建筑物室内污染控制模型的建立和应用(二)IAQ模型的应用

1、建筑物室内污染控制模型的建立和应用（二）iaq模型的应用摘要本文用第一部分所建立的通用iaq模型来分析建 筑物内装饰材料的物性对室内有机物污染的影响，这些物 性包括挥发性有机物（vocs）的扩散系数、初始含量、平 衡常数及对流传质系数对房间内vocs浓度的影响；确定一 种材料面积及通风量不同时对室内有机物污染的影响；建 筑物内多种装饰材料并存且存在无机污染（vocs）汇的情 况下房间内vocs浓度及房间散发率。关键词扩散系数初始含量平衡常数对流传质系数通风 量多种材料挥发性有机物是建筑内一类重要的污染物质，它们对 人体造成的影响越来越得到关注。近年来由于装修不当引 起的争议越来越多。文献1中给

2、出vocs的定义对人体造 成的影响。本文用文献2所建立的通用iaq模型通过三个 不同例题来分析建筑物内装饰材料的物性、通风量及多源 多汇存在时房间内voc s浓度的影响。1模型应用举例1-确定装饰材料物性对室内vocs的影 响设某房间尺寸为5x4x3（m3）房间内有一个胶合板ml散发挥发性有机物苯。ml尺寸为1x2x （m3）,对表所列的各种情况分别计算换气次数为lh-1时房间内苯的浓度 及材料的苯散发率。各种情况列表表情况初始浓度mg/m3扩散系数m2/s对流传质系数m/s 平衡常数情况 19x 103x 10 -10416 情况 11 9x103x10-1 0416 情况 129x104x

3、10-104 16 情况 139x10 3x10-10416 情况149 x 103 x 10-101空气的物性参数为d=2/h, u =1193g/m3 , u =/（h m）, v=m2/h, sc=01. 1材料扩散系数对室内浓度和散发量的影响由图、图可知，情况1的扩散系数是情况2的10倍， 在开始的1392小时内，情况1房间内浓度大于情况llo这 是由于在开始的一段时间内情况1的散发量大于情况11, 见图。但从图可看岀，从第775小时起，情况2的散发率 大于情况1,这是由于材料内所剩余的苯含量不相同的原因。 虽然从775小时起，情况1 1的散发量大于情况1 ,但从第 1393小时起，房

4、间内苯的浓度才发生改变，原因是影响房 间内各时刻苯的浓度的因素有三个，即房间内上一时刻的 浓度、通风量及散发量。图不同扩散系数房间内浓度比较（0100h）图不同扩散系数房间内浓度比较（13 401440h）图不同扩散系数房间内散发率比较（0100h）图不同扩散系数房间内散发率比较（740740h ） 1. 2 材料初始浓度对室内浓度和散发量的影响从图、图可以看出，情况12的初始浓度为情况1的10 倍，在通风量一样的情况下，房间内的浓度及散发率均为 10倍的关系，从表2可看出，两种情况同一时间散发结束。图不同材料初始浓度时房间内浓度比较（024h）图不同材料初始浓度时房间散发率比较（02 4h）

5、1. 3对流传质系数对室内浓度和散发量的影响情况13的对流传质系数是情况1的10倍，但从图、图 可知不同对流传质系数对散发量的影响只在开始阶段明显, 随后则不明显。这也说明了建筑装饰材料苯的散发阻力在 于材料内部扩散。从表可看出，这两种情况散发结束的时 间基本相同。图不同对流传质时房间内浓度比较（024h）图不同对流传质时房间散发率比较（024h ）达以稳 定比值所需时间表项目情况1情况11情况12情况1 3情况14剩余量达 到初始量的千分之一所需时间（h） 2156*2242213021 26*对 于第二种情况，经过10000小时后散发了初始量的。2模型应用举例2 -确定一种材料面积及通风量

6、不同时 对室内有机物污染的影响假设上例房间内可能会有一个胶合板mb m1内有一种 挥发性有机物即苯。ml尺寸为1 x2x (m3), ml物性见表, 房间内也可能会有十个这样的材料，即把地板铺满，分成 几种情况来研究其散发量及房间浓度。各情况见表。ml的物性参数表内容ml苯初浓度co (mg/m3) 9x103 苯扩散系数dm (m2/s) x 1 0t0平衡常数kv m416各种情况 列表表情况换气次数(h-1) ml情况换气次数(h-1) ml情况 111情况1151情况212情况215 2情况315情况31 55情况 4110情况41510图到图是房间内通风换气次数为1 h-1时， 房间

7、内浓度及散发量随时间变化情况。从图可看出，对于 只有一个材料ml,房间苯内的浓度随时间下降。这是由于 散发率时间下降，见图和图。虽然散发率随时间下降。但 由图可看出，经过9 11小时后苯的散发率基本一个稳定值 散发。第一时刻的散发率为/h,第911小时起散发率为/h, 由图可看出，随着材料面积地增加，房间内苯浓度在某一 时间后也是随着材料面积成比例的增加。这一稳定时间与 房间内布置的污染物面积有关。当房间内放置2块材料面 积成比例的增加。这一稳定时间与房间内布置的污染物面 积有关。当房间内放置2块材料时，房间内浓度或散发率 达到放置1的2倍时所时间为4小时，当房间内放置5块 材料时，房间内浓度

8、或散发率达到放置1的5倍时所时间 为12小时，当房间内放置10块材料时，房间内浓度或散 发率达到放置1的10倍时所时间为32小时，见表。不同 面积的污染材料当剩余量为初始量的千分之一时所达到的 时间最大差263小时，见表。图通风换气次数为lh-1情况1时房间内苯的浓度图通风换气次数为lh-1情况1时房间内苯无因次浓度（以情况1为基准）图通风换气次数为lh-1情况1时散发率图通风换气次数为lh-1情况1时房间内无因次散发率（以情况1为基准）图通风换气次数为lh -1情况1无因次散发率（以第一时刻为基准）图通风换气次数为5h-l时情况1时房间内苯的浓度通风换气次数为lh-1时达到稳定比值所需时间表

9、项目情况1情况2情况3情况4稳定浓度与情况1比 值1251 0达到稳定比值所需时间（h） -41232通风换气次 数为lh-1时散发结束所需时间表项目情况1情况2情况3情况4剩余量达到初始量的1%。所需时间（h） 17191 9151970198 2图到图是房间内通风换 气次数为5h-l时，房间内浓度及散发量随时间变化情况。 从图可看出，对于只有一个材料ml,房间苯内的浓度同样 也是随时间下降。由图可看出，经过910小时后苯的散发率 基本一稳定值散发。第一时刻的散发率为/h,第910小时 起散发率为/h。同样由图可看出，随着材料面积地增加， 房间内苯浓度在某时间后也是随着材料面积成比例的增 加

10、，但由于换气次数增加故房间内浓度或散发率达到放置1 的2倍时所时间为1小时，当房间内放置5块材料时，房 间内浓度或散发率达到放置1的5倍时所时间为4小时，当 房间内放置10块材料时，房间内浓度或散发率达到放置1 的10时所时间为7小时，见表。不同面积的污染材料当剩 余量为初始量的千分之一时所达到的时间最大差26 3小时, 见表。图图通风换气次数为5h-l时房间内苯无因次浓度（以情况11为基准）图通风换气次数为5h-1时情况11散发率图通风换气次数为5h-l时房间内苯无因次散发率（以情况11为基准）图通风换气次数为5h-l时情况因次散发率（以第一时刻为基准）通风换气次数为5h-l时散发结 束所需

11、时间表项目情况1情况2情况3情况4稳定浓度与情况1比 值1251 0达到稳定比值所需时间（h） -147通风换气次数 为5h-l时达到稳定比值所需时间表项目情况1情况2情况3情况4剩余量达到初始量的千 分之一所需时间（h） 171 8191319641 971从图和图可看出, 当房间内换气次数从lh-l增加到5h-l时，材料散发量最大 只增加了千分之四，同此可知材料散发苯的阻力主要来自 于材料内部。但由于换气次数的增加，房间内的浓度下降。 在21小时后可近似认为房间内浓度与换气次数成正比。图两种通风时情况时同一块毯子的无因次浓度（以情况1为基准）图两种通风时情况时同一块毯子的无因次散发率（以情

12、况1为基准）3模型应用举例3-确定多种材料 对室内有机物污染的影响假设上例房间内可能会有一个胶合板ml、一个粒子板 m2和一窗帘m3组成。ml内有一种挥发性有机物即苯。ml 尺寸为5x2x （m3） , m2为一块不含苯，但对于苯有扩散 和吸收作用。窗帘作为表面材料，它的吸会表面积即bet面 积为1000 m2。ml和m2的物性如表所示。窗帘对苯的吸附 常数ka为/h,对苯的解吸附常数为kd为h-l。对表所列的 各种情况均假定空气渡过材料时的对流传质系数同上例均 为/h o分别计算换气次数为lh-l时表10所示不同情况下 房间内苯的浓度及各材料的苯散发率。ml和m2的物性参数表内容m1m 1苯

13、初浓度co (mg /m3) 9x 1030 x 103苯扩 散系数 d m (m2/s) x 10 -10x10-10 平衡常数 kvm4162 66 各种情况列表表情况m1m2m3情况1有无无情况2有面积10m2无情况 21有面积为50m2无情况3有无有图到图为房间内浓度及散 发率随时间变化情况。从图中可看出，对于只有一个材料 ml,房间苯内的浓度随时间下降。对第一种情况而言，第 一时刻的散发率为/h,浓度为/m3。从第919小时起，房间 内浓度和散发率则基本稳定，第919小时散发率为/h,浓度 为/m3。当几种材料并存时，虽然它们之间的影响可以在一 定时间内消除，但它们对整个房间内的浓度

14、及总的散发率 随时间的变化关系却发生了改变，本题房间内浓度及总散 发率稳定值变化量为3%。由图可看出，对于一个厚材料以 扩散形式散发苯，另一个厚材料以扩散形式影响苯的情况 而言，影响时间较短，情况2影响的时间为32小时，此时 无因次浓度(即任一时刻和情况浓度与同一时刻第一种情 况的比值)与情况1相同，即稳定在。情况21的影响时间 为44小时，无因次浓度稳定在。如果是一个厚材料以扩散 形式散发，另一个薄材料以表面吸附及脱附方式而影响苯 的浓度及散发，则对房间内浓度的影响时间较长，本例为 216小时，无因次浓度稳定在。详细结果见表。图和图为房 间内总的无因次净散发率，由此可知，虽然材料间的影响 在

15、几天内可以达到稳定值，但不同材料一起放入房间时， 由于它们的相互作用，使得房间内的稳定散发率及浓度也 不一样。对四种情况而言，当材料ml及整个房间剩余量为 初始量的千分之一时所达到的时间均为2205小时。图情况1时房间内苯的浓度图房间内苯无因次浓度（以情况1为基准）图房间内苯无因次浓度（以情况1为基准） 图情况1散发率图房间内无因次散发率（以情况1为基准）图情况1无因次散发率（以第一时刻为基准）达到稳 定比值所需时间表项目情况1情况2情况21情况3稳定浓度（总散发率） 与情况1同一时刻比值1达到稳定比值所需时间（h） -32 442164结论本文通过对一个房间内可以放置各种材料情况及通风 情况

16、的研究可以得出以下几个结论：4. 1建筑装饰材料v0c扩散系数越大，开始一段时间 的散发率越大，后来的散发率则越小。选择建筑材料进如 果选择扩散系数大的材料，其带来的好处是在初期可以散 发更多的voc,在未来建筑使用中所剩的voc量减少。但这 要求初期过程处理voc的能力要强，同时扩散系数大材料 对环境中的voc的吸收作用也越大，选择材料时应综合考 虑。图房间内无因次散发率（以情况1为基准）图房间内无因次散发率（以第一时刻为基准）4.2应 该选择voc初始含量低的建筑装饰材料，这样可使散发率 及房间内浓度降低。4. 3对流传质系数对建筑材料voc的散发速率影响较 好，有些情况下当对流传质系数没有得到时，可以用一个 经验值来代替，或者在模拟分析中就把重点放在建筑材料 本身的研究上。4. 4平衡常数对建筑材料voc的散发率影响较小，对 于没有平衡常数的建筑材料，作为近似计算可取1。4. 5通风换气量只对房间内浓度有较大影响，则对材 料的散发率的影响可以忽略。想通