摘要：本文以實驗室客廳為 研究 對象，以二氧化碳為代表性污染物，通過單送風、單排風、送風+排風工況，研究二氧化碳為氣體在通風狀態(tài)下濃度變化 規(guī)律 ，并依據(jù)二氧化碳為的通風換氣狀態(tài)下的濃度曲線和稀釋通風方程原理，模擬出甲醛的濃度變化曲線，找到甲醛在通風換氣狀態(tài)下的微值濃度的變化規(guī)律。

關鍵詞：二氧化碳 排污效能 稀釋通風 曲線模擬

隨著化學 工業(yè) 的 發(fā)展 和生活設施的 現(xiàn)代 化，由燃料燃燒及建筑裝修等生產(chǎn)工藝的途徑排入空氣中的甲醛逐年增加，尤其在室內(nèi)裝修熱的當今，室內(nèi)甲醛的污染已引起人們的極大關注。

甲醛(HCHO)又稱蟻醛，是無色有強烈刺激性氣味的氣體，分子量30.3，對空氣的比重為1.06，易溶于水和乙醇。水溶液的最高含量可達55%。甲醛的污染源很多，污染濃度也較高，是室內(nèi)的主要污染源之一。 自然 界中的甲醛背景值很低，城市空氣中的年平均濃度大約是0.005~0.01mg/m3，一般不超過0.03mg/ m3。

甲醛對人體健康的 影響 主要表現(xiàn)在嗅覺異常、刺激、過敏、致突變、肺功能異常、免疫功能異常等方面，而個體差異很大。當甲醛濃度在0.06~0.07mg/m3(0.05~0.06ppm)時，兒童發(fā)生氣喘病[1];當濃度在0.12~1.2 mg/m3(0.1~1ppm)時，能致使肝功能、肺功能異常、免疫功能異常。

現(xiàn)有室內(nèi)甲醛的測定 方法 有比色法，滴定法等，但其測定步驟繁瑣，測試誤差較大。故本文采用二氧化碳(co2)氣體濃度測定，進行模擬 分析 甲醛的排污效能。

1 co2的排污效能實驗

CO2是最為人們熟悉的氣體，是評價室內(nèi)和公共場所環(huán)境空氣衛(wèi)生質(zhì)量的一項重要指標。

本文以CO2氣體為研究對象，通過對住宅中客廳的單送風、單排風和送風+排風實驗，找到CO2氣體濃度變化規(guī)律。

本實驗采用酒精爐，通過酒精膏的燃燒，釋放出一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)，進行室內(nèi)CO2氣體釋放的人工模擬。CO2濃度的測定儀器為testo400型氣體濃度測試儀。

該實驗以客廳為研究對象，客廳放置酒精爐，該設備作為CO2氣體主要發(fā)生源，酒精爐附近設有風扇，攪動空氣，使室內(nèi)污染物分布均勻。氣體探頭布置點高度距地面0.5m，為保證測得的數(shù)據(jù)具有代表性，布置點應和污染源、墻體、排風口和送風口均有一定的距離[2]，具體布置詳見客廳實驗布置圖1。

圖1 客廳實驗布置示意圖(單位：mm)

室內(nèi)1人靜坐，作為CO2氣體部分發(fā)生源，并讀出數(shù)據(jù)(酒精膏燃燒時每隔2分鐘讀數(shù)，通風時每隔5分鐘讀數(shù))。點燃酒精爐內(nèi)的酒精膏，在酒精膏滅火時刻(第20分鐘)，開始通風實驗。本實驗中的風量采用先測流速再 計算 風量的方法來求得，測定儀器為testo425風速溫度儀。

其計算公式為：

(1-1)

式中：L—風量，m3/h;

—管道內(nèi)空氣平均流速，m/s;

F—管道橫斷面面積，m2。

實驗的狀態(tài)參數(shù)為室內(nèi)溫度10.0℃~15.6℃，相對濕度在60%~68%之間，室外風速為0.8~1.7m/s。對大氣污染物的測定，在同一區(qū)域的室外設置1~2個對照點。測得大氣中的CO2濃度為352~371ppm，CO濃度為0.3~0.7ppm。

酒精膏滅火后進行通風所記錄的數(shù)據(jù)見表1

表1 不同工況和時刻的CO2濃度表(ppm)

工況\時刻	20	25	30	35	40	45	50
A	1083	1048	856	725	619	544	505
B	946	930	746	629	600	617	568
C	1376	1108	912	812	704	637	596
工況\時刻	55	60	65	70	75	80
A	469	447	435	421	406	398
B	583	548	554	500	500	496
C	554	525	497	472	468	467

將表1的數(shù)據(jù)繪成曲線圖，見圖2。

圖2 不同工況下CO2濃度變化曲線

2 甲醛的排污效能模擬

客廳尺寸：4.9×3.0×2.4(m3)，室內(nèi)鋪設一人造板材N，尺寸為4.9×3.0×0.02(m3)，N釋放出甲醛，板材N為A級木質(zhì)板材[3][4]，裝飾3個月后，甲醛散發(fā)率為0.06 mg/(m2.h)，客廳的甲醛初始濃度為0.3 mg/m3，大氣中的甲醛濃度為0.01625mg/m3。

根據(jù)全面通風稀釋方程[5]：

(2-1)

C—室內(nèi)的污染物濃度，(g/m3)

C0—送入的空氣污染物濃度，(g/m3)

Qp—污染物的發(fā)生量，(g/s)

VV—房間的通風量，(m3/h)

Vr—房間的容積，(m3)

τ—時間，(s)

Ci—室內(nèi)的污染物初始濃度，(g/m3)

當τ→∞時，式(2-1)可寫成：

(2-2)

上式表明，當經(jīng)過很長的時間后，室內(nèi)的污染物的濃度與室內(nèi)的初始濃度Ci無關，為一定值。式(2-2)為穩(wěn)定狀態(tài)的稀釋方程。

對客廳進行單送風、單排風和送風+排風實驗，通風量為140 m3/h，客廳的容積為4.9×3.0×2.4=35 m3，換氣次數(shù)n=4。由式(2-1)和(2-2)得甲醛穩(wěn)定狀態(tài)的濃度為0.02171 mg/m3，穩(wěn)定時間為τ=60分。

表2 不同工況和時刻的CO2濃度變化率表(%)

工況\時刻	20~25	25~30	30~35	35~40	40~45	45~50
A	5.12	28.11	19.18	15.52	10.98	5.71
B	3.55	40.89	26.00	6.44	+3.78	10.89
C	29.48	21.56	11.00	11.88	7.37	4.51
工況\時刻	50~55	55~60	60~65	65~70	70~75	75~80
A	+5.27	3.22	+1.76	2.05	2.20	0.88
B	3.33	7.78	1.33	12.00	0.00	0.89
C	4.62	3.19	3.08	2.75	0.44	0.11

根據(jù)稀釋方程和表2中的CO2濃度變化規(guī)律，可模擬出甲醛的濃度變化值，見表3

表3 不同工況和時刻的甲醛的模擬濃度變化表(mg/m3)

工況\時刻	20	25	30	35	40	45	50
A	300	285.58	206.42	152.41	108.7	77.78	61.7
B	300	290.16	176.86	104.82	86.98	97.45	67.27
C	300	217.92	157.89	127.26	94.18	73.66	61.10
工況\時刻	55	60	65	70	75	80
A	46.86	37.79	32.84	27.07	20.87	18.38
B	76.5	54.94	58.63	25.38	25.38	22.91
C	48.24	39.36	30.78	23.12	21.89	21.57

※ 注：上表中(A)為單送風工況;(B)為單排風工況;(C)為送風+排風工況。

表4 室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量甲醛評價指標(mg/m3)[6]

污染物	一級	二級	三級	備注
甲醛	0.04	0.08	0.12	8h平均

圖3 不同工況下甲醛濃度變化曲線

在圖3中對照表4可以看出，三種工況都能使客廳達到較好的住宅空氣品質(zhì)，在10分鐘之前，送風+排風工況的效果最佳，甲醛的衰減率較大，單排風工況和單送風工況的甲醛衰減率較小。在14分鐘時刻，單排風最先達到三級空氣品質(zhì)，但其過度到二級品質(zhì)的時間較長，在16和19分鐘時刻，送風+排風工況和單送風工況分別達到三級品質(zhì)，經(jīng)過7分鐘的時間，單送風工況和送風+排風工況分別達到二級品質(zhì)。從23分鐘時刻開始，單排風工況下的甲醛濃度均高于單送風工況和送風+排風工況的甲醛濃度，送風+排風工況和單送風工況的甲醛濃度都近似相等，保持一致的變化趨勢。大約在40分鐘時刻，單送風工況和送風+排風工況達到一級住宅空氣品質(zhì)，單排風工況則要在48分鐘時刻達到一級住宅空氣品質(zhì)。

根據(jù)穩(wěn)定濃度方程和甲醛濃度模擬曲線，當風量為70 m3/h，n=2，穩(wěn)定濃度為0.02717 mg/m3，穩(wěn)定時間為2小時;當風量為35 m3/h，n=1，穩(wěn)定濃度為0.03809 mg/m3，穩(wěn)定時間為4小時;當風量為17.5 m3/h，n=0.5，穩(wěn)定濃度為0.05993 mg/m3，穩(wěn)定時間為8小時?？梢姡攏=1時，客廳內(nèi)甲醛的穩(wěn)定濃度為0.03809 mg/m3，小于甲醛一級空氣品質(zhì)指標限值0.04 mg/m3。所以，當最小風量為35 m3/h，換氣次數(shù)為1次時，客廳可以達到住宅一級室內(nèi)空氣品質(zhì)。

因此，在現(xiàn)有的室內(nèi)空氣指標條件下，客廳鋪設A級人造板材，其甲醛的散發(fā)率為0.2123 μg/s時，機械通風的最小風量為35 m3/h，換氣次數(shù)為1次/時，經(jīng)過4小時的通風，可以達到室內(nèi)甲醛一級空氣品質(zhì)。

3 結(jié)論

因人造板材釋放甲醛的過程是一個持續(xù)的過程，而且釋放量受室內(nèi)溫度、濕度等室內(nèi)環(huán)境因素和材料性質(zhì)等內(nèi)在因素的 影響 ，并隨著季節(jié)和氣溫的變化而變化，會長期影響著室內(nèi)環(huán)境[7]。如果要使客廳維持在室內(nèi)甲醛一級空氣品質(zhì)狀態(tài)，風機的最小風量應設定為35 m3/h且須保持常開。

本文選用蘇州某電訊電機制造有限公司生產(chǎn)的85FJL2型號工頻離心風機，性能參數(shù)：電壓220V，頻率50Hz，輸入功率30W，電流0.15A，轉(zhuǎn)速2200r/min，風量0.6m3/min，靜壓50pa。該風機符合上述額定風量要求，

在風機24小時常開狀態(tài)下，能保持室內(nèi)一級空氣品質(zhì)狀態(tài)。風機常開的耗電量為0.72度/天?？梢姡淠芎男?， 方法 簡單、易行，具有現(xiàn)實意義。

對于室內(nèi)其它污染物(如CO和VOC等)，如果假設其發(fā)生量為一定值，那么，通過單送風、單排風或送風+排風，均可降低室內(nèi)該污染物的濃度，并且最終都將穩(wěn)定在“穩(wěn)定濃度”。如果要 分析 每一種工況下的濃度衰減速率和衰減過程，考慮其濃度值很小，實驗測量誤差較大，故都可采用CO2作為代表性污染物，通過CO2的通風換氣 規(guī)律 模擬出該污染物的濃度值，找到該污染物在通風換氣狀態(tài)下的微值濃度的變化規(guī)律。

參考 文獻 ：

1.董勝璋，張志勇，蔡承鏗等. 工業(yè) 區(qū)大氣污染對兒童肺功能影響的 研究 . 健康與環(huán)境. 1999.3.16 (2)：71~73

2.王智偉，等.建筑環(huán)境與設備工程實驗及測試技術.北京： 科學 出版社，2004.2

3.GB18580—2001. 《室內(nèi)裝飾裝修材料—人造板材及其制品中甲醛釋放限量》.

4.衛(wèi)生部. 《木質(zhì)板材中甲醛衛(wèi)生規(guī)范》. 2000 .1

5.陸亞俊，馬最良等，《暖通空調(diào)》， 中國 建筑工業(yè)出版社，2002. 6

6.周中平 趙壽堂等 《室內(nèi)污染檢測與控制》 化學工業(yè)出版社 2002.5

7.曾海東，等. 用密閉小室測定建材VOC的散發(fā)特性. 清華大學學報( 自然 科學版)2004. 44 (6).