一種 空調(diào)系統(tǒng)氣溶膠污染分析新技術(shù)
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作者：陳光
通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)在給人們帶來舒適的熱濕環(huán)境的同時(shí)也可能由于安裝不當(dāng)或運(yùn)行維護(hù)不良，產(chǎn)生大量的有機(jī)性、無機(jī)性和生物性等多種氣溶膠，并隨送風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)，影響人體健康[1-2]。近年來，各地對中央空調(diào)污 染做了較為深入的調(diào)查[3-4]，實(shí)測了空調(diào)系統(tǒng)中細(xì)菌、 真菌、積塵量、粉塵濃度、軍團(tuán)菌和B-溶血性鏈球菌 等，但對氣溶膠的粒度分布及其每天的沉積量研究較少，而氣溶膠（顆粒物）的粒度分布是研究氣溶膠控制機(jī)理的重要因素。本文實(shí)測了衡陽市某商業(yè)廣場一臺空調(diào)風(fēng)柜內(nèi)及室內(nèi)外的氣溶膠濃度及粒度分布，為空調(diào)室內(nèi)的氣溶膠污染提供樣本。
1 實(shí)測方法
本文的實(shí)測對象位于衡陽市中心繁華地段，是一棟集購物、娛樂、餐飲、休閑等功能于一體的大型商業(yè)建筑。建成于2004年，地下1層，地上4層，本文實(shí)測的為二層服裝部一臺空調(diào)風(fēng)柜送、回風(fēng)口，風(fēng)口正下方呼吸區(qū)（離地約1.6m）及呼吸區(qū)下方（離地約0.5m）的氣溶膠濃度及粒度分布情況。該風(fēng)柜的風(fēng)量為4000m／h3，制冷量為22.5kW，在回風(fēng)口處使用粗效過 濾器。氣溶膠濃度的實(shí)時(shí)檢測采用的是PDR1000型粉塵儀(量程：0.001～400mg/m3，精度：5%，分辨率：0.001mg/m3)，粒度的測量采用的是MTONE237B型便攜式激光粒子計(jì)數(shù)器（該儀器含有6個(gè)測量通道可以測量≥0,3u m、≥0.5um、≥0.7um≥1um、≥3u m、≥ 5um以及0.3～0.5um，0.5—0.7um、0.7～1.0um、1.0～ 3.0um、3.0—5.0im的粒子數(shù)。流量速率為0.7075L/min，靈敏度為0.3um）。其相應(yīng)的系統(tǒng)平面及測點(diǎn)布置見圖1。
2 實(shí)測結(jié)果與分析
2.1室內(nèi)外及空調(diào)風(fēng)管中氣溶膠的濃度分析
2013年8月1日上午10:00進(jìn)行第一次測量、下午15：30進(jìn)行第二次測量，室內(nèi)氣溶膠濃度的測量數(shù)據(jù)見圖2（其中“a”代表第一次測量，“b”代表第二次測量，“1”代表在風(fēng)口處的測量，“2”代表在風(fēng)口正下方呼吸區(qū)的測量，“3”代表在呼吸區(qū)下方的測量），上午測量室外的氣溶膠濃度為0.065mg/m3、下午測量的濃度為0.071mg/m3。均未超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》( GB3095-2012)中總懸浮顆粒物濃度為0.3mg/m3的限值。
從室內(nèi)外測量值，可以得出如下結(jié)論：
1)對比室內(nèi)外氣溶膠濃度可以看出，上午室內(nèi)呼吸區(qū)氣溶膠濃度平均為0.0482mg/m3，下午室內(nèi)平均濃度為0.0546mg/m3，均比室外氣溶膠濃度低，室內(nèi)氣溶膠濃度測試值與文獻(xiàn)[3]的測量結(jié)果一致。該建筑物地處繁華地段，而進(jìn)行室外環(huán)境參數(shù)測量的地點(diǎn)又緊靠馬路，人員、車輛活動(dòng)頻繁可能造成揚(yáng)塵較多，使室外氣溶膠濃度測量結(jié)果偏高二對比上午和下午室內(nèi)呼吸區(qū)的實(shí)測數(shù)據(jù)，氣溶膠在室內(nèi)也有一個(gè)累積過程，人員活動(dòng)及新風(fēng)的輸入使氣溶皎含量有一定的增加。
2)上午送風(fēng)口處的氣溶膠濃度平均為0.0428mg/m3．下午平均濃度為0.05mg/m3，送風(fēng)口處氣溶膠濃度與文獻(xiàn)[3]的測量結(jié)果類似。上午室內(nèi)氣溶膠濃度比管道內(nèi)（除回風(fēng)口外）的濃度高11.2%，下午高8.4%二上午1，2測點(diǎn)風(fēng)口處氣溶膠濃度平均為0.0465mg/m3，3.4測點(diǎn)平均為0.039mg/m3，濃度減小 約16.1%；下午1.2測點(diǎn)風(fēng)口處氣溶膠濃度平均為0.054mg/m3．3.4測點(diǎn)平均為0.046mg/m3，濃度減小約14.8%．空調(diào)風(fēng)管內(nèi)各測點(diǎn)的氣溶膠濃度沿程減少，表明氣溶膠在該風(fēng)管內(nèi)還未發(fā)生二次懸浮。
3)上午送風(fēng)口氣溶膠濃度平均為0.0428mg/m3，回風(fēng)口的氣溶膠濃度平均為0.093mg/m3，下午送風(fēng)口氣溶膠濃度平均為0.05mg/m3．回風(fēng)口的氣溶膠濃度平均為0.103mg/m3．回風(fēng)口氣溶膠濃度約為送風(fēng)口平均濃度的2倍。回風(fēng)口處的氣溶膠微粒濃度大幅度地增加，這是由于回風(fēng)口是空調(diào)系統(tǒng)的匯，污染物易在回風(fēng)口處富集，所以在系統(tǒng)回風(fēng)口處加中、高效過濾器對減小管道內(nèi)氣溶膠濃度、減少氣溶膠在管道內(nèi)的沉積、延長空調(diào)風(fēng)管的清洗時(shí)間、改善室內(nèi)空氣品質(zhì)有至關(guān)重要的作用。
從以上數(shù)據(jù)可得．室內(nèi)空氣中的氣溶膠濃度均未超過《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 18883-2002中PM10的限值（0.15mg/m3)除此之外，本文還對顆粒物的粒度進(jìn)行了詳細(xì)的測量．表1為上、下午室內(nèi)外粒子粒度分布的測量結(jié)果，圖3為上、下午室內(nèi)外粒子粒度分布圖 。
從圖3可以看出，室外各粒徑段的粒子數(shù)明顯大于室內(nèi)，上午室外各粒徑段的粒子數(shù)比室內(nèi)分別多78.9% ,148.4% ,261.1% ,428.9% ,1092.9%, 31.8%；下午室外各粒徑段的粒子數(shù)比室內(nèi)分別多35.7%，141.9%．321.6% ,318.4% ,980.4% ,242.9%，其中以3.0～5.0um的粒子數(shù)變化率最大，當(dāng)為小粒徑時(shí)，粒子受重力、擾動(dòng)的影響較小，粒子變化率相對較小，隨著粒徑增大，粒子受室外車輛、人員的擾動(dòng)增大導(dǎo)致粒子的變化率逐漸增大，當(dāng)粒徑大于5u m時(shí)，由于重力的影響，室內(nèi)外的粒子變化率減小。室外上午、下午實(shí)測的粒度分布比較一致，室內(nèi)的情況也類似，但室內(nèi)和室外各粒徑段的粒子數(shù)所占的比例略有差異，由于室內(nèi)比室外清潔，室外粒徑范圍為0.3～0.5u m的粒子數(shù)約占91%,而室內(nèi)則約占95%，隨著粒徑的增大，室內(nèi)各粒徑段的粒子所占的比例比室外減小。圖4為室內(nèi)不同粒徑段的粒子濃度測量結(jié)果。
從粒子的粒度測量結(jié)果可得：
1)由于室內(nèi)人員的活動(dòng)、新風(fēng)的輸入使下午室內(nèi)和風(fēng)管內(nèi)的粒子數(shù)比上午測量時(shí)有明顯的增加�；仫L(fēng)口附近各粒徑段的粒子數(shù)明顯高于送風(fēng)口。
2)空調(diào)管道內(nèi)的粒子隨著粒徑的增大，下一個(gè)粒徑段的粒子數(shù)比上一個(gè)粒徑段的粒子數(shù)基本都小一個(gè)數(shù)量級，粒子數(shù)減少得相當(dāng)明顯，粒徑較小的粒子數(shù)（0.3 um～0.5u m）遠(yuǎn)大于粒徑較大的粒子數(shù)(3.0um~5.0um)，粒徑≥5.0um的粒子很少�？梢�，空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)粒子的粒徑范圍主要集中在5um以下，5 um以上的粒子很少或者幾乎沒有。
3)對于粒徑較小的粒子（小于5.0um），在風(fēng)口、呼吸區(qū)、呼吸區(qū)下方粒子數(shù)的變化規(guī)律不明顯，但是對于粒徑較大的粒子（大于5.0um），在呼吸區(qū)下方的粒子數(shù)明顯高于呼吸區(qū)和呼吸區(qū)上方（除回風(fēng)口）。
2.2回風(fēng)口過濾網(wǎng)清洗前后的實(shí)測分析
本次測量的時(shí)間是2013年8月8日上午10:30，是在7天后對同一風(fēng)柜的5個(gè)風(fēng)口進(jìn)行測試，期間對 回風(fēng)口過濾網(wǎng)進(jìn)行清洗一次。氣溶膠微粒濃度、各粒徑段粒子數(shù)的變化情況如圖5所示。
從圖5可以看出：
1)回風(fēng)口過濾網(wǎng)清洗后，送風(fēng)口氣溶膠濃度平均減少了56.1%，回風(fēng)口濃度減小了55.9%。過濾網(wǎng)清洗后，由回風(fēng)口進(jìn)入空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的粒子數(shù)大幅減少，由此可見，定期對空調(diào)系統(tǒng)的過濾網(wǎng)進(jìn)行清洗，可有效減少風(fēng)管內(nèi)氣溶膠濃度，改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。
2)過濾網(wǎng)清洗后，空調(diào)風(fēng)管內(nèi)粒徑為0.3～0.7 um的粒子數(shù)明顯增加，粒徑≥0.7 um的粒子數(shù)有所減少，各粒徑段的粒子數(shù)變化率分別為+10.88%，+82.65%，-27.86% ,-60.75%，-58.97%，-84.2%，可以看出粒徑范圍0.5～0.7um和大于5um的粒子數(shù)變化最大。由于該風(fēng)柜回風(fēng)口使用的是粗效過濾網(wǎng)，對于小粒徑的粒子過濾效果較差，所以當(dāng)過濾網(wǎng)清洗后，粒徑為0.3～0.7um的粒子數(shù)會有所增加；但對粒徑較大的粒子，潔凈的粗效過濾器對大粒子的過濾作用增強(qiáng)，隨著粒徑的增大，穿透的粒子數(shù)將減少。
2.3空調(diào)風(fēng)管內(nèi)長期采樣數(shù)據(jù)及結(jié)果分析
表2為歷時(shí)兩個(gè)月（2013.8.1～2013.9.30）的空調(diào)風(fēng)管中氣溶膠微粒的沉積采樣數(shù)據(jù)。其采樣方法是：在實(shí)測空調(diào)風(fēng)柜的4個(gè)出風(fēng)口和1個(gè)回風(fēng)口附近各放置一塊采樣鐵片（鐵皮編號與風(fēng)口編號一致），2個(gè)月后，經(jīng)過稱重計(jì)量表明，空調(diào)風(fēng)管內(nèi)平均沉積量為16.8502mg/(m2．d);但各點(diǎn)的測試值差別較大．從11.7468～23.7699mg/(m2.d)不等。
1)采樣鐵片1、2氣溶膠平均每天沉積量大于鐵片3、4，但又相差不大，采樣鐵片1和2靠近風(fēng)柜的出風(fēng)口，在尚未發(fā)生二次懸浮時(shí)，粒子沿程的沉積量逐漸減少，但由于風(fēng)管從開業(yè)至今從未清洗，管道內(nèi)污染已較為嚴(yán)重，所以又相差不大。
2)《公共場所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生管理辦法》中明確規(guī)定，風(fēng)管內(nèi)的積塵量超過20g/m2時(shí)需要清洗。按上述規(guī)定，風(fēng)管內(nèi)的積塵量按1～4號鐵片的平均值15.1202mg/(m2.d)計(jì)算，空調(diào)運(yùn)行時(shí)間以每年280天計(jì)算，可預(yù)測該空調(diào)系統(tǒng)大約運(yùn)行5年就應(yīng)該清洗。
3 結(jié)論
本文實(shí)測了空調(diào)風(fēng)管內(nèi)及室內(nèi)外氣溶膠的濃度 及其粒度分布，回風(fēng)口過濾網(wǎng)清洗風(fēng)管內(nèi)氣溶膠濃度及粒度的變化，和空調(diào)風(fēng)管內(nèi)長期采樣結(jié)果并得出如下結(jié)論：
1)在對比風(fēng)口、風(fēng)口正下方呼吸區(qū)、呼吸區(qū)下方及室外氣溶膠濃度的基礎(chǔ)上得出室外氣溶膠濃度最高，其次是室內(nèi)，風(fēng)管內(nèi)最低（除回風(fēng)口外）；回風(fēng)口及其正下方的氣溶膠濃度有一定的富集；對比上、下午測量結(jié)果看出室內(nèi)和管道內(nèi)氣溶膠濃度隨時(shí)間的增加有一定的增大。
2)從粒子的粒度分布看，室外各粒徑段的粒子數(shù)比室內(nèi)均有較大幅度的增加，空調(diào)風(fēng)管系統(tǒng)內(nèi)粒子數(shù)隨著粒徑的增大迅速減少，粒子的粒徑范圍主要集中在5um以下，5um以上的粒子數(shù)很少。
3)回風(fēng)口過濾器清洗后，風(fēng)管內(nèi)氣溶膠總濃度明顯降低，但各粒徑段粒子數(shù)的變化情況卻有較大的不同，粒徑<0.7um的粒子數(shù)增加，粒徑≥0.7um的粒子數(shù)減少。
4)在該風(fēng)管系統(tǒng)中，粒子尚未發(fā)生二次懸浮，風(fēng)管內(nèi)氣溶膠濃度沿程減少，但從粒子長期沉積取樣結(jié)果看，該風(fēng)管已污染較嚴(yán)重，4號鐵皮已與1號鐵皮沉積量差距不大，急需清掃。
4摘要：
本文實(shí)測了衡陽市某商業(yè)廣場的一臺空調(diào)風(fēng)柜風(fēng)口處、風(fēng)口正下方呼吸區(qū)、呼吸區(qū)方的氣溶膠濃度及粒度分布。結(jié)果表明：1）室內(nèi)氣溶膠濃度比管道內(nèi)的濃度要高（除回風(fēng)口外），當(dāng)粒子尚未在空調(diào)風(fēng)管內(nèi)發(fā)生二次懸浮時(shí)，管道內(nèi)氣溶膠濃度沿程下降；回風(fēng)口的溶膠濃度有一定的富集；2）從粒子的粒度分布看，室外各粒徑段的粒子數(shù)明顯大于室內(nèi)，調(diào)風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)粒子數(shù)隨粒徑的增大迅速減少，系統(tǒng)內(nèi)粒子的粒徑范圍主要在5 um以下，5um以上的粒子數(shù)很少或者幾乎沒有；3）過濾網(wǎng)清洗后，送風(fēng)氣流中總含塵量明顯減少；但粒徑段粒子數(shù)的變化情況卻不一樣，小粒子（粒徑為0.3~0.7u m）數(shù)量增加，大粒子（粒大于0.7 um）數(shù)量有所減少；4）通過歷時(shí)兩個(gè)月的空調(diào)風(fēng)管中氣溶膠微粒的沉積采樣，明空調(diào)風(fēng)管內(nèi)平均沉積量為16.8502mg/(m2.d)；但各點(diǎn)的測試值差別較大。
