化碳浓度达到０．２％９堡：！堕兰至宣室兰曼堕墼量丝塑些型塑一――（４０００ｍｇ／ｍ３）时，室内卫生状况明显恶化：二氧化碳浓度在Ｏ．３％（６０００ｍｇ／ｍ３）～ Ｏ．４％（８０００ｍｇ／ｍ３）时人呼吸加深，出现头痛、耳鸣、脉搏滞缓等其它症状。 （３）Ｃ０２污染控制①节能：减少矿物燃料的消耗，以减少Ｃ０２排放。②加强室内通风量。③增加绿化面积，充分利用植物的光合作用。（４）卫生标准我国室内空气中Ｃ０２卫生标准规定Ｒ平均最高容许浓度为０．１０％（２０００ｍｇ／ｍ３）（ＧＢ／Ｔ１７０９４―１９９７）。公共场所卫生标准规定Ｃ０２浓度不超过Ｏ．０７ ％ｔ０．１５％（依场所而定）。２．３．３挥发性有机物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，简称ＶＯＣ）挥发性有机化合物的污染在联合国１９９１年通过《有关Ｖｏｃ跨国大气污染议定书》 后受到格外关注【３”。建筑材料所散发出的ＶＯＣ是产生“病态建筑综合症”（ＳＢＳ）的 主要因素。Ｖｏｃ是指环境监测中以氢焰离子检测器测出的非甲烷烃类检出物总称， 其中包括含氧烃类、含卤烃类、广义场合包括甲烷、丙烷、氯烃、氟烃及醇、醚、酯、酮、醛等含氧烃，胺等含氮烃，二氧化硫等含硫烃㈣。（１）来源 室内ＶＯＣｓ来源不仅受室外空气污染的影响，还主要与复杂的室内装修材料、室 内污染源排放、人为活动等密切相关。洋见表２．２：表２．２室内ＶＯＣｓ污染物来源 来源室外排放说明 室外污染空气扩散到室内 汽车尾气排放占室内芳香烃、烷烃的５０％以上室外、汽车污染取暖、烹饪 吸烟室内燃烧煤、天然气、液化石油气产物以及烹饪油烟吸烟烟雾与室内萜烯类有良好相关性 室内接触苯的１５％来自烟雾，而且尼古丁污染严重装修材料、家且涂料、人造板、壁纸、木材防腐剂、地毯生活用品家用电器、Ｒ用化学剂（清洁、消毒、杀虫）、打印 机等、干燥剂、胶水、织物、化妆品（２）室内有机污染物对人体健康的影响 室内空气中的有机物对健康的影响的各种反应包括厌恶感，如气味和感官刺激０堡：！：堡塞皇堕至皇曼堕垦董堂堕堕堕！！一一――（它们通过毒性反应可改变或二Ｆ扰器官的正常功能或损伤组织）以至基因毒性作用。这些影响具有不同的时Ｍ特征，从急性气味感觉到随后的适应ｔ接触时间越长，刺激反应越重，随着接触的累积，基因毒性的反应表达推迟。同样感觉效应有一个闽值， 低于闽值则不起反应，这也同样适于组织和器官系统的大多数毒性作用，但是普遍认为基因毒性的作用不存在这样的闽值。 总体上说，室内有机化合物的影响可分为三种类型：①气味和其它感觉效应如刺 激作用；②粘膜刺激和系统其它毒性导致的病态；③基因毒性和致癌性ｐ“。（３）控制方法室内ＶＯＣ的控制可采用烘烤法，因高温可加速ＶＯＣ的挥发，加强通风和使用 空气净化器可有效地去除ＶＯＣ，使用活性炭来吸附ＶＯＣ能取得较好的效果，活性炭 对浓度在１００ｍｇ／ｍ３左右的ＶＯＣ有较好的净化效果，使用周期在１０００ｈ以上，另外 光催化技术控制室内的ＶＯＣ已取得较大进展。（４）浓度限值：德国学者Ｂｅｒｎｄ Ｓｅｉｆｅｒｔ＂Ｊ于１９９０年推荐了一套ＶＯＣ的室内空气浓度指导限值，ＴＶＯＣ为３００ｕ ｇ／ｍ３（见表２．４） 表２．４ＶＯＣ的化学分类Ｓｅｉｆｅｒｔ推荐的室内空气ＶＯＣ浓度指导限值（１９９０年）。推荐限值（质耸浓度）／（¨ｇ／ｍ３） ＶＯＣ的化学分类推荐限值（质话浓度）／（ｕ∥ｎ１’）烷烃芳烃１００ ５０ ３０ ３０酯类 醛和酮。２０２０ ５０ ３００萜烯 卤代烃①其它化合物ＴＶＯＣ单个化合物的质鼙浓度不超过所属分类的５０％，也不超过ＴＶＯＣ的１０％：不适用丁 致癌性化台物的评价。②不包括甲醛。ｇ／ｍ３。我国《室内空气质量卫生规范》中，规定室内空气中ＶＯＣ浓度限值为６００ｕ（５）目前室内污染水平目前国内对室内总挥发性有机化合物（ＴＶＯＣ）的监测极少。白郁华等人于１９９７ 年３―６月对北京大学园区室内空气污染进行了综合调查，发现室内总挥发性有机化合物的平均含量为０．８６ｐｐｍ（４０次测量平均值），含量范围在０．３１～３．９１ｐｐｍ之间。婴土堡＝！！！；窒塑！釜曼堕垦墨堂塑塑婴塑――３提高室内空气品质的手段提高室内空气品质要做到标本兼治，控制污染源，防止室内污染物产生和室外污 染物侵入是改善１ＡＱ的根本，丽改进暖通空调系统的设计和运行则是提高［ＡＱ的保证。３．１污染源控制众所周知，消除或减少室内污染源是改善室内空气品质，提高舒适性的最经济最 有效的途径。污染源的控制包括三个方面：室内、室外和空调系统。 室内空气异味是“可感受的室内空气品质”的主要因素。控制异味的来源，减少 室内低浓度污染源，应减少吸烟和室内燃烧过程，减少各种气雾剂、化妆品的使用等， 更重要的是控制能够给环境带柬污染的利料、家具进入室内，而源头控制的策略，主 要是选择和开发绿色建筑装饰材料，绿色建材（ＧｒｅｅｎＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ）又称为生态建材等，是指采用清洁生产技术，少用天然资源和能源，大量使用工业或城市固态 废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性，有利于环境保护和人体健康的建筑材料。自德国使用环境标志“蓝天天使”以来，世界上已有２０多个圉家和地区对建筑装饰 材料实行环境标志制度，我国１９９３年开始实行环境标志制度，这些制度和标准的制 定，有效地控制了建材散发出的污染物。在污染源比较集中的地域或房问，采用局部 排风或过滤吸附的方法，防止污染源的扩散。对于室外污染源，以国家治理为主。包括制定法规对汽车尾气排放的限制，减少燃煤锅炉的使用，增加天然气的使用等。另外还可以利用一些先进技术对室外污染物进行消除，如日本有一种光催化涂料，可以涂在建筑物表面，利用太阳光分解室外空 气中的氮氧化物和Ｓ０２。 对于空调系统自身产生的污染源，只能通过加强系统维护和管理来实现，如定期 清洗或更换空调箱中过滤器，清沈表冷器和凝水盘等，克服空调系统只用不管或轻视管理的倾向。诸多的研究报告指出：将近８０％的建筑物成为病态是与不良的维护管理有关【７１。塑：！堡奎皇堕室！璺垦垫董堂塑堕塑！ｊ一――３．２暖通空调系统的设计和运行 ３．２．１要在设计规范中明确有关室内空气品质标准的条款将有关室内空气品质的条款写入标准、规范，尤其是暖通空调方面设计规范是实 施改善室内空气品质的重要依据”引，尽管美国ＡＳＨＲＡＥ标准６２―１９８９成为人们达到可接受的室内空气品质的最为熟悉的指南，它几乎被所有的建筑法规采用，也被绝大多数工程师作为通风空调系统的设计基础，但是各国的国情不同，室内污染物的特点 也不同，而且认识程度和技术措施也不断进步。基于这种形势，世界主要工业国家都 尽快引用最新的科研成果来制定或修订室内空气品质标准。标准毕竟是强制性法规， 具有指令性作用，至少能为设计方、施工方、供货方提供依据，也可以为业主和大楼 租赁者提供更多的综合信息，－对改善室内空气品质起到了重要作用。我国相继颁布实 施的ＧＢ５０３２５．２００１“民用建筑工程室内环境污染控制规范”以及ＧＢ５０３２７．２００１“住 宅装饰装修工程施工规范”等国家标准均规定了部分室内污染物的允许浓度。确定最小通风量是标准的核心。它是根据人的生理需要、公众主观评价和专家审定而确定的。主要用于除去或稀释可影响到室内空气品质的化学、物理和生物的污染物，不涉及到热舒适。最小通风量是达到可接受的室内空气品质的重要手段。 充足的新风量可以始终保持室内具有良好的空气品质，是改善住宅室内空气品质的关键。Ｓｕｎｄｅｌｌ教授对瑞典１６０幢建筑进行了研究，发现新触量越大，发生建筑病态综合症的风险越小（两者关系如图３．１ｆ６】所示）。新风量Ｉ［Ｌｌ（ｓ?人）］图３．１新风量与建筑病态综合症徊】的关系我国国家标准ＧＢＪｌ９―８７“采暖通风与空气调节设计规范”中规定的最小通风量 要比美国ＡＳＨＲＡＥ标准６２―１９８９的小得多，以办公室为例，ＡＳＨＲＡＥ标准６２．１９８９ 中为３６ｍ３／（ｈ?人），而我国的国家标准ＧＢＪｌ９．８７中仅为１７ｍ３／（ｈ?人）。随着科技的 发展，现代建筑中装潢材料、家具、用品、通风空调系统本身均为污染源，并且其气硕一Ｌ论文室内卒气品质己｛【善措施的研究味强度远远超过人所产生的。因此标准应该承认建筑物污染，并将与建筑相关的污染 源和与人员相关的污染源区分看来，建立起相应的消除污染的两部分通风量，所需的通风量是这两部分相应的通风量之和。在ＡＳＨＲＡＥ标准６２―１９８９Ｒ中，认为房间最小新风量由每人最小新风量指标Ｒｐ，与每ｍ２地板所需最小新风量指标Ｒｂ之和确定。 以办公室为例，ＡＳＨＲＡＥ标准６２．１９８９Ｒ中为Ｒｐ＝１０，８ｍ’／（ｈ?人），Ｒｂ＝１．２６ｍ３／（ｈ。 人），最小新风量＝人数＋Ｒｐ＋地板面积＋Ｒｂ【ｌ”。而我国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》征求意见稿在新风量及室内有害物浓度的限定方面采用“参照相关国标”的方法加以规定，令设计人员无从掌握、执行，有待进一步明确条款，便于工程实施。３．２．２合理发挥新风效应但是要有效的发挥新风效应，既要注重新风的量，更要注重新风的质，应引入低污染的新风，同时减少或者消除新风处理、传递和扩散过程中的污染。为此要做到以下几点：①合理选择新风口的位置；②加强新风过滤，改变通常只作粗效过滤的做法， 至少要做到对新风进行初、中效两级过滤；③必要的其它污染物去除；④提倡新风直接入室，缩短新风年龄，减少途径污染。入室新风年龄越小，途径污染越少，新风品 质越好，对人的健康就越有益。３．２．３合理的气流组织形式是解决室内空气品质的有效措施合理的气流组织即是合理布置送排ＪｘＬ口，充分将新鲜空气送入工作区，减少送风 死角，以提高室内的换气效果，充分稀释室内污染物浓度，从而提高空气品质。３２．３．１普通送风方式中经常存在的问题在传统的空调设ｔ｛中，设计者往往仔细计算房间的通风量，但容易忽视室内气流组织问题，从而导致室内空气的分布不合理。仅仅通过提高新风的比例，还不能完全解决问题，根据统计，有很多的通风房间，室外送入的新风仅有１％左右被人体所利用，而其余的则用来稀释室内非工作区的污染物，然后排出室外，在这种情况下，即便是提高新风比也没有意义【ｌ…。例如：１９８４年，在成都和青城山的两个大型计算机房内，有相当的工作人员反映有头昏、胸闷、恶心和神经衰弱等症状，开始以为是新 风量不足，但经过认真测量，每人约合７０～１００ｍ３／ｈ新风，显然新风量是足够的［２８１。 还有一例：Ｒ．Ｍｅｎｚｉｅｓ等人曾对两座办公楼（属健康建筑）做过问卷调查，结果表明， 在新风量为３４ｍ３／ｈ?人时，有症状显示者占７．１２％～１４．９％，而当新风量为８５ ｍ‰－堡．！：堡兰奎堕！墨曼堕堕董堕堕塑型垒――人时，仍有１Ｉ％～１４ ５％的人有症状显示㈣。这说明有时候单纯的增加新风量可能解决不了问题，关键还是要看新风的利用率。 在通风量有限的情况下，根据不同房问的不同情况，采取相应的气流组织形式，把室外的新鲜空气送到人员的呼吸区，将室内人员呼吸区已被污染的空气快速、有效 的稀释或转移，使之达到人的生理卫生需要，是目前亟待解决的问题。３．２．３．２置换通风置换通风的气流分布方式如图３．２所示ｆ６９】。置换通风的送肛Ｌ装置布置在近地面处，新鲜空气以低速送入工作区（Ｏ．０３～０．２ｍ／ｓ），送风温度与室温温差为２～４℃。新鲜空气沿地面扩散，由于低风速低紊流度的特性，室内空气极少掺与其中。新鲜的冷空气随着室内热源（人体或热设备）向上部提升而被热源所污染的空气由新鲜空气推向 顶部。室内空气由于密度差而形成分层现象，下部为清洁的新鲜空气，上部为浑浊的 热空气，这就使处于工作区的室内人员能及时呼吸到新鲜空气。图３．２置换通风的气流分布置换通风系统造成了室内空气环境的如下特点【３４１１３５１１６７】１７０１： （１）室内温度和污染物浓度分布成层状（ｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ＞，底层为低温空气区，也 是人的停留区，污染物浓度最低，空气的品质最好；顶部为高温空气区，余热和污染 物主要集中于这里，温度最高，污染物的浓度也最高，然而，无沦在低温区还是在高温区内，温度梯度和污染物的浓度梯度均很小，整个区内均匀平和。在低温区和高温 区之间有一过渡区，此区的高度虽然很小，然而温度梯度和污染物的浓度梯度却很大，空气的主要温升过程在此区内实现，此区被称为温跃区（ｔｈｅｒｍｏｃｌｉｎｅ）。 （２）室内空气的流动速度低，速度场平稳，呈层流或低紊流状态，首先因为以 微风速送风，送风区内无大的空气流动，在微弱的压差作用下，新风慢慢弥漫房间的 底部区域，吸收余热，再以自然对流的形式向上慢慢升起。 （３）污染物在人停留区不扩散，由于室内无大的空气流动，污染源不会横向扩硕．１ｊ论文室内空气品质改善措施的研究散，而被上升的气流直接携带到上部的非人活动区。 实验和实践证明在相同的送风量情况下，置换通风方式改善室内空气品质的效果 最好，尤其是在高大空间建筑中，无论是在空调效果和节能方面都有显著的优势。但 是在普通的房间，这种通风方式在有些方面还有待探讨。首先，送风风速极低，在风 量～定的情况下，出风口的尺寸就必须扩大，这种大风口与普通房问是否匹配，会不 会影响房阳Ｊ的使用就成了问题。其次，房阳Ｊ的热、湿负荷是一定的，由于送风温差的减小，送风量必然要加大。最后，由于置换通风中有的直接利用架空的地板空间做静压箱，扬尘的问题不可避免。这些问题都阻碍了置换通风技术的推广。３．２．４将净化技术引入ＨＶＡＣ系统的设计中从直觉上看，通风可明显降低室内污染物浓度，这对阳Ｊ断性污染，如吸烟、使用 煤气等确实很有用，但是，对于连续不断产生的污染问题就不一样了。对甲醛污染源而言，其释放率是挥发压力梯度或空气空间中的甲醛值的函数，通风使该值降低，而释放量却增加了。增加的释放速度部分抵消了稀释和清除的降低值，因此，其效率大 大低于污染为间歇性的、释放量恒定的情况。 加大新风量虽然可以改善室内空气，不过随之而来的是巨大的能耗，况且在许多 城市旱室外空气的品质超过了室内允许的标准，这时如果向建筑本身送室外空气，则 会增加室内某些污染物的污染水平，此刻就必须除去污染物了。目前市场上就出现了 不少能去除有害气体的室内空气净化器［５６］［５７１，其主要由两部分组成，一部分为消除 可吸入颗粒物的过滤段，用中效以上的过滤器制作；另一部分为消除有害气体的净化段，按照作用原理不同，净化段又分为吸附型和光催化型两种。３．２．４．１吸附式净化方法使用吸附原理净化空气是一项历史悠久的技术，吸附是由于吸附剂和吸附质分子间的作用力引起的，这些作用力分为两大类――物理作用力和化学作用力，它们分别引起物理吸附和化学吸附。吸附过程是可逆过程，在吸附组分被吸附的同时，部分己被吸附的吸附组分可因分子热运动而脱离固体表面回到气相中去，这种现象称为脱附 ”…。当吸附速度与脱附速度相等时，便达到了吸附平衡。平衡时，吸附的表观过程停止，吸附剂丧失了继续吸附的能力。在吸附过程接近或达到平衡时，为了恢复吸附剂 的吸附能力需采用一定的方法使吸附组分从吸附剂上解脱下来，称为吸附剂的再生。 一般的再生方法有：加热、降压、冲洗、置换等，通过再生，可以使吸附剂重复使用， 降低费用；还可以回收利用物质。硕一Ｌ论文室内窄气品质改善描施的研究活性炭是最常用的吸附剂，它的内表面积达１０００ｍ２幢，活性炭纤维（ａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ，ＡＣＦ）是随着碳纤维工业发展起来的一种新型碳材料，ＡＣＦ具有吸附容量大、吸附脱附速度快和对低浓度物质的吸附能力特别优良的优点。另外，在活性炭中添加物质，如碘、金属盐等，经化学处理后，原来对活性炭吸附力很弱的气体（如甲基碘、氡等），吸附力会增强，增加了活性炭的选择性，扩大了活性炭的用途。活 性炭再生过程因处理工艺而异，一般说来，再生条件不苛刻，需１００℃以上热蒸气或热空气，再生速度快，数分钟既可［４５心Ｊ。活性炭对许多ＶＯＣ都是很有效的，但对甲醛作用，ｒＥ４，，但浸了高锰酸钾的氧化铝（ＰＩＡ）对甲醛及低浓度的醛和有机酸有很高 的去除效率【４“，所以ＰＩＡ经常与活性炭联合起来使以提高吸刚器的效率。３．２．４．２光催化式净化方法【９】［４７】【４８Ｉ［４９使用光催化材料净化空气是近年来兴起的一项新技术．由于它具有能耗低、操作 简便、反应条件温和、可减少二次污染以及可连续工作等优点，Ｆ］益受到人们的重视。半导体光催化作用的本质是在光电转换中进行氧化还原反应。根据半导体的电子结构，当其吸收一个能量不小于其带隙能（Ｅ。）的光子时，电子（ｅ一）会从充满的价 带跃迁到空的导带，而在价带留下带正电的空穴（ｈ＋）。价带空穴具有强氧化性，而 导带电子具有强还原性，它们可以直接与反应物作用，还可以与吸附在催化剂上的其 他电子给体和受体反应。例如空穴可以使Ｈ２０氧化，电子使空气中的０２还原，生成 Ｈ２０２、’ＯＨ基团和Ｈ０２＋，这些基团的氧化能力都很强，能有效地将有机污染物氧化，最终将其分解为Ｃ０２、Ｈ２０、Ｐ０４３＿、ｓ０４”、Ｎ０２３＿以及卤素离子等无机小分子，达 到消除ＶＯＣｓ的目的。光催化反应可以分解绝大多数的ＶＯＣ。目前已经对近６０种有机化合物进行过多 相光催化反应研究，其中４３种为室内环境中常见的有机化合物。 但目前还存在反应速度慢等问题，而且目前还处于实验室小型反应系统向工业化 发展的阶段１５ ３１，主要用于单个的空气净化器，运用于中央空调系统中还有待进一步的研究。３．２．４．３其它一些净化方法【５０】【６８】其它方法还有如：负离子发生方法、臭氧氧化方法、等离子体电晕分解方法等， 可消毒杀菌、消除臭味，但缺点是容易产生一氧化碳、臭氧和氮氧化物，造成二次污染。硕｛论文室内宁气品质改善措旌的研究３．２．５系统运行时应注意的问题在系统运行时，要有专人负责维护，应连续监测控制建筑通风系统、室内温湿度以及污染物指标，定期对系统进行检测与调试等，使系统的运行能保证室内状态达到 当初设计的状态。新风过滤器、系统过滤器及净化装置都要定期检查，根据情况进行 清洗、再生或更换，以保证新风的品质，从而有效的稀释室内污染物，提高室内空气 品质；要定期清理热湿交换设备；克服空调系统只用不管或轻视管理的倾向。诸多的研究报告指出：将近８０％的建筑物成为病态是与不良的维护管理有关叽还要重视水系统的质量管理，尤其是凝结水和其它积水的排除，对循环使用的水 不仅应有较好的过滤装置，而且应定期清洗检查。 制订严格明确的管理制度，提高空调操作和维护管理人员的质量。碗．Ｉ：论文室内空气品质改善措施的研究４一种能改善室内空气品质的空气处理方式４．１传统空调存在的问题随着人们生活水平的提高，空调的使用已经很普遍。但是传统空调只注重对室内 温度、湿度的调节作用，并没有考虑室内空气品质，而且为了减少能耗，往往采用较 小的新风量，并紧闭门窗。建筑材料、家具、家电和办公用品等所释放出的挥发性有 害化学物质，还有生活油烟以及室内的病菌和霉菌等所产生的悬浮颗粒物等都得不到 有效的稀释和置换，使得室内空气中的这些污染物浓度升高，人们长时间暴露在这种 环境下，容易造成头痛、恶心、头晕眼花、暂时性记忆丧失、心慌乏力、情绪不稳定等，严重的可导致神经和呼吸系统受到损害。据大连、武汉、厦门、安徽、福建等五 个省市的调查结果，在装有空调的房间里二氧化氮浓度增加，氧气、负离子等的浓度明显低于普通房间。 目前我国的大部分中央空调系统只设了一级初效过滤器，而初效过滤器仅能有效 的滤去大于１０ｕＩＴＩ的尘粒，对于可吸入微粒，特别是可深入呼吸道深处的微粒ＰＭ２．５的过滤效率较低，显然不足以满足室内空气质量要求，同时，较低的过滤效率也是空 调箱中表冷器、挡水板、集水盘等湿表面滋生细菌等微生物的主要原因，使空调设备本身也成为了污染源，导致室内空气品质恶化。现实已对空调系统提出了新的要求：除了保证室内的温湿度以外，还要承担起降低建筑内空气污染、保证室内空气品质的责任，这就需要对原有的空气处理方案进行改进。４．２具有空气吸附段的空调系统的空气处理方案 ４．２．１吸附技术及其应用原理【ｌｏ】Ｉ采用吸附法除去排气中的有害成分在环境工程中已是成熟的技术。目前吸附操作广泛地应用于有机污染物的回收净化，低浓度二氧化硫和氮氧化物的净化处理以及其 它气态污染物的净化上。已经完全证实：在固体表面上的分子力处于不平衡或不饱和状态，由于这种不饱和的结果，固体会把与其接触的气体或液体溶质吸引到自己的表面上，从而使其残余 力得到平衡，这种在固体表面进行物质浓缩的现象，称为吸附‘“１。用于吸附的固体物硕Ｌ论文室内窄气品质改善措施的研究质称为吸附剂，而吸附的有害物称为吸附质。４．２．１．１物理吸附和化学吸附根据吸附的作用力不同，可把吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附主要靠分子间的吸引力，或称范德华力，把吸附质吸附在吸附剂表面。 因此吸附剂必须有很大的比表面积（１２＇１２／ｇ）。由于这种吸附属纯分子问引力，所以物 理吸附有很大的可逆性，当改变吸附条件，如降低气相中吸附质的分压力或提高被吸附气体的温度，吸附质会迅速解吸。对物理吸附‘，低温是有利的，所以总希望在低温下进行。化学吸附亦称活性吸附，它是由于固体表面与吸附气体分子间的化学键力所造成 的，是固体与吸附质之间化学作用的结果。化学吸附的作用力大大超过物理吸附的范德华力。化学吸附不像物理吸附，它往往是不可逆的。由于化学吸附中伴有化学反应发生，因此，化学吸附宜在较高温度下操作，且吸附速度随着温度的升高而增加。 应当指出，同一物质在较低温度下可能发生的是物理吸附，而在较高温度下所发 生的往往是化学吸附。亦可能两种吸附方式同时发生。４．２．１．２吸附剂用于净化空气污染物的吸附剂包括活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛，其中活 性炭是最常用的吸附剂。活性炭经过活化处理后，一克活性炭的有效接触面积可高达１０００ｍ２，而每升活 性炭就有４８５９，因此它对有害气体具有很强的吸附能力。活性炭是一种非极性吸附 剂，具有疏水性和亲有机物的性质，它能吸附绝大部分有机气体。活性炭对各种气体的吸附能力可以用“亲和力系数”来描述。用不同物质的比摩尔体积之比来表示吸附质与吸附剂之间的亲和力，其用０表示∥＝矿／ｙ’可式中：ｅ――吸附质与吸附剂之间的亲和力系数： Ｖ’――某种物质的比摩尔体积：（４．１）Ｖ’。广参考物质的比摩尔体积，一般为苯。用活性炭吸附一些常见的物质时的亲和力系数值见表４．１。婴主堡塞皇塑至墨璺垦堕量堂塑堕婴壅――物质苯Ｂ １．００ １．２５ ０．７８ １．０４１．３５ ０．４０序号１序号９ １０ １ｌ １２１３ １４ １５物质 四氯化碳 氯乙烷乙醚 丙酮 二硫化碳 氨气Ｂ１．０５ Ｏ．７６ １．０９ ０．８８０．７０ ０ ２８２３甲苯丙烷 环己烷 正己烷甲醇４５６７乙醇氯仿Ｏ．６１ Ｏ．８６氪气氮气Ｏ．３７ Ｏ－３３８１６由表４．１可见，活性炭对有机气体的吸附性能较好，而对无机气体的吸附性能较 差，这时可在活性炭中添加物质，如碘、金属盐等，经化学处理后，原来对活性炭吸附力很弱的气体（如甲基碘、氡等），吸附力会增强，增加了活性炭的选择性，扩大 了活性炭的用途。活性炭以及浸渍活性炭能吸附的物质如表４．２所示㈣。可以看出室内空气中的污染物绝大多数可以用活性炭进行吸附清除，所以将活性炭吸附技术用于清除空调房间 内空气中的低浓度有害物是可行的，对于不同的空调系统形式，应用方式应各不相同。 表４ ２活性炭吸附法可除去的污染物质吸附剂 吸附质活性炭苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙醇、乙醚、甲醛、氯乙烯、恶臭物质、Ｈ２Ｓ、ｃ１２、ＣＯ、Ｃ０２、Ｓ０２、ＮＯ。、ＣＳ２、ＣＣｌ４等浸渍活性炭烯烃、胺、酸雾、碱雾、硫醇、Ｈ２Ｓ、Ｃ１２、ＣＯ、Ｃ０２、Ｓ０２、ＨＦ、ＨＣＩ、ＮＨ３、Ｈｇ、ＨＣＨＯ用活性炭吸附、除去空气中有害气体在环境工程领域已是较为成熟的技术，而在 民用建筑涉及的空气处理过程中，有害物浓度很低，而吸附层很薄，与空气接触时间 很短，在这种情况下的吸附效率如何还未见到可供工程应用的数据。本文在第五章做 了部分这方面的测试研究工作。４．２．２分散式空调系统的净化方案对于一般的房间，使用独立的空气净化器处理室内循环空气，是改善办公室、住宅类建筑室内空气质量的十分有效的方法。这也是最节约能源的空气净化方法之一， 因为采用额外增加新风量来改善室内空气质量，需再增设空气处理设备，并增加对室硕士论文室内空气品质改善措施的研究外空气进行冷却或加热的能耗。 目前市场上可以看到数十种依据不同的机理对空气进行净化处理的室内空气净化器，一般可分为静电式、负氧离子式、吸附式或者前几种形式的组合，而以除去空气中有害气体或蒸气为主要目的的空气净化器均采用吸附式【６ｌ。吸附方法是目前去除室内主要ＶＯＣｓ最常用的技术，最常用的吸附剂是颗粒活性炭、吉高锰酸钾的活性氧 化铝及改性颗粒活性炭。活性炭对浓度在１００ｍｇ／ｍ３左右的ＶＯＣｓ有较好的净化效果。其使用周期约在１０００ｈ以上，净化效果随使用时间的延长会有所下降。４．２．３中央空调系统的净化方案上述各类独立的空气净化器，对小空间的建筑是适用的，但对于设有中央空调的 建筑来说，其建筑用途就限制了独立式空气净化器的使用，而且即使使用也难以取得好的效果。而空调送风本身要经过过滤和热湿处理，这样可以在空调处理设备中加入空气净化段，对送风进行吸附处理，再送入室内，使其具备更高的稀释能力。４．２．３．１全空气系统这个系统的空气净化设备由过滤段和吸附段两部分组成，其原理图如图４．１所示， 新风先经过初效过滤器，滤除掉较大颗粒物：再和回风一起进入活性炭吸附段，吸附掉有害气体；再通过中效过滤器，进一步去除尘埃以及微生物等，还有吸附段可能漏出的活性炭粉末；然后进入热湿处理设备进行热湿交换；最后由风机将确保室内空气品质的气体送入到室内。这样，室内的有害气体不断由回风携带通过吸附段吸附清除， 净化后的洁净空气又进入室内环境。针对目前空调系统自身污染比较严重的情况，我 们将中效过滤器放在热湿设备前面，主要是为了更有效的滤掉微生物粒子，从而避免 细菌在换热器湿表面上的滋生，能有效地避免空调自身的污染。‘………‘………‘………－?………………一………一……………ｊ图４．１带有吸附段的全空气系统的空调机组原理示意图１．初效过滤器；２．吸附段：３．中效过滤器；４．热湿处理设备ｉ ５．风机硕二Ｌ论文室内卒气品质改善措施的研究４．２．３．２风机盘管加独立新风机组系统对于室外空气中某些成分的浓度本身已超标的地区而言。，送入室内的新风需加以净化才能增加其稀释室内有害物的能力，其净化设备亦由过滤段和针对新风污染物的吸附段组成。其原理图如图４．２所示。新风先通过初效过滤器，滤除掉较大颗粒物和生物粒子；再通过吸附段，吸附掉有害气体；然后通过中效过滤器，进一步除掉小粒径的颗粒、微生物以及漏下的炭粒等；然后进入热湿处理设备进行热湿交换；再由风 机将满足室内舒适度和室内空气品质要求的空气送入房间。图４．２带有吸附段的新风机组原理图 １．初效过滤器；２．吸附段；３，中效过滤器；４．热湿处理设备；５．风机４．２．４效果分析图４．３为设置了吸附段的一次回风全空气空调系统示意图，其对室内空气中某种 污染物浓度的改善情况可以通过比较得出。．图４．３一次回风系统示意图１．初效过滤器 ａ）对于传统空调系统 如式（４，２）所示：２．吸附段；３．中效过滤器：４．热湿处理设备：５．风机即没有设置吸附段的系统，稳定状态时室内有害物平衡方程硕仁论文室内卒气品质改善措施的研究ＱｏＣｏ＋ｑＣ＋Ｇ＝ＱｓＣ 式中（４．２）Ｑｏ――新风量，ｍ３／ｈ ｃｏ――新风中有害物浓度，ｍｅ，／ｍ３ｅ――～室内有害物发生量，ｍｇ／ｈ０，――一回风量，ｍ３／ｈ ｃ――稳态下室内有害物浓度，ｍｇ／ｍ３Ｑ；――总送风量，ｍｇ／ｈ，ｅ；＝ｅｏ＋Ｑｒ对式（４．２）进行变换，可得出在室内有害物浓度不变的情况下所需要的新风量的表达式：―Ｑ，Ｃ－（Ｑ―，Ｃ－Ｇ）Ｃ―Ｃｏ（４－３）同时，也可得出在新风量不变的情况下，室内有害物浓度的表达式：Ｃ：―Ｑ＿ｏＣ―ｏ一＋Ｇ：―ＱｏＣｏ―＋Ｇ Ｑ，一Ｑ， Ｑ。刀ｉ：（４ ４）ｂ）对于带有吸附段的空调系统，稳定状态时室内有害物浓度平衡方程如式（４．５）所ＱｏＣｏ（１一ｑ）＋ＱｒＣ（１一ｒ１）＋Ｇ＝Ｑ。Ｃ式中ｑ――吸附段的吸附效率，％（４．５）对式（４．５）进行变换，可得出在室内有害物浓度稳定时的新风量的表达式：Ｑｏ＝盟号掣ＱｏＣｏ（１――ｒ１）＋Ｇ ＱＪ―Ｑ，（１一叩）∽ｓ，同样，可得出在新风量一定的情况下，室内有害物浓度的表达式：Ｃ＝ＯｏＣｏ（１―‘ｒ１）＋Ｇ Ｑｏ十Ｑ，＿（４．７）比较式（４．４）和式（４．７），可以发现在室外新风量一定的情况下，在加了吸附段 的空调系统，达到稳定状态时室内有害物浓度较之常规空调系统有明显降低，大大提高了室内空气品质。再比较式（４．３）和式（４．６），可以看到在要求达到的室内有害物浓度一定的情况 下，带有吸附段的空调系统用于稀释污染物所需要的新风量比常规空调系统要少。顾卜论文室内空气品质改善措施的研究４．２．５吸附段设置的可行性及意义目前市场上已经有相关的吸附产品。吸附层的两侧是特制的网孔材料，中间填充 活性炭颗粒、纤维活性炭或其它吸附剂，厚约２０ｒａｍ。外型做成多个并列的圆桶状或 楔型等以增加吸附面积。将这样的吸附器外型加以调整，装在空气处理设备中形成一 个功能段即吸附段，可根据所处理的空气的需要进行组合，这会大大方便工程应用的。当然，在空气处理设备中加入吸附段，会带来一系列的问题，如设备投资费用的增加，空调机组大约要加长５００ｒａｍ，还有系统的阻力将增加约几十Ｐａ，这将增加系统的运 行费用，但设置了吸附段后，将大大地提高送风对污染物的稀释能力，所以在满足室 内卫生要求的前提下可减少额外的新风量，从而降低了对室外空气进行冷却或加热的能耗。随着有关室内污染物控带ｎ国家标准的颁布实施，标志着室内空气品质问题已进入 工程实施阶段，那么这必然给我们暖通空调工程的设计者提出了新的要求。如何保证 室内空气品质必将成为每个暖通设计者必须考虑的重要环节。 活性炭吸附段不仅能改善室内空气品质，而且活性炭过滤材料和浸渍活性炭吸附 剂在技术上是可行的，相对价格不高，同时还能节约处理大量新风的能源。因此，这种带有活性炭吸附段的空调机组应该能被用户接受。但是，就目前来说，将具有空气 吸附段的空调系统运用到实际工程中，还需要做很多的工作。硕上论文室内空气品质已５（善措施的研究５活性炭吸附装置性能的测试５。１测试目的（１）通过测试和计算，求出薄层活性炭对某种低浓度气体的吸附效率，并绘制 其曲线，从而来分析活性炭吸附性能； （２）通过测试和计算，求得吸附装置在标准进气状态下风量和阻力之间的关系， 并绘制其曲线。５．２测试装置及仪表根据实际情况，选取一间密闭性能良好的房间，尺寸为４ｍ×５．２ｍ×３．１５ｍ（长× 宽×高），室内无任何办公设备。测试装置如图５．１所示。图５．１活性炭吸附性能测试装置剖面图 １、圆弧形集流器２、静压环３、金属集流网 ４、支架５、实验风筒６、风机支架７、实验风机 实验中使用的仪表： （１）微压计 （２）室内空气质素表（ＩＡＱ．ＣＡＬＣ） （３）甲醛ＰＰＭ４００测量仪 本论文选用烟台宝源净化有限公司生 产的ＴＡＮＴ化学过滤器作为研究对象。 烟台宝源净化有限公司生产的ＴＡＮＴ 化学过滤器（简称ＴＡＮＴ炭筒），采用颗 图５．２ ＴＡＮＴ化学过滤器外形图堡主堡苎室堕窒皇曼堕垫董堡竺塑型窒一一．――表５．１ ＴＡＮＴ炭筒参数ＴＡＮＴ．３ 由１４５×３３０ ＴＡＮＴ－４ 中１４５×４０５ ＴＡＮＴ－５ 中１４５×４８０ ２０ １．３ ３．Ｏ ２０ １．６ ３．６ ２０ １．９ ４．３粒活性炭，用于清除空气中的有害气体和异味。ＴＡＮＴ炭筒安装在特制的框架上，若 干炭简组成一个过滤单元，再由若干单元拼装成化学过滤段，其外形如图５．２所示。 ＴＡＮＴ炭筒的技术参数见表５．１。型号 外形尺寸（直径ｍｍ×长度ｍｍ）炭层厚度（ｒａｍ） 装炭量（ｋｇ） 总重量（ｋｇ） 炭筒材料＃３０４不锈钢，＃４１０不锈钢，碳钢为了方便用户，该公司生产ＴＦ框架，用于将ＴＡＮＴ炭筒组合成标准过滤单元。 ＴＦ框架采用国际流行尺寸，用于拼装中央空调和集中通风系统的任意过滤断面，其 外形如图５．３所示。”≈ｎ掣ＴＦ６６差桑南２∞∞，ｎ篁器一‘，Ｌ：●；Ｐｌｋ二●？ＩＬ－图５．３鞫阻力与风量Ｐａｌｍ’／ｈ４０ １ ８００图ＴＦ６６单元框架结构图ＴＡＮＢ４型炭筒组合单元的性能参数见表５．２。 表５．２ 炭筒 型号ＴＦＴＡＮＴ－４型炭筒组合单元技术参数 炭筒数 深Ｄ ４０５ ４０５ ４０５ ４０５ １６ ８ １２ ４ ２５．８ １２．９ １９．４ ６．４尺寸 宽 Ｗ 高Ｈ ６１０ ６１０ ６１０ ３０５装炭量（ｋｇ）框架ＴＦ６６ ＴＡＮＴ－４ ＴＦ３６ ＴＦ５６ ＴＦ３３６１０ ３０５ ５０８ ３０５７５１２７００ Ｉ ２５１３６００７５ Ｊ１３５０ １２５｝１８００４０１９００４０１１３５０ ７５１２０００ １２５１２７００ ４０１４５０ ７５１６７５１２５１９００硕十论文室内卒气品质改善措施的研究５．３测试方法 ５．３．１活性炭吸附装置性能测试在不同风量下用微压计分别测出活性炭吸附装置安装前和安装后的两个静压环 间的压力，则这两者读数之差即为活性炭装置的在对应风量下的阻力。５．３．２活性炭吸附效率测试通过在密闭房间中释放某种有害气体，过段时删使其和房间中的气体混合稳定，然后开动风机进行测试。在不同风量下用室内空气质素表和甲醛ＰＰＭ４００检测仪测出进风口和出风口的对应的有害气体的浓度，从而可计算出活性炭对此种气体的吸附效率。５．４计算公式 ５．４．１风量的计算根据进风口集流器处所测得的静压△Ｐｎ可计算出通过集流器的风量。Ｑ叫ｍ吣以Ｊ等湎‰，式中：ｏ。――集流器的流量系数，取Ｏ．９９ Ａｎ――集流器的喉部面积（ｍ２） △Ｐｎ――集流器喉部静压（ｍｍＨ２０）㈦ｚ，ｒ广大气容重（ｋｇ／ｍ３）Ｂ――大气压力（Ｐａ） ｔ――环境温度（℃）２――（ｋ∥ｍ。Ｊ ｒｏ＝―２８７―ｘ（２Ｌ７３一＋ｔ）（ｋ咖３）（５ ２）堡兰丝苎皇堕至墨曼耍塾董堂塑竺竺壅――一――（５．３）Ｃ。５．４。２活性炭吸附效率的计算材：尝×１００％式中：ｎ――活性炭对某种有害气体的吸附效率 Ｃ。――进口处某种有害气体浓度（ｐｐｍ） ｃ。。。――出口处此种有害气体浓度（ｐｐｍ）５．５测试内容测试条件：测试温度：２２±３℃：测试相对湿度：５０－＋１０％ 实验选用的是烟台宝源净化有限公司生产的４个炭筒ＴＡＮＴ－－４型化学过滤器其炭层厚度为２０ｒａｍ，填充的是柱状活性炭颗粒。５．５．１吸附装置性能测试对活性炭吸附装置的阻力和通过风量之问的关系进行了测试，并绘制了图表，暖通设计者能通过图表方便地得出吸附段在相应风量下的阻力，从而得以选择风机及进 行水力计算等工作。为了更有效地使用活性炭过滤器，空气通过活性炭炭层地时间一 般要超过０．１秒钟，则空气通过炭层的速度应小于２０×１０－３／０ｆｌ＝Ｏ．２ｒｒｄｓ，而空气和炭 筒的接触面积为４×０．１４５×０．４０５×ｎ＝Ｏ．７３８ｍ２，则通过风量最好应小于Ｏ．７３８×０．２ ×３６００＝５３１．３６ｍ３／ｈ。所以测试风量就尽量取在４００～１０００ｍ３／ｈ之间。测试结果如图５．４所示：一１５０盘、／ＩｏｏＲ圈５０ｏｏ２００４００６００８００ｌｏｏｏ１２００１４００风量（ｒｎ３／ｈ）图５，４话性炭吸附装置的阻力和通过风量之间的关系硕士论文室内空气品质改善措施的研究从图中可看出，吸附段的阻力随着风量的增大而增大，而阻力的增大会引起系统其它设备诸如风机的重新选型以及系统运行费用的增加等问题，所以，在选择吸附装置的时候，一定要考虑吸附装置所引起的系统阻力变化。５．５．２活性炭吸附性能测试本次实验以二氧化碳和甲醛为例。对于人体产生的污染物而言，Ｃ０２是人体产生 的最多的污染物质，因此可以根据Ｃ０２浓度来确定人员对室内造成的污染情况，而 实际上新风量标准也主要是根据Ｃ０２浓度束确定的。而我围日前甲醛污染情况比较 严重，据南京市环境检测中－亡，ｚｄ－１２８家建筑的室内甲醛的测试结果，甲醛平均浓度为０．６ｍｇ／ｍ’，超标６．５倍，仅有１４家符合室内空气质量标准。故本次实验我们选择了 这两种有代表性的气体作为研究对象。实验结果分别见图５．５和园５．６：Ｏ’２５’蠹ｆＯ．０５?６３０ｍ３／ｈ ■８ｉＯｍ３／ｈ▲５１０ｍ３／ｈＯ‘――～一―――――。０ ５００ １０００ １５００ ２０００ ２５００３０００二氧化碳浓度（ｐｐｍ）图５．５不同风量下二氧化碳浓度对活性炭吸附效率的影响１０００８０磊６０较４０基２０Ｏ羞玺三德；｜ｊ１＿Ｊ。一¨ ≤蠹Ｊ２图５．６不同风量下甲醛浓度对活性炭吸附效率的影响硕十论文室内空气品质改善措施的研究下面分析影响活性炭吸附装置效率的几个因素。５．５．２．１吸附质对活性炭吸附效率的影响活性炭是一种非极性吸附剂，具有疏水性和亲有机物的性质，它能吸附绝大部分有机气体，如苯类、醛酮类、醇类、烃类等以及恶臭物质。我们可以从图５．６中看出，用浸渍活性炭吸附甲醛的效率在适当的速度下可达到８０％。不过对于某些无机气体， 其吸附率很低，从图５．５中可以看出，活性炭吸附二氧化碳的效率只能达到２０％左右。所以我们在选择吸附器时，要考虑主要去除的是哪一种污染物，然后决定用什么方法净化。５．５２２污染物进口浓度对活性炭吸附效率的影响从图５．５和图５．６可以得出进口浓度和吸附效率之间的关系。在其它条件都相同的情况下，进口浓度越大，则吸附效率越高。５．５．２。３流过风量对活性炭吸附效率的影响＾装、／◆９２０ｐｐｍ －１２６０ｐｐｍ ▲１９００ｐｐｍ；槲 颗 差 蓉ＯＣ０２进口速度（ｍ／ｓ）图５．７ Ｃ０２进口速度对活性炭吸附效率的影响硕ｊ：论文室内窄气品质凶善措施的研究１００＼。８０?０．３３ｐｐｍ糌６０ 耧４０＿０．％ｐｐｍＪ▲１．０７Ｄｐｍ蠢２００Ｏ０．５１１．５２２．５甲醛进口速度（ｍ／ｓ）图５．８甲醛进口速度对活性炭吸附效率的影响从上两图可知，在活性炭厚度（重量）相同而且污染物进口浓度也相同时，通过 风量越大，也就是进口流速越大，吸附效率就越低。 所以为了进行有效的吸附，对于吸附器来说，要具有足够的气体流通面积和停留时间，气流速率要保持适中，若速率太大，不仅增大了压力损失，而且从实验数据中可看出，不利于气体的吸附，但是气体流速过低的话，又会使设备增大，因此，吸附 器的气流速率要控制在一定的范围之内，要使得气体在炭层中停留的时『刚多于０．１秒。５．５．２．４吸附器厚度对活性炭吸附效率的影响由于实验条件的限制，我们无法做相应的实验，不过这类的实验已经有人做过了。 吸附质是甲苯，速度为１．７ｍ／ｓ，进口浓度为１７．３６ｍｇ／ｍ３，活性炭的厚度分别为４ｍｍ和８ｍｍ，实验图如图５．９所示ｆ６６］。ｌ０．８槲０?６秘Ｏ．４Ｏ?２ ０ ０ ０．０２ ０．０４ ０．０６ ０．０８ ０．１ ０，１２ ０．１４－―－―－――４ｍｍ?―－一８ｍｍ单位重量活性炭的吸附量 图５．９吸附器厚度对活性炭吸附效率的影响 从上图中可以看出。活性炭厚度不同时，在相同条件下，其效率也不同。厚度越顾Ｉ论义室内空气品质改善措施的研究大，在相同单位重量活性炭吸附量情况下．其吸附效率就越高。 这一点，也是从接触时间有关的，炭层越厚，接触ｌ寸Ｉ＇ｆｌＪ越长，吸附效果越好，其吸附效率也就越高。５．６活性炭吸附器的设计选型方法在实际工程中，活性炭吸附器的效率随着使用时脚的延氏而减小，其出口浓度则随着使用时间的延长而升高，当出口浓度上升到室内浓度时，则活性炭吸附器完全失 效。我们选择活性炭吸附器时，应考虑两个基本要求：（Ｉ）应考虑 可能的最大送风量情况下，活性炭吸附器所能吸附的最高浓度，即要保汪活性炭吸附器在最低效率时，能够去除房间内的污染物；（２）活性炭吸附器在使用期内应能吸附房间内所有污染物。为此给出活性炭吸附器的设计选型方法如下：（１）确定房间内污染物酌产生率Ｇ：（２）根据房问中污染物的产生率Ｇ、房间的允许浓度Ｃ。及经过吸附器的风量 Ｑ计算吸附器的吸附效率ｎ。对于一次回风系统（系统图参见图４．３）：。行：ｌ一竺堡！！二堡。Ｑｏｃｏ＋Ｑ，ｃ坩， （３）确定吸附器的失效时间ｔ： （４）计算吸附器在使用期内对污染物的吸附总量ｗ：Ｗ＝ｆＧｒ／ｄ／０（５）从效率ｒｌ出发，根据图５．９，由初步选定的进入吸附器的流速ｕ、吸附器厚度ｄ，这罩流速和厚度应符合导≥ｏ．１秒，确定活性炭吸附器达到效率ｒｌ时单位重量的吸附量ｗ；（６）得到所需要使用的活性炭的重量Ｒ：Ｒ：堡Ｗ（７）根据吸附器的重量Ｒ、吸附器的厚度ｄ以及密度ｐ，确定空气流过吸附器 的接触面积Ａ：Ａ：―生一ｄｏＰ（８）根据吸附器的面积Ａ及流速ｕ校核风量（Ｑ＝Ａｕ）。如果差别不大，则设 计选型过程完成；否则从第５步开始重新计算直到满足为止。硕Ｌ论文室内窄气品质改善措施的研究６空气净化措施的经济性分析由于提高室内空气品质，必然会增加建筑运行费用和建筑的一次投资。如何看待因为提高室内空气品质而增加的建筑运行费用和建筑的一次投资，对这一问题的回答 与社会经济发展程度和人们对此观念的不同而不同。 空气净化的经济性分析包括两种含义，一是评价由于环境的空气净化带来的经济 效益：二是对空气净化所需要的经费的分析。６＿１评价由于环境的空气净化带来的经济收益美国环保局１９８９年给国会的报告指出估计由于室内空气污染而引起的医疗费用 年平均为１０亿美元，生产效率的降低导致的损失为４７～５４亿美元Ｉ】５】。Ｗａｒｇｏｃｋｉ等人”卅…㈣的研究结果表明，用于提高室内空气品质而增加的费用将大大小于提高室内空气品质后出于提高人的生产效率而获得的收益。 我国上海同济大学白玮等人‘３２】也就上海几幢办公楼做了室内环境品质的主观调研，其中调查了室内空气品质如何影响室内工作人员的工作效率的问题，发―――――――――――――――――――１―．?一室内空气晶质――――７’Ｃ―――――――――――――１．１可接受率为“㈤∽¨：；㈨¨∽¨。叭图６．Ｉ室内空气品质的可接受率与室内人员的工作效率 现室内空气品质的可接受率和室内人员的工作效率的关系如图６．１所示，图中横坐标 代表工作效率变化的等级标度，分别为“１～提高了很多、２一提高了～些、３一基本一．三蒸９０＝＝＝＝―――――――――――――一―．ｏ一室内空气品质不变、４一下降了一些、５一下降了很多”，纵坐标表示工作效率改变的不同等级下的 室内人员所占的百分比。从图中可以看出，当室内空气品质的可接受率升高时，室内 人员的工作效率相应地提高，若室内空气品质可接受率很低，如图中一例，室内空气 品质可接受率为１４．３。Ａ干１１ Ｏ％，基本上有９０％的室内人员工作效率都呈下降趋势。ＲＤｊｕｋａｎｏ＇ｄｃ等人“刨对一个有８６４人工作的１万多平方米有空调的建筑物能耗分硕士论文室内空气品质改善措施的研究析和人的工作效率分析结果表明，投资于改善室内空气品质的费用，包括一次投资和运行费用，仅是收效的十分之一。当然，这种评估的方法受到人的工资水平、能源价格和政府税收等多因素的影响，不能一概而论。６．２经济量化分析 ６．２．１空气净化所需要的年度经费¨２空气净化所需要的年度经费大致分为固定经费和运行经费。固定经费，属于每年的固定投资费，其中包含设备投资盒额（设备势）的折ＩＬｌ费、利率等；运行费包括设备运转所需要的电费、维护修理费等，运行费随装置的使用和负荷情况而变。６．２．１．１初投资及折旧费对于折旧费的计算，有定额法和定率法等计算方法，但是对于设备或者系统的经 济效益，一般采用定额计算法。实际上还要考虑对于投资金额利息的回收部分，可以 根据资本回收法来计算，可按下式计算尺－ｃ×黑啬（元晖）式中，Ｒ为年折旧率（元／年） Ｃ为设备费（元）ｉ为利率 ｒｌ为使用年限（６１）６．２．１．２耗电量及电费空气净化设备的耗电量包括设备本身运行所需要的电量和克服压力损失，保证一 定风量的送风用电量。设备本身运行的设备耗电量等于输入功率乘以运转时间。 送ＪｘＬ用的耗电量，由下式求得７％＝毒‰１０００）２．６（ｌ ｒ／Ｘ ３６００……式中，Ｗｆ为送风耗电＿Ｎ［ｋＷｈｌ硕十论文室内宁气品质改善措施的研究Ｑ为处理风量［ｍ３／ｈｉ △ｐ为空气净化的压力损失【Ｐａ］ ｔ为空气净化设备的运行时｜－ＢＪ［ｈ】 ｑ为送风机效率ｎｆ与电动机效率ｎ。（耿值见表６．１）的乘积 表６．１电动机效率表传动方式电动机直联电动机效率ｎ。（％）１００ ９８９５联轴器直联三角皮带传动（滚动轴承）６．２．１．３吸附器更换费用吸附器的耐用时间或者使用寿命ｔ ｍａｘ［ｈ］可按下式求得：％ａｘ－嚣麓咖式中，ｒ ｍａｘ为吸附器的耐用时Ｊ、白Ｊ ＸＦＨｃ为吸附器的吸附有害物量［ｇ／ｍ２】陋，，ｑ为每ｍ２的处理风量［ｍ３／ｍ２．ｒａｉｎ］ｎｄ为吸附剂对某种有害物的吸附效率Ｃ。。ｃ为设计有害物浓度［ｍｇ／ｍ３】 如果一年的运转时问为ｔ ａ，可利用ｔ“ｔ ｉＴｌａｘ求出一年需更换吸附器的次数。 另外，如果吸附器更换费为Ｐｆ（元），一年的滤材更换费用下式表示ｐ，：！旦（元）ｆＭ．（６。４）式中Ｑ为处理风量。６．３具有空气吸附段的空气处理系统和传统空调系统的经济比较如第四章所述，在传统空调系统中加入吸附段会带来一系列的问题，如设备投资 费用的增加，空调机组大约要加长５００ｍｍ，还有系统的阻力将增加约几十Ｐａ，这将增加系统的运行费用，但设置了吸附段后，将大大地提高送风对污染物的稀释能力，硕｜‘论文室内窀气品质改善措施的研究所以在满足室内卫生要求的前提下可减少额外的新风量，从而降低了对室外空气进行冷却或加热的能耗。６．３．１所要增加的年度经费６．３．１．１初投资假设原空调机组总价格为ｃ，吸附段价格为Ｃ。ｆ（单位：元），吸附装置需要一个 中间段来放置，假设这个中间段的价格为Ｃ：，（单位：元），由于空调机组大约要加长５００ｒａｍ，可能会引起机房面积的增加，随着系统阻力的增大，原有风机的余压可能不够，这时就需要选择余压大一点的风机。这样，具有空气吸附段的系统比传统空调系统所增加的初投资如下式：．△Ｃ＝Ｃ可＋Ｃ口＋Ｖ＋ｄｒ￡口＋Ｃ疗２一Ｃ口ｌ‘（６．５））式中：ａｒｅ扩一机房所增加的面积（ｍ２）ｖ――所在建筑每ｉｎ２建筑面积价格（元／ｍ２） ｃｎｌ――传统空调系统中风机价格（元） Ｃｎ２――具有空气吸附段的系统中风机价格（元）ＡＲ：ＡＣｘ磐ｆ１＋ｆ１”一１由式（６．１），具有空气吸附段的空气处理系统所增加的年折旧率为：（６ ６） …’６．３．１．２运行费用由于空调系统阻力增大，送风的耗电量肯定要增加，以及吸附段自身的运行费用。 假设传统空调系统中风机的输入功率为Ｐ１（单位：ｋＷ），具有吸附段的系统中风机的输入功率为Ｐ２（单位：ｋＷ），系统一年的运行时问为、，则吸附段自身的耗电量（ＷＩ）为：彬＝（Ｂ一舅）－ｆ（ｋＷｈ）（６．７）假设吸附段的阻力为△Ｐ。ｒ（单位：Ｐａ），则具有吸附段的系统一一年送风用的耗电量，相对于传统空调系统，增加的部分（ｗ２）为：％：黑篓卫（ｋｗｈ）‘１０００）８．６（ ｒ／×３６００…“颅ｌ一论盅审内牵气晶厦改善拍藏的研究上式中符号意义同式（６．２）。 假设当地电费价格为每度∞元，荆具有吸附段的系统每年的运｛？费（ＡＷ）增加 （６９）ａ矿＝［ｃＢ一只，ｒ＋器ｊｘ。ｃ元，ｐ。：尝（元）６．３．１．３更换活性炭所需费用目前市场ｌ所生产的活性炭吸附器，一般使用年限为２年，用于净化室内空气的 活性炭蹙很少，且价格也不高．故可不必再生，直接进行更换。假设吸附秣的费用为ＰＡｆ（单位：元），系统一年的运行时州为ｔ，使用年限为ｔ ｍａｘ，则一年的更换费用（Ｐｆｘｆ）为： （６，ｌＯ）６．３．２新风量减少所能节约的能源由』二面理论分析可知．把室外空气中污染物浓度处理到同样的室内状惑点，具有 吸附段的空调系统需甍的新风量比传统空调系统要小，从而节约了能源。囡为采用增 加新风量柬改善室内空气质量，需将室外进来的空气加热或冷击｜Ｊ至室内需要的温度而 耗费大量能源。 虽然，馊用的新风量越少，就越显得经济，但实际上，并不能无限制地减少新风 量．确定新风量的依据主要有三个因素：①卫生要求：②补充局部排矾量：◎保持空 调房间的“正压”要求。瓣通过新风米降低警内有害物浓度只是为了满足室内的卫生 要求，因此，不能只根据有害物的浓度来定室内所需要的新风量。一般蜘定，空调系统中的新风占送风量的百分数不应低于１０％，如计算出来的新Ｍ量小足总肛ｌ量的ｌＯ％，也应按１０％来计算，以确保－＿巳生和安全。６。３．２。１在相同条件下，具有吸附段的空调系统相对于传统空调系统所能 节省的新风量由理论分析可知，将室内有害物浓度降低到满足室内卫生耍求的状态．传统空调 系统（Ｑ。ｃＴ）和兵有吸附段的空调系统（Ｑ㈣Ｆ）各自所需要静新风量如下：硕‘ｔ。论文室内卒气品质改善措施的酬究‰＝警ｃｍ３／ｈ，Ｑｏ”：―Ｑ―．，ｃ―－――（Ｑ了．，．－ｃ＿－＿Ｇ―）―／（―Ｉ－一１７）（ｍ３／ｈ）Ｌ―Ｌ０（６．１１）（６．１２）则在同样的室内和室外条件下，将室内有害物处理到同样的限值浓度，具有吸附 段的空调系统相对于传统空调系统所能节约的新风量就要分为以下几种情况来讨论： （１）ＱＯＣＴ＜１０％Ｑｓ；ＱｏｘＦ＜ＩＯ％Ｑ。 则根据新风量不足总风量的１０％时，按１０％计，所以两个系统所需要的新风量 都为１０％Ｑｓ。所以这种情况下，具有空气吸附段的空调系统不节约新风能量。则传统空调系统所需要的新风量为Ｑ０”２望≤｛警，而具有吸附段的空调系统所需要的新风量为１０％Ｑ。，所能节省的新风量为～（２）ＱｏｃＴ≥１０％Ｑ；：ＱｏｘＦ＜１０％Ｑ。△Ｑ～Ｇｃ－（Ｇｃ－Ｇ）Ｃ一ｎ ３ｍ（，Ｑ％Ｏ ）１｝／ Ｃ』…（６．１３）则传统空调系统所需要的新风量为Ｑｏ”２垒￡掣，而具有吸附段的窄（３）ＱｏｃＴ－＞１０％Ｑ；；Ｑｏｘｖ－，１０％Ｑ；调系统所需的新风量为Ｑｏ。＝ＱＣ一（ｇＣ―Ｇ）／（ｉ一玎）Ｃ―Ｃｏ。具有吸附段的空调系统相对于传统空调系统所节省的新风量为妒氅旦一堡￡二！璺！一Ｇ）／（１－ｖ）Ｃ―Ｃ．２踹Ｃｏ（Ｃ一）（１一柙）ｃ珈…．㈣ 。一、…“６．３．２．２处理每立方米新风所需能量假设室内和室外焓值（单位：ｋＪ／ｋｇ）分别为ｉＮ和ｉｗ，则每ｋｇ／ｓ新风的负荷为 Ｑｘ觑（单位：ｋＷ）＝ｉｗ―ｉＮ，设此时空气密度为ｐ １ｋｇ／ｍ３，则每ｍ３／ｈ新风的负荷为－Ｐ３ｌ６＂ｏｏＱ班ｋｗ。设制冷机组夏季的平均性能系数为￡，，则系统在夏季处理ｌｍ３新风所需塑．！二丝兰窒宣！墨曼堕墼董堂堕塑型型――――――――――――――――――――一的用电量为ｕ。＝夏Ｐ面／磊Ｑｘｓ．ｉ。冬季供热时，热源可有多种方案，我们这罩讨论两种情况，一种是风冷热泵，假 设冬季风冷热泵的平均供热性能系数为￡ｈ，而冬季每ｋｇ／ｓ新风的负荷为ｅ，ｆｄ（单位： ｋＷ）＝ｉＮ－－ｉ、ｖ，设此时空气密度为Ｐ ２ｋｇ／ｍ３，则风冷热泵机组在冬季处理Ｉｍ３新风所需的用电量为ｕ：＝耍，０顶２＂泛Ｑｉｘｓ＜ｔ。还有一种是蒸汽提供热量，假设蒸汽在对应温度下的气化潜热为ｒｋＪ／ｋｇ，则所需要的蒸汽量Ｇ’（单位：ｔ／ｈ）为：Ｇ 如果系统每天运行ｈ小时，夏季运行ｔ１天，冬季运行ｔ２天，当地每ｋＷｈ电费为 ｕ元，每ｔ的蒸汽费用为‘元（注：如没有蒸汽费用，可设ｔ＝０）。则具有空气吸附 段的空调系统每年处理新风较传统空调系统所能节约的费用（Ｊ）为： ｌ，＝（Ｕｌ?ｆｌ＋ｕ２?，２）一ＡＱ?ｈ?∞＋Ｇ’－ｈ?，２?亏（元）（６．１５）６．３．３经济比较通过以上的计算，每年总增加的费用为ＡＣ＋△∥＋Ｐ，，而每年节约的费用为Ｊ， 则可以通过量化指标清楚地看出具有吸附段的空调系统是否节能、省钱。 为了方便暖通空调设计人员更方便的得出具有空气吸附段的空调系统是否更加 经济，用ＶｉｓｕａｌＢａｓｉ}