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室内空气品质的改善及净化技术的应用
作者:管理员    发布于:2016-11-11 13:29:09    文字:【】【】【

  SARS的肆虐使人们对室内空气的卫生和健康环境提出了更高的要求,研究表明在家庭和办公区内的空气污染程度远远高于室外。病毒及细菌可以通过呼吸、皮肤以及黏膜进人我们的身体内,所以65到75的感染和过敏症状几乎都是由以上途径人和人相互传染上的。人们往往关注于大楼内的空调系统制冷制热能力而忽略了对影响人体健康有着关键联系的室内空气品质(1AQ)问题。室内的挥发性有机物(V0C),悬浮微生物是造成居住和办公环境空气品质下降的元凶。新风通风换气次数不足,没有充足的室外新鲜空气稀释室内污染的空气,从而导致了室内空气进一步恶化。因此关注公共健康,不断提高室内空气品质,为公众提供健康、安全、舒适的生活生产环境,便成为后SARS时期我们所应积极投入的研究方向。

  1室内空气污染的分析在一天的生活中,人们停留在室内的时间超过了全天的80.污染源产生的污染物对健康的影响随室内环境不同(如室内容积、通风量、自然清除等)而不同。室内空气的污染物按照其构成可分为以下几种:民用建筑中悬浮的微粒粉尘主要为烟雾(香烟、炊烟中的颗粒)。包括燃烧产生的可吸人性微粒,C0、氮氧化物、502等。

  包括细菌、病毒、霉菌等,是引起呼吸道疾病以及室内空调疾病的直接的原因。

  包括甲醛、苯,甲苯、乙醇、氯仿、厨房中的油烟和香烟中的烟雾等有机蒸气,其中某些具有致癌性。

  室内空气污染物一般情况下不会超标,短期内人体不会有明显的反应,但是由于室内空气污染物种类较多,污染源各异,因此可能会产生复杂的协同作用,以至能够对人体造成长期且持续的危害。表1是几种主要室内空气污染物的来源以及对人体的影响:☆李涛,男,1977年11月生,硕士研究生表1几种主要空气污染物对人体的彩响化学污染物对人体的影响主要来源甲醛HCHO呕吐,刺激眼睛,头痛,头晕,癌病,呼吸系统刺激,导致贫血家具,地毯,合成板,夹板,以及保温材料一氧化碳CO头痛,呕吐,疲劳香烟,厨房油烟苯及其聚合物(:迟6头晕,鼻腔刺激,头痛油漆,合成材料,印刷品,墨水甲苯c7h8头晕,鼻控刺激,头痛,中毒油漆,溶剂,磨光剂,汽车尾气,干洗溶剂碳化氢,碳氢化合物HC头晕,头痛汽油,燃料,油脂,壁炉气雾剂刺激眼睛,头痛,头晕定型发胶,除臭剂微粒,灰尘刺激眼睛,刺激呼吸道及肺,咳嗽香烟烟雾,壁炉,烧烤,烹饪臭氧3对肺细胞产生刺激及损害打印机、复印机、电子空气净化器氡Rn使人机体免疫力下降,甚至诱使细胞发生癌变土壤、岩石、水、天然气、建筑砖石材料二氧化碳co2对脑脊髓神经产生强烈的刺激作用,高浓度时呼吸困难人新陈代谢,燃烧碳化合物呼吸困难,头晕,头痛,刺激眼睛及呼吸道混凝土防冻剂,人体代谢产物,添加剂,增白剂生物性气溶胶病毒载体降低人体免疫力体液,有机挥发物,燃烧产生的烟表2环境质置分级标准分级特点。

  清洁适宜于人类居住未污染各环境污染要素的污染物均不超标,人类正常生活轻度污染至少有一个环境污染要素的污染物超标,除了敏感者之外,一般不会发生急慢性中毒中度污染一般有23个环境污染要素的污染物超标,人群健康明显受害,敏感者严重受害重度污染一般有34个环境污染要素的污染物超标,人群健康严重受害,敏感者可能死亡。

  表1中的几种污染物是现代建筑中常见的污染物,它们是建筑内各种异味的主要根源,决定了人们对空气的新鲜度的感受,影响了对室内空气品质的可接受性。因此对上述室内污染物的控制是对通风空调技术提出的严峻挑战。

  2室内空气品质的评价及标准室内污染物种类繁多,它们当中有的会引起人体某种不愉快的感觉,有的被认为对健康造成一定程度的损害,还有一些其特性目前还不为人类所认识。如此种繁多的污染物其存在是造成室内空气品质不良的重要原因。

  2.1室内空气品质的评价目的掌握室内空气品质状况和变化趋势,以开展室内污染的预测。

  评价室内空气污染对健康的影响,以及室内人员接受的程度,为制订室内空气品质标准提供依据。

  弄清污染源(如建材、涂料)与室内空气品质的状况关系,为建筑设计、卫生防疫、控制污染提供依据。

  室内空气品质的评价方法直接用室内污染指标来评价室内空气品质的方法称为客观评价。涉及到室内空气品质的低浓度污染物太多,因此需要选择具有代表性的污染物作为评价指标,来全面、公正地反映室内空气品质的状况。考虑到不同等级的环境质量引起的环境效应(主要考虑主观评价)。等级划分基准通常可表2.由于室内环境中的污染物浓度很低,短期内对人体健康不会有明显作用,从环境质量指数法来说,一般以分指数及综合指数来判定室内空气品质等级,见表3.利用人自身的感觉器官进行描述和评判工作。

  表3空气品质等级综合指数室内空气品质等级等级评价矣0.49I清洁0.5-0.99n未污染1.0-1.491轻度污染1.5-1,99IV中度污染2.0V重度污染主观评价主要有两个方面工作。一是表达对环境因素的感觉;二是表述环境对健康的影响。室内人员对室内环境接受与否是属于评判性评价:对空气品质感受程度则属于描述性评价。美国ASHRAE标准62-1999VentilationforAcceptableIndoorAirQuality中这样定义可接受的室内空气品质:“空气中没有已知的污染物达到公认的权威机构所确定的有害浓度,且处于该环境中的绝大多数人(>80)没有表示不满。”但是丹麦学者FANGER提出:“品质反映了满足人们要求的程度”。人们满意的空气环境就是高品质,反之,就是低品质。此定义仅着眼于主观评价,有一定缺陷,例如人们并不能立即感觉到环境空气中的放射性微粒并对此表示不满。

  为了控制室内污染,切实提高我国的室内空气质量,在借鉴国外相关的指标和标准的基础上,结合我国的实际情况,国家质检总局、卫生部、国家环保总局发布了室内空气质量标准,见表4. 3改善室内室气品质的途径为从暖通空调的角度来看,造成SBS(SickBuildingSyndrome艮P“病态建筑综合症”)的原因主要可以归纳为三条:表4室内空气质置标准w序号参数类别参数单位标准值备注温度夏季空调冬季采暖相对温度夏季空调物理性冬季采暖空气流速夏季空调冬季采暧新风量二氧化硫S02 1小时均值二氧化氮no2 1小时均值一氧化碳CO 1小时均值二氧化碳co2日平均值1小时均值臭氧3 1小时均值化学性甲醛HCH0 1小时均值苯(:疋6 1小时均值甲苯c7h8 1小时均值二甲苯C8Hw 1小时均值苯并芘B(a)P日平均值可吸入颗粒PM1C日平均值总挥发性有机物TV0C 8小时均值生物性菌落总数cfu/立方米依据仪器定放射性Bq/立方米年平岣值新风量要求兵标准值,除温度、相对湿度外的其它参数要求标准值通过对以上情况的分析可知改善IAQ要做到标本兼治。因此我们可以从以下几个方面着手:控制污染源,合适的新风,提高空调系统的净化能力,控制室内污染物的产生与室外污染物的进入是改善IAQ的根本,改进HVAC系统的设计和提高后期系统运行管理则是提高IAQ的保证。

  监控室外空气状况,对室外引人的新风系统应进行清洁过滤处理。提高过滤效果,超标时能及时对其进行控制。

  对复印机室和打字室、餐厅、厨房、卫生间等产生污染源的地方进行处理,避免建筑物内的交叉污染。必要时在这些地方进行强制通风换气。

  严格控制含有较重污染物的建筑装饰材料的使用,尽量使用无污染或低污染的建筑装饰材料,减少污染物的散发。

  液滴和灰尘是细菌传播的重要途径。定期清洗或及时更换空调系统中易污染的部件,如过滤器、热交换器、消声器等,防止污染物的沉积。多种含碳的物质均是霉菌的营养源,并且应及时排除冷凝水,防止孳生微生物。

  适合的新风及换气次数选择合理的新风量和换气次数,维持建筑物内合理的压力分布,保持室内空气的清洁卫生及合理的通风换气效果a为通风换气对室内烟气粒子浓度的影响:可见9分钟发烟时段所产生的烟气量在通风环境下10分钟后即可得到有效的减少,通风换气为控制烟尘发生源的有效的手段,能够减小烟雾粒子在室内的凝聚沉降作用,有利于室内空气品质的提高。

  合理组织室内气流,保证通风气流能达到所确定的工作区。

  强调对微生物污染的控制,提篼空调系统的净化能力,控制建筑物室内的温湿度以减少微生物的生长,充分利用自然通风提高室内的换气效果和降低能耗。

  在系统投人运行后,应有专人负责管理与维护。定期对系统进行检测和维护,控制室内通风和温湿度及污染物,保证系统在设计要求下运行。

  保证空气处理机组和风机盘管机组的清洁及空气处理机房的卫生是必须的。及时清洗机组的过滤器,防止被过滤器拦截下来的带有致病微生物的灰尘再次进人系统和空调房间。有些运行中的集中空气处理机房由于管理不善,常有许多杂物堆放在里面,经常不打扫,造成有许多垃圾和灰尘堆积,致使机房本身就是一个致病微生物的发源地。故对机组过滤器的及时清洗和空调机房的卫生维护管理是防灭菌的一个重要前提。

  4用于改善室内空气品质的新技术传统的空气净化技术仍然是改善室内空气品质、增强空调净化功能的主要手段,而新技术作为辅助手段也日益突显其重要地位,为改进空调净化设备的性能提供了有效的技术支持。新技术的核心理念既是对有害病菌及气体进行吸附和分通风换气对室内烟粒子的影响(发烟时段为0~9分钟)解。如紫外线灭菌,光触媒催化灭菌,臭氧灭菌,活性碳吸附、静电吸附等。

  光触媒某些纳米级尺度的半导体粉末,受紫外光照射时,原子的外层电子(价带电子)跃迁到导带,价带缺了电子,产生具有强氧化能力的正电空穴,而导带出现了具有强还原能力的电子,形成具有高能量的“电子一正电空穴对”,它们与周围的02、H20等反应,生成具有强氧化性的超氧02和自由基H,它们可以与碳氢化合物反应使其降解,也可以杀死微生物,抑制病毒活性,其氧化能力强于负离子,比活性碳更具吸附能力。可以有效的清除环境中的不良味道,欧美权威试验室曾测定,每平方厘米的光触媒其脱臭能力是活性碳的150倍。是一种发展前途的净化材质。

  用高压放电等方法可在常温常压下获得非平衡等离子体,大量高能电子的轰击,产生r和0H-等活性粒子,可以用以处理(NOx,SOx,VOCs等)毒害气体,离子群中性能活跃的氢氧根离子与这些有害物质进行剧烈的化学反应,终使有机物分子降解为C02、H20等无害物质。

  活性炭纤维(ACF)与传统活性炭相比,活性炭纤维的比表面积范围大(700~2500m2/g),吸附微孔直接暴露在纤维表面,吸附能力强,尤其是低浓度下的吸附能力;吸附和脱附速率快,和传统活性炭相比,活性炭纤维吸附容量大1~1倍,吸附速度快1倍,可以制备出具有去污、抗菌作用更强的净化材料,这些材料在当前是具有很好应用前景的净化材料。将猛/铜或者银/镜添加在活性炭纤维上可有效地去除硫化氢等室内有害气体并有抗菌作用。

  近,研究发现用银、铜、铂和二氧化钴作催化剂,与含铝、镁、硅无机粘合剂制成的涂料、具有良好的自洁性能,可长期有净化效力。含银、铜催化剂的涂料具有良好的抗细菌、真菌和藻类的效果,可以催化分解氨气和硫化氢等臭气物质。

  紫外线杀菌并不是所有的灭菌手段都是积极有效的,紫外线及臭氧如超标会对人体产生负面影响,近期加拿大的SANUVOX在对以往紫外线的分析研究的基础上提出了新的灭菌技术:紫外辐射分为四个波长:UV-A,UV-B,UV-C以及UV-V.UV-C是短波辐射,研究表明这个波段的紫外辐射能破坏细菌和微生物的DNA链,令有害物质达到真正的“死亡”。臭氧的化学式是3,它对保护大气层,缓解温室效应起到非常关键的作用,但呼吸空气里的臭氧却能破坏对我们的肺泡组织,同时也对空调系统有腐蚀作用。EPA(美国环保署)和美国肺科学联合会强烈反对家用型的臭氧净化器,美国暖通空调及制冷协会ASHRAE规定空气品质中的臭氧应小于0.05PPm,美国职业安全及卫生管理局OSHA要求小于0.10ppm.紫外辐射的UV-V段可以强烈氧化空气中的化学有机物质以及异味,但其多余的副产品就是产生臭氧,SANUVOX研发的型紫外辐射管经设计将UV-V段设为初始段(约占10),然后经过后一级的UV-C段(约占90)的光解氧化后转换成氧气分子2.这样后能溢出的臭氧浓度大概在微乎其微的范围内(<.3ppm),它远远小于一台复印机,消毒柜或是电子空气净化器的臭氧产生量。

  溶茵酶动物体液中含有可以杀死微生物的生物酶,它们破坏细菌、真菌、病毒表面的蛋白质,使其死亡。人们提取了几种能杀微生物的生物酶,用特殊技术将其固定在过滤材料上,并使其长期保持活性。这类酶的一个名称是溶茵酶,另一个名称是杀菌酵素,目前日本的医药和食品行业已经批量使用含杀菌酶的空气过滤器。

  将新材料、新技术与传统的空气过滤技术结合起来,可以显著增强室内空气污染物的净化效果,推动室内空气净化器产品的技术升级,同时,可以广泛应用于中央空调系统和各类空调器中,用以改善和提高室内空气品质。

  室内空气品质是指在某个具体的环境内,空气中某些要素对人群工作和生活的适宜程度,是反映了人们的具体要求而形成的一种概念。建立合理的室内环境标准(客观评价依据)和规范化、标准化的主观评价方法可以更好的服务于人群健康的要求;同时,新材料的应用,新技术与传统的空气净化技术的结合则为改善室内空气品质、和改进。通过实验可以看出,预测精度是令人满意的。BP网络作为ANN的一种,证明了是一种理想的ANN模型,它具有描述非线性能力强、模型简单、预测准确性高等优点。本文中改进的遗传算法有效的克服了常规BP算法存在的收敛速度慢和易陷人局部极小点的缺陷,能够使模型误差快速收敛到全局小,大大缩短了模型的训练时间。

  ANN用于空调动态负荷的预测还处在刚刚起步阶段,尚有许多不完善的地方需要注意和改进,今后的研究方向应当有以下几点:BP网络的训练算法需要继续完善,提高搜索精度和效率;提高网络模型在各种实验样本下的抗干扰能力;除了BP模型,考虑引人其它种类的模型,如径向基模型等;应积极的将ANN预测应用于实际工程中,在实践中检验和提高该预测方法的准确性。

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