《建筑环境测量》PPT课件.ppt

第九章建筑环境测量,第一节一氧化碳和二氧化碳的测量,第九章建筑环境测量,建筑环境测量涉及到建筑外环境、室内空气品质、室内热湿与气流环境、建筑声环境光环境等部分的测量问题,9.1空气中气体污染物的测量,室内环境污染包括一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、甲醛、苯及苯系物、挥发性有机化合物、可吸入颗粒物及生物微粒、放射性污染,9.1.1一氧化碳和二氧化碳的测量,物质对光的吸收是物质与辐射能相互作用的一种形式。射入物质的光子能量与物质的基态和激发态能量差相等时才会被吸收。由于吸光物质的分子（离子）只有有限数量的离子化的能级，物质对光的吸收在波长上具有选择性。能被某种物质吸收的波长，称为该物质的特征吸收波长。,9.1.1一氧化碳和二氧化碳的测量,不分光吸收式红外线气体分析器利用被测气体对红外光的特征吸收来进行定量分析。当被测气体通过受特征波长光照射的气室时，被测组分（即一氧化碳或二氧化碳）吸收特征波长的光。吸收光能的多少，与样品中被测组分浓度有关。比尔定律I透射的特征波长红外光强度；I0入射的特征波长红外光强度；k被测组分对特征波长的吸收系数；l入射光透过被测样品的光程；c样品中被测组分的浓度。,一氧化碳和二氧化碳红外线分析器的光检测器是薄膜电容微音器。它是利用待测组份的变化引起电容量变化来测量待测组份的浓度的。金属薄膜偏向固定金属片一方，从而改变了电容器两极间的距离，也就改变了电容量。这个电容量的变化就可指示气样中待测组份的浓度，c-被测组分浓度F电容极板面积；D薄膜动极与固定电极间距离；K比例系数；气体介电常数。,图9-1红外线气体分析器的基本组成1、2-红外光源3-切光片4-、5滤光镜（气室）6-测量室7-参比气室8-使两光路平衡的遮光板9-薄膜电容微音器,不分光吸收式红外线气体分析器,图9-2正压取样系统1-气体分析器2-流量控制器3-干燥器4-化学过滤器5-机械过滤器6-阀7-气水分离器8-冷却器9-烟道气入口10-冷凝水出口,9.1.2二氧化硫的测量,测量SO2常用的方法库仑滴定法紫外荧光法电导法分光光度法火焰光度法,库仑滴定式二氧化硫分析仪,1-铂丝阳级2-活性炭参比电极3-铂网阴级4-库仑池5-放大器6-微安表7-记录仪8-数据处理系统如果气样中含有SO2，溶液中的碘发生下列反应,2I-I2+2e,I2+2e2I-,IR参比电极电流p进入库伦池SO2量,碱性碘化钾溶液,库仑滴定式二氧化硫分析仪,参比电极增加1A电流，相当于气样中0.08mg/m3的SO2的浓度。,2.紫外荧光式二氧化硫分析仪,式中I0入射光（激发光）强度；c被测物质的浓度；l透过液层厚度；k被测物质摩尔吸光系数荧光效率，F总的荧光强度,荧光分析法是利用测荧光波长和荧光强度建立起来的定性、定量方法。二氧化硫分子被紫外光照射后发出荧光，荧光的强弱与二氧化硫的量有关。根据比尔定律，光透过物质后部分被物质吸收，则透射光强度I表示为,2.紫外荧光式二氧化硫分析仪,1-紫外光源2、4-透镜3-反应室5-激发光滤光片6-发射光滤光片7-光电倍增管8-放大器9-指示表荧光计紫外光源发射脉冲紫外光经激发光滤光片进入反应室，SO2分子在此被激发产生荧光，经发射光滤光片投射到光电倍增管上，将光信号转换成电信号，经电子放大系统等处理后直接显示浓度读数。,2.紫外荧光式二氧化硫分析仪,荧光法测定SO2需要除去干扰物质-水分和芳香烃化合物。（1）水分SO2可溶于水造成损失，SO2遇水产生荧光猝灭而造成负误差，可用半透膜渗透法或反应室加热法除去水的干扰。（2）芳香烃化合物芳香烃化合物在190230mm紫外光激发下也能发射荧光造成正误差，可用装有特殊吸附剂的过滤器预先除去。,大气中的氮氧化物主要以NONO2形式存在，可以分别测定，也可测定二者的总量。常用的测量方法化学发光法库伦滴定式法盐酸萘乙二胺分光光度法,9.1.3氮氧化物的测量,某些化合物分子吸收化学能后，被激发到激发态，再由激发态返回至基态时，以光量子的形式释放出能量，这种化学反应称为化学发光反应。利用测量化学发光强度对物质进行分析测定的方法称为化学发光分析法。,化学发光法,式中普朗克常数；发射光子的频率；I-发光强度与化学发光反应温度有关的常数；C空气的浓度。样品中一氧化氮的浓度与化学发光强度成正比，即与接收这种发光的光电倍增管输出电流的大小成正比。,化学发光现象通常出现在放热化学反应中，包括激发和发光两个过程。一氧化氮和臭氧反应可发射光，其反应机理为,化学发光法,化学发光式氮氧化物分析仪,1、18-尘埃过滤器2-NO2NO转换器3、7-电磁阀4、6、19-流量计8-膜片阀10-O3发生器11-反应室及滤光片12-光电倍增管13-放大器14-指示表15-高压电源16-稳压电源17-零气处理装置20-三通管21-抽气泵产生的光量子经反应室端面上的滤光片获得特征波长光射到光电倍增管上，将光信号转换成与气样中的NO2浓度成正比的电信号，经放大和信号处理后，送入指示、记录仪表显示和记录测定结果,NO2,NO,O3,9.1.4甲醛的测量,测量甲醛的方法常用酚试剂比色法乙酰丙酮分光度法,9.1.4甲醛的测量,酚试剂比色法甲醛与酚试剂反应生成嗪，在高铁离子存在下，嗪与酚试剂的氧化产物生成蓝绿色化合物，根据颜色深浅，用分光光度计测定。,9.1.4甲醛的测量-酚试剂比色法,依据比尔定律可知，当一束平行单色光通过均匀、非散射的稀溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比。,式中A吸光度；k被测组分对特征波长的吸收系数，,l入射光透过被测样品的光程，cm；c样品中被测组分的浓度,g/L。,9.1.4甲醛的测量-酚试剂比色法,分光度计原理图1-钨灯2-氢灯3-凹面聚镜4-平面反射镜5-石英透镜6-入射狭缝S17-准直镜8-石英棱镜9-出射狭缝S210-吸收池11-紫敏光电管12-红敏光电管,用贝塞比色管建立标准色列,用水做参比，测定确定计算因子Bg,采用实际试样,测定，确定甲醛浓度,C空气中甲醛浓度，mg/m3；A样品溶液的吸光度，吸光度；A0空白溶液的吸光度，吸光度；Bs用标准溶液制备标准曲线得到的计算因子，V0换算成标准状况下的采样体积,检测时先取8支10mL比色管，配不同比例标准色列。在各管中加入1%硫酸铁铵溶液0.4mL摇匀，放置15min后，进行测定,在波长630mm下,5mL未采样的吸收液作试剂空白,分光光度计,9.1.4甲醛的测量-酚试剂比色法,将样品放在检测室内甲醛从这个测试样品中释放出来，与检测室内的空气混合在一起，通过采样器定时顺序采样，从检测室连续抽取混合气体并通过装有蒸馏水的吸收瓶吸收甲醛，然后采用分光光度法测定甲醛浓度。,9.1.5苯及总挥发性有机化合物（TVOC）的测量,吸附富集,色谱分析,空气中的苯、总挥发性有机化合物,建材胶结剂中苯系物,用溶剂萃取稀释,气相色谱仪,1-分子筛脱水管2-固定限流器3-流量控制器4-稳压器5-进样口6-色谱柱7-检测器8-电子部件9-计算机,试样进入色谱柱时，固定相对各组份的吸附或溶解能力不同，各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，各个组分便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器。检测与记录系统按各组分物理、化学特性将各组份按顺序转换成的电信号，,流动相或者载气,色谱柱为空心管中填充某种物质（称为固定相）,1-分子筛脱水管2-固定限流器3-流量控制器4-稳压器5-进样口6-色谱柱7-检测器8-电子部件9-计算机,氢火焰离子检测器,1-壳体2-加热器3燃烧产物排出口-4-收集电极5-供电电极6-氢气和待测样品入口7-燃烧头8-助燃空气入口,C空气中苯或甲苯、二甲苯浓度，mg/m3；h样品峰高的平均值，mm；h0空白管的峰高，mm；Bg用混合标准气体绘制标准曲线得到的计算因子（回归线斜率的倒数）,V0换算成标准状况下的采样体积，Eg由实验确定的热解析效率,待测样品在氢-空气火焰中燃烧，变成带电的离子。这些离子在由电极4、5产生的高压电场中作定向运动，到达收集电极从而形成离子流，通过测量这一电流大小，便可得知物质的浓度。,气相色谱仪-氢火焰检测器,cm空气样品中待测i组分的浓度，g/m3；Fi样品管中i组分的质量，g；Bi空白管中i组分的质量，g；V0换算成标准状况下的采样体积，,总挥发性有机化合物（TVOCs）,总挥发性有机化合物含量,CTVOC标准状态下所采空气样品中总挥发性有机化合物的浓度，g/m3,用吸附管采集一定体积的空气样品，空气中的挥发性有机化合物保留在吸附管中。将吸附管安装在热解析仪上加热，使有机蒸汽从吸附剂上解析下来，并被载气流带入冷阱，进行预浓缩，载气流方向与采样时的方向相反。然后再以低流速快速解析，经传输线进入毛细管气相色谱仪，用保留时间定性，峰面积定量。,9.2空气含尘浓度及生物微粒的测量,早期的大气尘的概念，是指大气中的固态颗粒，即真正的灰尘。大气尘的现代概念不仅是指固体尘，而是既包含固态颗粒也包含液态微粒的多分散气溶胶，是专指大气中的悬浮颗粒，粒径小于10m。这种尘在环境保护领域被叫做飘尘，以区别于在较短时间内即沉降到地面的落尘（沉降尘）。我国大气环境质量标准中所称的“总悬浮微粒”（TSP），则是包括10m以下的悬浮微粒，又包括10100m的沉降微粒。其中10m以下的悬浮微粒又称为可吸入颗粒物，对人体危害较大。,9.2空气含尘浓度及生物微粒的测量,空气含尘的浓度一般有三种表示方法：计重浓度：以单位体积空气中含有的尘粒质量表示，mg/m3;计数浓度：以单位体积空气中含有的尘粒个数表示，粒/L;沉降浓度：以单位时间单位面积上自然沉降下来的尘粒数或者质量表示，粒/m2.h。大气尘的浓度均采用计重浓度或者辅助以沉降浓度。在空气洁净技术中，采用大气尘的计数浓度,9.2.1总悬浮颗粒的测定,采样前，用镊子将已称重过的滤膜安放在采样夹中。安放时滤膜的绒毛面向上，滤膜应经过光照检查，不允许有针孔、颗粒状异物或其他缺陷。滤膜不允许折叠。每张滤膜上要编号。采样时，采样器一般放置11.5m的高台上。采样结束后，取下滤膜。取下的滤膜可按照长方向对叠，使尘埃面朝里，放入滤膜册内保存。在与采样前相同的环境下，放置24h，称量至恒重。,1-流量计2-调节阀3-采样泵4-消声器5-采样管6-采样头,9.2.1总悬浮颗粒的测定,总悬浮颗粒TSP总悬浮颗粒，mg/m3；W阻留在滤膜上的TSP重量，mg；Vn标准状态下的采样流量，m3/min;t采样时间，min。,9.2.2可吸入颗粒物的测定,采用称重法，也可以采用粒子计数器来测定，光散射式粒子计数器是常用的一种。空气中微粒在光的照射下发生的光散射现象，微粒散射光的强度正比于微粒的表面积。光散射式粒子计数器就是通过测定散射光的强度而得知微粒的大小。,1、光散射式粒子计数器,来自光源的光线被透镜组聚焦于测量区域，当被测空气中的每一个微粒快速地通过测量区时，便把入射光线散射一次，形成一个光脉冲信号，电脉冲信号的高度反映微粒的大小，信号的数量反映微粒的个数。,1-光源2-透镜组3-浮游微粒4-检定空间,5-光电倍增管6-透镜组7-放大器,1、光散射式粒子计数器,粒径与输出电信号的关系微粒直径，m；K转换系数；u信号电平，mV；n仪器系数,2.名义粒径,粒子计数器在计数时显示的微粒粒径，称为名义粒径。它所代表的实际粒径范围，与标定时所选择的标准粒子粒径有关。以普通光源为入射光的粒子计数器，对0.3m以下的微粒灵敏度很低，只适于测定0.3m以上，特别是0.5m以上的微粒。激光粒子计数器，能够测量的粒径很小，有的可以测定0.09m以上的微粒。,3.只有混和器的稀释系统,白炽光计数器在采样的浓度超过50000粒/L，激光计数器在采样的浓度超过10000粒/cm3时，需要对采样气流加以稀释1-流量计2-混和器3-粒子计数器,3.有混和器和缓冲器的稀释系统,1-流量计2-混和器3-流量计4-粒子计数器5-缓冲器,9.2.3生物微粒测定,生物微粒（主要是细菌）测定主要采用沉降法撞击法过滤法,1沉降法,用盛有培养基的培养皿（直径一般为90mm），放在待测地点，按规定时间暴露和收回，暴露时间长短也可以通过试放确定。按照规定温度和时间培养（一般细菌和细菌总数测定可用48h，3132；真菌测定可用96h，25），用肉眼计算菌落数目。,2撞击法,撞击法是测定浮游菌的方法。分干式和湿式两种。干式常用分级法。气流由各孔喷出后撞击平板培养基，生物微粒在培养基上沉积下来。由于每段孔板的孔径都不同，所以在每段培养基上沉积的微粒大小也是不同的，因而可以求出生物微粒的粒径分布。安德逊采样器就是这种方法，国际上以它作为标准采样器。,湿式常用注入法。将含菌气体注入盛有培养液的器皿中，以液体捕集生物微粒。捕集到细菌的培养液再经过滤膜过滤器过滤，然后对滤膜进行培养及计数。,3过滤法,采样风机抽引含菌气体通过孔径为0.3或0.45m的微孔滤膜，微生物离子即被捕集在滤膜上，再将滤膜直接放在培养基上培养既可计数。,9.3环境放射性测量,放射性测量仪器检测放射性的基本原理基于射线与物质间相互作用所产生的各种效应，包括电离、发光、热效应和能产生次级粒子的核反应等。222Rn为一种放射性惰性气体，它与空气作用时，能使之电离，可用电离型检测器通过测量电离电流测定其浓度，也可用闪烁检测器记录由氡衰变时所放出的粒子计算其含量。,9.3.1电离型检测器,是利用射线通过介质时，使气体发生电离的原理制成的。常见的盖革计数管在一密闭玻璃管中间固定一条细丝作为阳极，管内壁涂一层导电物质或另放进一金属筒作为阴极，管内充约1/5大气压的惰性气体和少量猝灭气体（如乙醇、二乙醚、溴等），猝灭气体的作用是防止计数管在一次放电后发生连续放电。,9.3.1电离型检测器,射线强度的装置为减少本底计数和达到防护的目的，一般将计数管放在铅或铁制成的屏蔽室中，其他部件装配在一个仪器外壳内。,9.3.2闪烁检测器,闪烁检测器是利用射线与物质作用发生闪光的仪器。Y空气中氡的含量，Bq/m3;x测定的净计数率（去掉本底后的计数率），cpm（次数）;a、b刻度系数，取决于整个装置的性能。,闪烁瓶简图1-阀门2-瓶体3-ZnS(Ag)粉4-底板,9.3.2闪烁检测器,1-闪烁体2-光电倍增管3-前置放大器4-主放大器5-脉冲幅度分析器6-定标器7-高压电源8-光导材料9-暗盒10-反光材料闪烁体（ZnS、NaI、蒽等有机或无机物质）-带电粒子作用后其内部原子或分子被激发而发射光子。当射线照在闪光体上时,便发射出荧光光子,并利用光导和反光材料等将大部分光子收集在光电倍增管的光阴极上，光子在灵敏阴极上打出光电子,9.4环境噪声测量,室内噪声测量主要是为了检测噪声对室内的污染程度。室内环境中的噪声污染主要包括:交通运输噪声、工业机械噪声、城市建筑噪声、社会生活和公共场噪声传入室内和室内家用电器等直接造成的噪声污染。声级计声级计是最基本的噪声测量仪器。在把声信号转换成电信号时，可以模拟人耳对声波反应速度的时间特性；对高低频有不同灵敏度的频率特性以及不同响度时改变频率特性的强度特性。,1声级计工作原理,计权网路-为了模拟人耳听觉对不同频率声音有不同灵敏度这一感觉，于是在声级计中设计了特殊的滤波衰减器，它可以按照等响度曲线对不同频率的音频信号进行不同程度的衰减。计权网络分为分为:A、B、C、D几种通过计权网络测得的声压级，被称为计权声压级RMS检波后（均方根检波电路）-将非正弦电压信号加以平方,并在RC电路中取平均值,最后给出平均电压的开方值,2、PSJ-2型声级计1-测试传声器2-前置级3-分贝拨盘4-快慢（F、S）开关按键6-输出插孔7-+10dB按钮8-灵敏度调节孔,3、声级计的校准每次测量前后或测量进行中必须用声级计的校准器对仪器进行校准。声校准器是一个由干电池使之发出已知频率和作为标准声级声音的装置。校准时必须将它紧密地套在传声器上，并将声级计的滤波器频率拨到校准器指定的相应频率范围内，然后比较声级计上的显示数值。,9.5建筑光环境测量,9.5.1照度计照度是受照平面上接受的光通量的面密度。照度计是利用光敏半导体元件的光电现象制成的用于测量被照面上的光照度的仪器。,1.照度计原理,照度计原理图1-光传感器2-运算放大器3-定标电阻4-换档及反馈电阻5-数字显示仪表,当光照射到光传感器上面时，在界面上产生光电效应，光传感器将光能转换成电能，光电位差的大小与光电池受光表面的照度有一定比例关系。通过显示仪表显示出光的照度值,2.应用,照度计精度分两个等级，一级精度允许误差为4%，二级精度允许误差为8%。照度测量宜采用二级以上的光电照度计，应选在阴天，照度相对稳定的时间内进行（10时14时）测量时应熄灭人工照明，防止人影和其他各种因素对测量的影响。测量工作房间的照度时，应该在每个工作地点（如书桌、工作台）测量照度，然后加以平均。对于没有确定工作地点的空房间或非工作房间，如果单用一般照明，通常选0.8m高的水平面测量照度。,2.应用,将测量区域划分成大小相等的方格（或接近方形），测量每个方格中心的照度Ei，照度分布（均匀度）是指规定表面上的最小照度与平均照度之比，即：式中Emin所测表面上的最小照度，lx。,Eav测量区域的平均照度，lx；Ei每个测量网格中心的照度，lx；N测点数。,平均照度,2.应用,测量房间划分方格，小房间边长取1m,大房间取2-4m。走道、楼梯等狭长的交通地段沿长度方向中心线布置测点，间距1-2m；测量平面为地平面或地面以上150mm水平面。测点应位于建筑物典型剖面和工作面相交的位置。一般应选择两个以上的典型横剖面。,2.应用,顶部采光时，可增测2个以上典型纵剖面。最少测点数目根据室形指数选择，若灯具数与表给出的测点数恰好相等，则必须增加测点，测点位置要正确地标注在平面图上。当以局部照明补充一般照明时，要按人的正常工作位置来测量工作点的照度，将照度计的光电池置于工作面上或进行视觉作业的操作表面上。测量时最好在平面位置上计下测量数据，在布置测点较多的情况下，可根据测量数据绘制等照度线,9.5.2亮度计,亮度计是用于测量光源或物体表面亮度的仪器。亮度计有两种，一种是遮筒式亮度计，另一种是透镜式亮度计。,1.遮筒式亮度计工作原理,由在端部设光电池C的圆筒组成。圆筒内壁是无光泽的黑色饰面，筒内设有若干光阑遮蔽杂散反射光。在筒的前端设有一个圆形窗口，通过窗口光电池可以接收到光源照射，光传感器将光能转换成电能，测量被测表面的像在光电池表面上产生的照度，从而得出窗口的亮度,E照度，Lx;L亮度，cd/m2;A窗口面积，m2;,l圆筒长度，m。,2.透镜式亮度计工作原理,透镜式亮度计原理图物镜2-光阑3-带孔反射镜4-光电倍增管5-反射镜,3.室内采光亮度测量,（1）在实际工作条件下进行的。（2）选一个工作地点作为测点位置，从这个位置测量各表面的亮度。（3）度计的放置高度一般以观察者的高度为宜，通常站立时为1.5m，坐下时为1.2m。（4）需要测量亮度的表面是人眼经常注视、并且对室内亮度分布图式和人的视觉影响的表面。测量数据直接标在同一位置、同一角度拍摄的室内照片上，或以测量位置为视点的透视图上,9.6环境测量仪器的校准9.6.1气体有害物测量仪器的校准,仪器零点是用不含被测组分和干扰组分的空气来校准的。对量程终点或仪器测量量程的某一刻度，则需要用含被测组分的标准气体来校正。对于一些应用电化学方法的仪器，则需要使用标准溶液来校准。,动态校准器的组成1-零点气供气系统2-渗透管配气系统3-标准臭氧发生和配气系统4-动态稀释配气系统5-