室内颗粒物浓度变化特征及污染控制策略研究

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导师姓名
樊越胜
学科专业
供热  供燃气  通风与空调工程
文献出处
西安建筑科技大学   2013年
关键词
室内空气品质论文  颗粒物论文  通风稀释论文  空气过滤论文
论文摘要

在大气污染日益严重和室内污染物日益增多的今天,室内空气品质受到人们强烈的关注。由于绝大多数人70%~90%的时间是在室内度过的,美国疾病控制中心经研究发现室内空气污染对人体的危害超过室外污染。同时,有人认为室内颗粒物污染占整个室内空气污染的76%,室内颗粒污染物对人体健康构成严重威胁。因此,对室内颗粒物浓度变化特征分析以及控制室内颗粒污染物浓度已成为暖通空调领域急待解决的问题。本文通过理论推导,详细探讨了室内颗粒污染物浓度的变化特征以及各因素对室内颗粒物浓度的影响,包括室内颗粒物初始浓度值、新风量、换气次数、渗透风量、过滤器效率等;采用线性回归模型,结合室内外浓度关系曲线以及室内浓度随时间的指数拟合曲线,对西安市某普通办公房间室内颗粒排放源及室内颗粒物浓度变化特征进行理论研究;最后提出室内颗粒物污染的控制策略。通过分析可得以下结论:(1)室内初始浓度C0>室内稳定浓度C∞时,室内颗粒物浓度呈现“白天低夜间高”的趋势;当C0<C∞时,室内颗粒物浓度呈现“白天高夜间低”的趋势;当C0=C∞时,空调系统室内颗粒物浓度值保持在初始浓度值C0不变。(2)对于室内无发尘源的自然通风房间,I/O比随换气次数的增大而增加,且PM10与PM2.5的I/O比都小于1,表明室内污染源主要来自室外;由于PM2.5在室内的沉积率小于PM10,计算结果表明PM2.5的I/O比大于PM10。当换气次数n由1h-1增加至6h-1时,PM10、PM2.5的I/O比分别由0.50、0.71增加至0.86、0.94,增加了72%、32.4%。可见,增大换气次数对PM10的I/O比增加较为明显,而对细颗粒物PM2.5的I/O比影响要小于PM10;若继续增大房间换气次数,则I/O比变化趋于平缓。(3)结合颗粒物质量平衡方程、室内外监测浓度线性拟合曲线及室内浓度随时间的指数拟合曲线,对西安市普通办公房间室内颗粒排放源进行理论研究;结果表明:对于一般办公房间,室内PM10的平均发尘量为7.93~12.48mg/h,室内PM2.5的平均发尘量为2.89~4.08mg/h。通过与室内浓度变化的指数拟合曲线相比较,验证了计算结果的正确性。(4)通过数值计算表明,靠通风稀释室内颗粒物浓度是有限的,应结合空气过滤器进行室内颗粒污染物控制;通风空调过滤系统从控制室内颗粒物污染角度存在一个最小换气次数。因此,在空调系统设计中,还应从改善室内空气品质、控制室内颗粒物浓度的角度来校核换气次数。

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摘要

ABSTRACT

主要符号表

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 颗粒物对人体危害

1.3 颗粒物研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 课题研究内容及意义

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究意义

2 室内颗粒物质量浓度模型

2.1 理论基础

2.1.1 影响室内颗粒物浓度的因素

2.1.2 模型假设

2.2 不同通风模式下室内颗粒物质量浓度变化模型

2.2.1 一次回风空调系统

2.2.2 新风加风机盘管系统

2.2.3 自然渗风空调系统

2.2.4 通风无过滤空调系统

2.3 室内颗粒物浓度的影响因素

2.3.1 室内颗粒物初始浓度值影响

2.3.2 渗透风量的影响

2.3.3 新风量的影响

2.3.4 换气次数的影响

2.3.5 过滤器效率的影响

2.4 参数值的确定

2.4.1 室外颗粒物浓度值

2.4.2 初始浓度值

2.4.3 室内发尘量

2.4.4 颗粒物穿透率

2.4.5 颗粒物沉降率

2.4.6 渗透换气次数

2.5 本章小结

3 室内颗粒物浓度的动态变化

3.1 机械通风系统

3.1.1 空气过滤

3.1.2 通风稀释

3.2 室内外颗粒物浓度相关性分析

3.2.1 机械通风系统

3.2.2 自然通风系统

3.3 实验分析

3.3.1 采样地点

3.3.2 实验设备及方案

3.3.3 相关参数

3.3.4 理论与实验

3.4 本章小结

4 各因素对集总参数模型的影响

4.1 空调运行时段

4.1.1 室外颗粒物影响

4.1.2 新风比影响

4.1.3 换气次数的影响

4.1.4 过滤器效率的影响

4.1.5 颗粒物沉降率的影响

4.2 空调系统关闭时段

4.2.1 室外颗粒物浓度的影响

4.2.2 渗透风量的影响

4.2.3 颗粒物沉降率的影响

4.2.4 颗粒物穿透率的影响

4.3 本章小结

5 颗粒物污染控制策略

5.1 通风控制

5.1.1 室内通风

5.1.2 新风控制

5.1.3 换气次数

5.2 过滤控制

5.2.1 空气过滤

5.2.2 最小换气次数

5.2.3 新风比对主过滤器影响

5.2.4 换气次数对主过滤器影响

5.2.5 过滤器效率匹配

5.2.6 过滤器选型理论分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

硕士期间研究成果

硕士期间参与的科研项目

致谢

参考文献

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