大学公寓室内空气质量研究.docx

大学公寓室内空气质量研究摘要：大学公寓作为一个普通大学生日常生活中最重要的建筑物之一，其室内空气质量的好坏应该得到高度的重视。本文采用实验仪器实际监测测量室内的温度、相对湿度、CO2含量以及风速；对比比较了各个数据的变化原因；分析了各个因素之间的联系；计算了新风量，通过新风量反映出室内空气的质量问题。本文通过以上各种影响室内环境的物理因素，对大学公寓的室内空气质量做了简单的研究。关键词：室内空气，温度，相对湿度，CO2含量，新风量Indoor Air Quality Research University ApartmentsAbstract: The University as an ordinary university student apartments in daily life one of the most important buildings, the indoor air quality is good or bad should be a high priority. In this paper, the experimental apparatus to measure the actual monitoring of indoor temperature, relative humidity, CO2content and wind speed; contrast compared the various reasons for the change of data; analysis of the links between the various factors; calculate the fresh air, fresh air by reflecting indoor air quality problems. Through all of these physical factors affecting the indoor environment for indoor air quality university apartment to do a simple research.Keywords: indoor air, temperature, relative humidity, CO2content, fresh air0、引言当前我国环境污染已经超过了警戒线，尤其是空气、水、碳尘、辐射和有毒物质时刻侵害着我们的健康，室内环境的污染更为严重；据中国消费者协会（3.15）统计，投诉重点已经从质量投诉逐步转向室内环境污染投诉。室内环保问题需重视！人一生中三分之二时间在此度过；现代人生活和工作在室内环境中的时间已达到全天的80%90%，因此室内环境质量的好坏直接影响人们的身体健康。有研究显示，室内并不是安全的场所，有时室内污染反而更加严重。室内空气质量（IEQ）的重要性不言而喻。一个人每天需要1公斤食品2公斤饮水，但所需空气则为10公斤，室内空气质量（IAQ）对人的健康保障、舒适感受和工作学习效率尤为重要。学生公寓作为大学生最常待的地方，一天24个小时，睡觉八小时，加上午休、晚间休闲娱乐的时间，一个普通大学生在宿舍至少会待12个小时，大概一天中有一半的时间在宿舍，因此，其室内空气质量的好坏对广大学生的健康尤为重要，对宿舍室内环境的研究也就十分必要。而目前国内对学生宿舍环境的关注研究还不是很充分，笔者仅就影响室内环境的物理因素对室内空气质量的影响做简要分析。1、研究所使用的仪器本次实验使用了许多国外先进的空气质量监测仪器，其中最为重要的有如下几种：（1）Q-Trak TM室内空气品质监测器该仪器有一根多功能感应探测棒，同时测量多项关键性的参数(CO2、CO、温度、相对湿度)，此外，Q-Trak TM也同时提供露点、湿球温度和室外空气百分比，以进行通风计算。（2）VELOCICALC手持式多功能通风表风速仪VELOCICALC多功能通风表风速仪是TSI一款强大的手持式多功能通风测试仪器，增加了中文菜单的功能。直读式菜单可方便完成设定，操作和现场校准。（3）DUST TRAKTM室内气溶胶检测仪该仪器拥有宽广的动态测量范围，可以对PM1.0、PM2.5、PM10等粒子的质量浓度进行实时监测。高灵敏度的手提式DUSTTRAKTM操作非常简单，它可以作现场即时读数，也可以利用记录系统作长时间的数据收集，自动设定开始/结束时间、取样频率和其它参数等。DUST TRAKTM也可以作长时间无人看管的户外环境污染监测。2、实验步骤及方法数据监测时间起始为2013年12月27日，周五晚；结束时间为2013年12月28日，周六晚，监测了24个小时的室内空气变化情况，使得数据较有代表性，能说明一天内的室内空气质量变化情况。随机选取学生公寓的一间宿舍，将Q-Trak TM仪器架设在宿舍写字台上，进行宿舍CO2、温度及相对湿度的测量。选择写字台上进行测量的原因主要有两点：一是写字台相对于宿舍中间过道较安全，适合仪器的安放，防止过来学生将其打翻，导致测量的不准确；二是写字台前为学生在宿舍最常待的地方，研究此处的室内环境问题，有着十分实际的意义，此处室内空气环境的好坏直接关系到学生在宿舍的健康。具体位置如图1所示：图1 Q-Trak TM仪器架设位置Figure 1 Q-Trak TM instrument erected position与此同时，还要同步进行风速的测量工作，使用VELOCICAL仪器，选取不同的点进行测量。由于风速在室内不同地方差别较大，所以需要进行多点测量，避免单一的点不能表达出室内的整体风速情况。笔者在测量时，选取了窗前，宿舍中间及门口处三点进行测量，窗口及门口处的风速对新风量的影响较大，加上宿舍中间的风速，能够较好的反映出整个房间的大体风速情况，为新风量的计算做好充分准备。测试点实际位置如图所示：图2 VELOCICAL仪器测试点位置Figure 2 VELOCICAL instrument test point经过一天的测量，可得到大量的数据，对数据简单处理.分时间段对测量数据取平均值，避免特殊情况造成数据误差较大的情况出现，笔者在使用仪器测量时，将时间间隔取为5min，因此在后期整理数据时，每12个数据取平均值，这样得到的即为每小时的平均数值，方便计算使用；将数据做成图表形式，使得结果能形象直观的表现出来；最后对数据进行分析。通过各个时间段的数值比较，得知室内的空气质量在各个时间段的好坏，总结出相关原因；并且通过数据间的横向对比分析，也可知道各个室内要素的相关性，从而对室内环境改善措施的制定有一定的指导意义。3、数据分析3.1室内温度室内温度变化如图一所示，由图中可见测量起始时间晚20:00整，由此开始室内温度稳定上升，直到学生一般睡觉的时间晚0:001:00为止，达到最高值21左右，这段时间中，学生基本以使用电脑为主；之后学生都相继进入睡眠时间，温度保持稳定在21；直至早上10:00起床，学生进行洗漱等活动，温度开始下降，到中午，由于室外的气温的升高，室内也相对有所上升，下午学生的活动会增多，学生进进出出，温度维持在较低的水平上；晚上18:00过后，此时学生吃过晚饭，基本都回到宿舍，加上供暖开始加大力度，温度持续上升。一天中的平均温度为18.93。图中温度变化基本体现了学生一天生活活动情况。图3 室内温度变化Figure 3 Indoor temperature changes3.2室内CO2含量室内CO2含量变化如图二所示，从20:00开始，CO2含量稳步上升，直到0:00睡觉，CO2含量开始突增，达到1600ppm以上；从3:30-9:00之间，CO2含量渐趋平稳，总体继续稳步上升，最高达到1800ppm以上；之后学生起床，开门活动洗脸等，开窗开门较为频繁，CO2含量急剧下降，下午学生活动较为频繁，CO2含量保持较低的水平，且出现波动；到晚18:00后，学生基本吃过饭在宿舍学习，CO2含量又开始稳步上升，加上周六人员较多上升比前一天较快。图4 室内CO2含量变化Figure 4 Indoor CO2 content changes3.3室内相对湿度室内相对湿度的变化趋势，与温度和CO2相同，都与学生的活动生活息息相关。晚上一直到早上醒来相对湿度始终保持稳定的增长；到中午时，由于天气气温升高，导致室内的相对湿度有所下降；下午保持平稳水平，直到晚间有出现上升的趋势。平均相对湿度为30.77%。图5 室内相对湿度变化Figure 5 Indoor relative humidity changes通过比较以上三个折线图可知，这三者间存在着某种关联，当CO2含量较高时，温度、湿度也相应的较高，随着CO2含量的下降，室内温湿度也跟着下降，并且几乎同时达到最高值。这说明CO2含量与室内温湿度正相关，这是因为人在呼吸时不仅会呼出CO2，与此同时，伴随着人的体温及少量的湿度被一同释放到室内。这告知了我们在进行室内空气品质设计时，需要考虑人的因素，充分利用人对空气温度湿度的调节作用，在供暖是可以适当减少温度的供应，以达到节能减排的目的。3.4风速普通宿舍通风情况较差，室内多数地方几乎没有风，只有在中午下午，打开窗户时，在窗口会有少量新风进入，使得空气流通。求得各点平均流速为：窗口处v=0.03 m/s；中间v=0.01 m/s；门口处v=0.00 m/s。各时段详细风速如表1所示：测量时间窗口风速（m/s）宿舍中间风速（m/s）门口风速（m/s）9:300.000.000.0010:300.010.000.0011:300.020.010.0112:300.070.040.0013:300.050.010.0014:300.050.000.0015:300.040.000.0016:300.050.010.0017:300.050.010.0018:300.020.000.0019:300.000.000.0020:300.000.000.00表1 测量风速记录表TABLE 1 Meter to measure wind speed record4、新风量新风量测定一般采用示踪气体法。本方法主要依据GB/T18204.182000公共场所室内新风量测定方法。4.1两个重要概念：（1）空气交换率 air change rate单位时间（h）内由室外进入到室内空气的总量与该室室内空气总量之比，单位：h-1。（2）示踪气体racer gas在研究空气运动中，一种气体能与空气混合，而且本身不发生任何改变，并在很低的浓度时就能被测出的气体总称。示踪气体需为无色、无味、使用浓度无毒、安全、环境本底低、易采样、易分析的气体。示踪气体环境本底水平及安全性资料见表2。表2 示踪气体环境本底水平及安全性资料表Table 2 Tracer gas environmental background levels and safety data sheet气体名称毒性水平环境本底水平，mg/m3一氧化碳人吸入50 ，mg/m3 1h 无异常0.1251.25二氧化碳车间最高容许浓度9000 mg/m3600六氟化硫小鼠吸入48000 mg/m3 4h 无异常低于检出限一氧化氮小鼠LC501090 mg/m30.4八氟环丁烷大鼠吸入80%（20%氧）无异常低于检出限三氟溴甲烷车间标准6100 mg/m3低于检出限4.2新风量测定原理本标准采用示踪气体浓度衰减法。在待测室内通入适量示踪气体，由于室内、外空气交换，示踪气体的浓度呈指数衰减，根据浓度随时间的变化值，计算出室内的新风量。室内空气总量的测定用尺测量并计算出室内容积V1。用尺测量并计算出室内物品（桌、沙发、柜、床、箱等）总体积V2。计算室内空气容积，见下式：V=V1V2计算空气交换率：可采用平均法或回归方程法。1平均法：当浓度均匀时采样，测定开始时示踪气体的浓度c0，15min 或30min 时再采样，测定最终示踪气体浓度ct (t 时间的浓度)，前后浓度自然对数差除以测定时间，即为平均空气交换率。2回归方程法：当浓度均匀时，在30 min 内按一定的时间间隔测量示踪气体浓度，测量频次不少于5 次。以浓度的自然对数对应的时间作图。用最小二乘法进行回归计算。回归方程式中的斜率即为空气交换率。结果计算笔者采用平均法计算平均空气交换率，见下式：A=lnc0lnct/t式中：A平均空气交换率，h-1；c0测量开始时示踪气体浓度，mg/m3；ct时间为t 时示踪气体浓度，mg/m3；t测定时间，h。新风量的计算，见下式：Q=AV式中：Q新风量，m3/h；A空气交换率，h-1；V室内空气体积，m3。4.3测定结果所测普通大学生公寓，住4人来计算，长6m宽3m高4m，由此可算出V1=72m3。室内物品（桌、椅、柜、床、箱等）总体积V2按22m3计算。则室内空气容积V=V1-V2=50m3将CO2达到最大值时作为测量的起始浓度，即在8:09时，此时c0=1853mg/m3；将CO2达到最小值时作为测量的终止浓度，即在15:09时，此时ct=622mg/m3；A=lnc0lnctt=（ln1853-ln622）15-8=0.16 (h-1)由此可知新风量Q=AV=500.16=8 m3/hQ=84=2 m3/（hp）对比室内空气质量标准GB/T18883-2002中的相关规定（见表1），可知学生公寓的各项影响室内空气的物理性指标除温度外均不能达到国家的要求，而这样的学生公寓在中国占有较大部分，因此改善大学生住宿条件，为学生提供一个健康舒适的生活学习环境是很有必要的。表 3 室内空气质量标准（部分表）Table3IndoorAir