室内空气质量与空气净化处理

第5章室内空气质量与空气净化处理

主要内容5.1空调房间的空气质量5.2空气中固态污染物的净化处理5.3空气过滤器

空调房间的空气中若含有悬浮微粒等固态污染物、有害气体等气态污染物，以及细菌等微生物，会对人的正常工作和生活产生不利影响，严重时还会对人的身体健康造成极大危害。在一些生产过程中，空气中的上述污染物还会影响产品的质量、精度、纯度和成品合格率。需采取有效的技术措施，清除或尽量减少空调房间空气中的污染物，以满足空调房间的空气环境除温湿度、流动速度和新风量以外的控制要求。

通常往空调房间送的“风”是室外空气(新风)和室内再循环空气(回风)的混合空气，由于室外环境存在各种污染源，会产生悬浮微粒、有害气体、臭味、细菌等固态、气态和微生物等污染物；室内环境也会因人及活动、家具、陈设、装饰装修、设备装置使用等产生类似污染物。

必须对取自室外的新风和室内的回风，在送入空调房间前先进行除去它们所含污染物的净化处理，然后再用此洁净空气来置换或稀释空调房间内的空气，从而使空调房间的空气质量满足要求。5.1空调房间的空气质量室内空气质量又称为室内空气品质，英文缩写为IAQ(IndoorAirQuality)。由于建筑、装饰装修、家具、现化办公设备及人自身所产生的物理性、化学性、生物性和放射性污染物，使得室内空气质量恶化，对人体健康造成危害，或使人感觉不适造成工作效率降低，或对生产和产品造成不利影响等。人的一生大约有70-90％的时间是在室内度过的，因此在一定意义上室内空气环境对人们的生活和工作质量，以及身体健康的影响远远超过室外大气环境。5.1.1影响空调房间空气质量的因素空调房间内的空气质量如何，除了与室内空气温度、相对湿度、流动速度和新风供应量有关外，还与空调房间内的空气污染情况密切相关。影响空调房间空气质量的因素取决于以下两个方面空调房间室内空气污染物的来源。空调系统或装置的状态和使用效果。

1.室内空气污染和污染物室内空气污染是指在室内空气正常成分之外又增加了新成分，或原有的成分增加(其数量、浓度和持续时间超过了室内空气的自净能力)而使空气质量发生恶化，对人的健康和精神状态、生活、工作等产生影响的现象。空调房间室内的空气污染通常包括化学性污染(含放射性污染)和生物性污染。化学性污染是指因化学物质，如甲醛、苯系物、氨气、氡和悬浮颗粒物等引起的污染。生物性污染是指因生物污染因子，主要包括细菌、真菌(含真菌孢子)、花粉、病毒、生物体有机成分等引起的污染。室内空气污染主要是人为污染，以化学性污染最为突出。尽管化学污染物的浓度较低，但多种污染物共同存在于室内，长时间联合作用于人体(如通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入机体)，涉及面广，接触人多，对健康危害显著，特别是老弱病幼等敏感人群更易受到伤害。室内空气污染物种类很多，一般按其存在状态可分为固态污染物和气态污染物两大类。固态污染物——悬浮在空气中的固体粒子和液体粒子，包括无机和有机颗粒物、微生物及生物溶胶等。气态污染物——以分子状态存在的污染物，包括无机化合物、有机化合物和放射性物质等。主要气态污染物

(1)甲醛特性具有刺激性气味，密度比空气略大，存在于板材粘合剂、劣质胶、化纤地毯、地板革、油漆、涂料、贴墙布和贴墙纸中。采用了粘合剂的木地板、木质家具中含量最高。释放速率除与家具等物品中甲醛的含量有关外，还与室内空气温度有关，气温越高，甲醛释放越快。对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常及免疫功能异常，特别是对视网膜有较强的损害作用。

(2)苯具有特殊芳香气味，存在于油漆的添加剂和稀释剂中，还被用作粘合剂的溶剂。1993年被世界卫生组织(WHO)确定为致癌物。长期接触低浓度苯蒸气会引起神经衰弱，白细胞减少，严重时可发生再生障碍性贫血。

(3)甲苯和二甲苯甲苯有类似苯的气味，有毒、有麻醉性，对皮肤有刺激性和脱脂作用。二甲苯有芳香气味，有毒，但毒性比苯和甲苯小。甲苯和二甲苯常被用作建筑材料、装饰材料及人造板家具的粘合剂。

(4)氨具有强烈刺激性臭味，存在于建筑施工中使用的含氨防冻剂和家具涂饰时所有的添加剂及增白剂中。危害低浓度氨气对眼睛和上呼吸道粘膜有刺激作用，引起流泪、流涕、咽喉充血并疼痛。

(5)臭氧有特殊臭味，复印机、计算机等办公设备，以及负离子发生器在使用过程中都会产生臭氧。危害主要是对呼吸系统造成强烈刺激或损伤，急性症状表现为咽喉干燥、咳嗽、呼吸异常、呼吸道发炎。

(6)氡由镭衰变产生的自然界惟一的天然放射性气体，它没有颜色，也没有任何气味。主要含在石头、砖、沙、水泥、石膏等建筑装饰材料和陶瓷制品中。很容易被呼吸系统截留，并在局部区域不断积累，长期吸入高含量氡最终可诱发肺癌。专家研究表明，氡是除吸烟以外引起肺癌的第二大因素。

(7)总挥发性有机化合物对人体健康的影响主要表现在感观效应和超敏感效应。室内总挥发性有机化合物的主要来源

1)有机溶液，如油漆、含水涂料、粘合剂、化妆品、洗涤剂、捻缝胶等；

2)建筑材料，如人造板、泡沫隔热材料、塑料板材等；

3)室内装饰材料，如壁纸、其他装饰品等；

4)纤维材料，如地毯、挂毯、化纤窗帘等；

5)办公用品及设备，如油墨、复印机、打印机等；

6)来自室外的工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等。

2.空调房间空气污染物的来源及影响空调房间内的空气污染物来源于室内、室外和空调系统或装置本身。

(1)室内污染源非工业建筑的一般房间室内空气污染情况，与室外环境、室内装饰装修、建筑材料、家具、办公设备及人体有关。吸烟产生的烟雾也不能忽视。

1)装饰装修材料调查结果显示，装饰装修材料是主要的室内空气污染源。装饰装修用的胶合板、刨花板、粘合剂、防水剂、油漆和内墙涂料及其添加剂等一般均含有甲醛、苯、甲苯和二甲苯等有机化合物。

2)建筑材料在建筑施工中，为了加快混凝土的凝固速度和冬季施工防冻，通常要加入高碱混凝土膨胀剂和含尿素的混凝土防冻剂。建筑物投入使用后，随着环境因素的变化，特别是夏季的气温升高，从墙体中缓慢释放出的氨气将造成室内空气中氨浓度严重超标。建筑中使用的石材、砌块、地砖等陶瓷建材和水泥中的放射性物质如果超标，会造成室内放射性污染。

3)人造板家具现代家具大多用人造板制造，人造板家具在生产过程中要大量使用粘合剂、油漆和涂料。粘合剂中往往含有甲醇，此外粘合剂、油漆和涂料中一般还含有苯、甲苯和二甲苯，这些挥发性有机污染物都会在家具的使用过程中缓慢释放到室内空气中。

4)办公设备某些办公设备和用品在使用时会产生一些有害气体，如计算机在使用时会产生臭氧、苯酚、甲苯、二甲苯、乙苯等，复印机和打印机在使用时会产生臭氧、甲醇、乙醇等。复印机和喷墨打印机在使用时还会产生固态污染物——墨粉。

5)人体人新陈代谢产生的污染物主要是呼出气体中包含的二氧化碳、苯、甲苯、苯乙烯、氯仿。人体感染的各种致病微生物，如流感病毒、结核杆菌、链环菌等会通过咳嗽、打喷嚏等喷出，对室内空气形成生物性污染。

(2)室外污染源室外自然环境的空气中一般都含有各种悬浮微粒、工业废气和汽车尾气等污染物，这些污染物会通过房间开启的门窗直接进入室内，也可以粘附或吸附在人体的毛发、皮肤以及衣物上，由人从室外带入室内。在压力分布不当时，厨房、餐厅、吸烟区、地下停车场等处产生的污染物也会进入空调房间内。

(3)空调系统或装置在基本封闭的高层建筑空间内普遍采用空调系统或装置来解决内部空气环境的控制问题，以创造最佳的舒适环境，获得最佳的工作效率。大量工作或生活在所谓现代化空调建筑内的人，往往有不适感，出现了一些非特异性症状，最普遍的症状是头昏、喉干、胸闷、易疲劳、皮肤过敏等。20世纪70年代首次报道这种现象，且有普遍性和严重性。1983年，在进行了大量的调研后，世界卫生组织确认这种症状存在，并把这种症状命名为“病态建筑综合症”，英文缩写SBS(SickBuildingSyndrome)，也有译为致病建筑综合症、建筑病综合症、建筑物综合症、不良建筑物综合症等。世界卫生组织发布的病态建筑综合症八个方面的主要表现

1)眼睛(尤其是角膜)、鼻粘膜及喉粘膜有刺激症状。

2)嘴唇等粘膜干燥。

3)皮肤经常生红斑、荨麻疹、湿疹等。

4)容易疲劳。

5)容易引起头疼和呼吸道感染症状。

6)经常有胸闷、窒息样的感觉。

7)经常产生原因不明的过敏症。

8)经常有眩晕、恶心、呕吐等感觉。研究表明，除了上述室内外污染物的影响外，空调方面存在的问题也是产生病态建筑综合症的主要原因。这些问题主要有

1)室内新鲜空气量供应不足20世纪70年代出现的“能源危机”引起了对减少能源消耗的普遍重视。为了降低空调能耗，通常增加建筑的密闭性并降低新风量标准使新鲜空气量供应不足。疏于日常管理或为减少运行费用，关闭新风采集口。

2)空气净化不佳一般民用建筑空调系统仅装有粗效过滤器，但仅能捕集悬浮微粒，且过滤效率不高。对气态污染物则缺少净化处理措施。

3)空调设计有缺陷没有进行合理的气流组织，造成工作区二次污染；新风口位置设计不当，造成新风质量不高；采用新回风混合方式时，回风在混合前未经净化处理，造成新风未送入工作区就已被污染；室内没有形成正压，使得室外未经处理的空气以及周边房间或区域(如厨房、吸烟区)产生的污染物很容易由门窗进入空调房间；

4)空调系统或装置维护保养不到位空调系统或装置维护管理不善，没有进行定期清洁，设备、管道肮脏，特别是凝结水盘污染严重。5.1.2提高和改善空调房间空气质量的措施1.控制室内污染源应尽量选用无污染或低污染的产品。必须使用污染物含量较高的建筑及装饰装修材料时，应对该材料进行预处理，以减少污染物的散发量。如封闭混凝土结构和石材表面的缝隙，能有效地阻止氨气和氡气的散发。不采用有污染物散发的家具、地毯、洁具等。对产生污染物的房间(如复印机室、有吸烟的房间等)，应有隔离或排风设施，防止污浊空气通过回风口吸入，再经空调系统送至其他空调房间产生交叉污染。

2.提高新风效应必要的新风量是稀释污染物，提高和改善室内空气质量的重要保证。研究表明，其他有害气体对人体健康造成的危害要比CO2严重得多，如果对有可能受这些有害气体污染的空气环境仍按CO2的控制标准来确定新风量，室内空气质量肯定会达不到要求。因此，还要根据由于室内装修装饰、使用板式家具和办公设备，甚至考虑吸烟等情况产生的污染物浓度，增加用于稀释的新风量。不能忽视新风的质量，要注意新风的采集和过滤质量，确保向空调房间提供清洁的新鲜空气。

3.保持室内正压使送入空调房间的风量达到保持室内为正压的程度。

4.合理组织室内气流保证送风气流能吹送到所需的任何区域，不出现死角、死片、涡旋、重叠和短路。认真计算，合理确定主风管风速、送风口的个数、位置、出口风速.精心选择送风口、回风口的形式.将按夏季工况设计的气流组织作冬季工况校核。气流分布性能指标：对整个工作区的气流分布的评价则用气流分布性能指标ADPI来判断，它定义为工作区内各点满足EDT和风速要求的点占总点数的百分比。

一般情况应使ADPI

美国ASHRAE用有效吹风温度EDT（EffectiveDraftTemperature）来判断工作区内某一点是否有吹风感。

5.加强空气净化和杀菌处理提高空气净化级别，加强过滤和吸附空气中的悬浮微粒、生物气溶胶及其他一些过敏因子。增设紫外线灯，加强对空气中微生物的杀灭作用。

6.采用能改变新风比的系统可根据不同的季节和不同的气候条件，在保证最小新风量的条件下，通过改变新风比来调节冷热源设备的运行负荷。在过渡季节可采用全新风运行，既可以节能，又改善了室内空气质量。

7.加强空调系统或装置的维护和管理定期清洁空调系统或装置的易污染部件，如过滤器、热交换器、风管道，防止污染物沉积。对产生凝结水的设备，应使接水盘保持一定的倾斜度，以便能及时排除冷凝水，保持干燥，防止滋生微生物；也可同时在接水盘中投放杀灭微生物的药剂。加强冷却水塔的清洁，减少病菌的滋生。5.2空气中固态污染物的净化处理对空气中固态污染物的净化处理是空气净化处理最基本、也是最广泛的要求，为此而采用的技术措施主要是过滤。过滤即利用过滤装置，将拟送入洁净空间的空气（包括室外新风和室内回风）中的悬浮微粒去除。

过滤的主要目的保证进入洁净空间的空气达到要求的洁净度防止热交换器表面积尘后影响其热湿交换性能。5.2.1空气中悬浮微粒的类型

1.按微粒的形成方式分类

(1)分散性微粒固体或液体在分裂、破碎、气流、振荡等作用下，变成悬浮状态而形成。固态分散性微粒是形状完全不规则的粒子，或是由集结不紧、松散的粒子组合而又形成球形的粒子。

(2)凝集性微粒通过燃烧、升华和蒸气凝结以及气体反应而形成。一般是由数目很多的有着规则结晶形状或者球状的原生粒子结成的松散集合体组成。2.按微粒的性质分类

(1)无机性微粒如矿物尘粒、建材尘粒和金属尘粒等。

(2)有机性微粒如植物纤维，动物的毛、发、角质、皮屑，化学染料和塑料等。

(3)有生命微粒如单细胞藻类、菌类、原生动物、细菌和病毒等。

3.按微粒的大小分类

(1)可见微粒肉眼可见，微粒直径大于

10μm。

(2)显微微粒在普通显微镜下可以看见，微粒直径小于0.25-10μm。

(3)超显微微粒在超显微镜或电子显微镜下可以看见，微粒直径小于

0.25μm。

4.微粒的通俗分类

(1)灰尘包括所有固态分散性微粒，也称为粉尘。

(2)烟包括所有固态凝集性微粒，以及液态粒子和固态粒子因凝集作用而产生的微粒，还有从液态粒子过渡到结晶态粒子而产生的微粒。

(3)雾包括所有液态分散性微粒和液态凝集性微粒。

(4)烟雾包括液态和固态，既含有分散性微粒又含有凝集性微粒。与雾略有差异。

图5-1微粒的大小和范围5.2.2大气尘的组成、粒径分布和浓度对于空调系统来说，一般都要引进新风(即室外空气)，因此不可避免地要遇到并解决大气尘的问题。大气尘是指大气中的悬浮微粒，是空气净化的直接处理对象之一。大气中悬浮微粒的组成成分、分布特性和浓度与空气净化效果有密切关系，对选用合理的过滤方式和装置有重要影响。

1.大气尘的组成大气尘的组成成分和数量因季节、地点等不同而差别很大，特别是工业城市及其近郊，情况要复杂得多。一般来说，大气尘主要含有以下种类的微粒(1)无机性非金属微粒如矿物(包括砂土)的碎屑、煤粉和炭黑等。(2)金属微粒大气尘中金属微粒成分与当地工业企业的性质有很大关系。(3)有机性微粒又分为自然产生的有机性微粒和人为制造的有机性微粒。(4)有生命微粒即微生物，包括原生动物、单细胞藻类、菌类、细菌、立克次氏体和病毒。表5-3几个大城市大气尘中的金属微粒含量（μg/m3）一般来说，城市和城市附近大气尘组成的趋势如表5-4所列。表5-4城市和城市附近大气尘的一般组成

2.大气尘的粒径分布特性具有表5-5所示的分布规律。从表中数据可看出，在所分组的粒径区间内，大颗粒微粒按质量计在微粒总量中所占比例很高；按个数计则所占比例很小。

表5-5大气尘的粒径分布

3.大气尘的浓度随地区、时间、气象条件及局部污染状况不同而有很大的差异。确定大气含尘浓度比确定温湿度等气象条件要困难得多。即使在同一地点，一天内的含尘浓度就有可能相差十几倍。表9-6给出了大气尘计数浓度和质量浓度的大致数据，可供参考。表5-6大气中含尘浓度5.2.3空气中悬浮微粒的净化标准净化标准通常用空气洁净度等级来衡量。悬浮微粒的浓度通常采用以下三种表示方法

(1)质量浓度又称计重浓度，是以单位体积空气中含有悬浮微粒的质量表示，记做mg/m3；

(2)计数浓度单位体积空气中含有各种粒径