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居住建筑室内颗粒态污染物及其输运规律的实验研究

余俊伟  
【摘要】:随着经济的发展,居住建筑室内外的颗粒物污染越来越严重,然而人有50%的时间在居住室内度过,很容易受到室内颗粒物对健康的威胁。目前居住建筑室内颗粒物浓度尤其是数量浓度数据比较匮乏,因此了解室内颗粒物污染状况是首要一步。此外,由于颗粒物的输运规律随粒径和换气次数而变化,因此掌握颗粒物穿透率、沉降率、再悬浮随粒径和换气次数的变化规律对控制室内颗粒物有非常重要的意义。本文首先通过问卷调查,获取了居住建筑的布置特点、室内颗粒物散发特点以及影响其输运规律的因素;再者,选择11户典型住宅进行自然和渗透工况的测试,获取室内外颗粒物数量浓度、室内外浓度比(I/O)和渗透系数随粒径变化的特点;最后,选取真实房间进行实验测试,研究颗粒物沉降率、穿透率、再悬浮量随粒径和换气次数的变化规律,得到如下主要结论:(1)人在居住建筑室内的停留时间有所延长,仍有53%的人每天在住宅中的时长超过10小时。人们越来越关注室内颗粒物污染,但缺乏量化的认知,在新风机或空气净化器的使用上存在不合理性;(2)西安市冬季室内外PM_(10)和PM_(2.5)的平均浓度均超世界卫生组织标准,室内外颗粒物主要以细颗粒为主(直径1.0μm),数量级可达10~7粒/m~3,不同粒径段所占比例有差异,PM_1占PM_(10)的比例超过60%;(3)自然工况下,粒径小于0.5μm和大于8.0μm的粒子平均I/O比大于1,0.5~8.0μm之间的粒子I/O比小于1,且随粒径的增大先稳定后减小再增大,2.5~5.0μm范围内出现最低值;PM_1的平均I/O比大于1,而PM_(2.5)和PM_(10)的平均I/O比小于1;数量渗透系数F随粒径的增大先减小后增大再减小,0.5~1.0μm范围内出现最大值;质量渗透系数为:F(PM_(10))F(PM_(2.5))F(PM_1),室内外相关性为:R(PM_(10))R(PM_(2.5))R(PM_1)(4)渗透工况下,粒径小于8.0μm的粒子平均I/O比小于1,而大于8.0μm的粒子I/O比则大于1,且随粒径的增大先减小后增大,0.5~2.5μm范围内出现最低值,PM_1、PM_(2.5)和PM_(10)的平均I/O比均小于1;数量渗透系数F随粒径的增大而先增大后减小,直径0.3μm处出现最大值,且质量渗透系数为:F(PM_(10))F(PM_(2.5))F(PM_1),相关性为:R(PM_(10))R(PM_(2.5))R(PM_1);(5)沉降率随粒径的增大呈现波动上升,换气次数对2.5μm以下的颗粒物影响比较大,但对2.5μm以上的颗粒物几乎没有影响;小颗粒对室内气流的稳定性敏感度较高,稳定工况对小于1.5μm颗粒物的沉降有抑制作用,颗粒物的密度对颗粒物的沉降有影响,密度越大沉降率越大;小功率电器散发的热量对颗粒物沉降率几乎没有影响。(6)再悬浮是不能忽略的室内源,其散发量随粒径的增大而减小,当室内颗粒物浓度大于0.5×10~3粒/cm~3时,细颗粒物会发生凝并现象;颗粒物通过窗户缝隙的渗透需要考虑其在缝隙内的惯性损失,窗户的横竖比例对穿透率的影响并不明显。


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