空气调节赵荣义7.ppt

1、第五节 空气质量控制,第一节 内部空间空气净化的要求,第二节 空气悬浮微粒的特性及其捕集机理,第三节 空气过滤器,第四节 空气净化系统,主要内容,第七章 空气的净化与质量控制,第一节内部空间空气净化的要求,知识点1 IAQ (Indoor Air Quality),(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、 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

3、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、氯仿等外源性污染物。 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。

4、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 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

5、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； 回风口位置设置不当，使回风含污染物过多。 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。,细菌、真菌(含真菌孢子)、花粉、病毒等引起的污染,甲醛、苯系物、氨气、氡和悬浮颗粒物等引起的污染,(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

6、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。 1773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。,

7、(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

8、明，氡是除吸烟以外引起肺癌的第二大因素。,1、质量浓度单位体积中含有的灰尘质量(kgm3)； 2、计数浓度单位体积空气中含有的灰尘颗粒数(粒m或粒L)； 3、粒径颗粒浓度单位体积空气中所含的某一粒径范围内的灰尘颗粒数( 粒m或者粒L)。 一般室内空气允许含尘标准采用质量浓度，而洁净室的洁净标准(洁净度)采用计数浓度(每升空气中大于等于某一粒径的尘粒总数)。,知识点2 空气的含尘浓度表示法,知识点 3 净化标准,(一)一般净化 对室内含尘浓度无具体要求，只要对进气进行一般净化处理， 保持空气清洁即可。大多数以温湿度要求为主的民用与工业建筑空调工程均属于此类。 (二)中等净化 对室内空气含尘浓度有

9、一定的要求，通常提出质量浓度指标。 (三)超净净化 对室内空气含尘浓度提出严格要求，由于尘粒对生产工艺的有害程度与尘粒的大小和数量有关，所以均以粒径颗粒浓度作为浓度指标。,知识点4 洁净级别的划分,洁净手术室的等级标准: 一级 特别洁净手术室 级别100; 二级 标准手术室 级别1000和1万; 三级 一般洁净手术室 级别10万; 四级 准洁净手术室和辅助用房 级别30万,(1)可见微粒 肉眼可见，微粒直径大于 10m。 (2)显微微粒 在普通显微镜下可以看见，微粒直径小于0.25-10m。 (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 0.25m。,第二节空气悬浮微粒的特

10、性及其捕集机理,微粒分散于气态介质则形成一种气溶胶，实际上，人们通常处于或生活于气溶胶之中。组成气溶胶的微粒称为分散相，气态介质称为分散介质。 表征气溶胶粒子的性质包括微粒的形状、大小、比重、粒径分布及浓度等物理因素， 有时也需了解其化学成分。除液体微粒外，固体微粒的形状一般不是球形，因此其大小的度量有多种方法。显微镜下统计粒子的大小可用一维投影长度来表示粒径，称为定向粒径。,知识点 1 空气悬浮微粒的特性,(一)空气悬浮微粒的分布特性,(二) 微粒的运动特性,1.球形粒子在空气介质中的直线运动 2.粒子在流动空气中的曲线运动 3.粒子的布朗运动,第二节空气悬浮微粒的特性及其捕集机理,微粒分散

11、于气态介质则形成一种气溶胶，实际上，人们通常处于或生活于气溶胶之中。组成气溶胶的微粒称为分散相，气态介质称为分散介质。 表征气溶胶粒子的性质包括微粒的形状、大小、比重、粒径分布及浓度等物理因素， 有时也需了解其化学成分。除液体微粒外，固体微粒的形状一般不是球形，因此其大小的度量有多种方法。显微镜下统计粒子的大小可用一维投影长度来表示粒径，称为定向粒径。,知识点 1 空气悬浮微粒的特性,(一)空气悬浮微粒的分布特性,(二) 微粒的运动特性,1.球形粒子在空气介质中的直线运动 2.粒子在流动空气中的曲线运动 3.粒子的布朗运动,知识点2 空气悬浮微粒的捕集,(一)单纤维的捕集机理,目前常用的捕集机

12、理主要有以下几个方面： （1）惯性效应 （2）重力作用 （3）截留效应 （4）扩散效应 （5）静电效应,悬浮微粒,滤芯纤维,滤芯纤维,（1）惯性效应,由于纤维错综排列，故气流在纤维层内 穿过时，其流线要多次转弯，此时，若尘粒 质量较大或速度(可以看成等于气流速度)较 大，则尘粒受惯性力作用，不能随气流转弯， 而仍保持其原有的运动方向，便与纤维碰撞 并附着在纤维上。这种现象称为惯性效应。惯性作用随尘粒质量和过 滤风速的增加而增大。,（3）截留效应,对于粒径在亚微米范围内的小尘粒，可 以认为没有惯性，尘粒随着气流流线运动，当流线紧靠纤维表面时，尘粒由于与纤维表面发生接触而被拦截(阻留)下来，这种作

13、用称为截留效应。另外当微粒尺寸大于纤维网眼而被阻留时，这种现象称为筛滤作用。粗孔或中孔的泡沫塑料过滤器主要依靠筛滤作用进行除尘。,含尘气流通过纤维层时，尘粒在重力作用下，产生脱离流线的位移而沉降到纤维表 面上，这种作用只有在尘粒较大(5m)时才存在。对小尘粒 (0.5 m)的过滤，完全可以忽咯重力作用。,（2）重力作用,微粒 0.3 m,（4）扩散效应,小于1m的微粒在气体分子撞击下，像气体分子一样作布朗运动。如果微粒在运动过程中和物体表面接触，就会从气流中分离，这个机理称为扩散效应。对于dc0.3m的微粒，这是一个很重要的机理。,（5）静电效应,当含尘气流通过纤维滤料时，由于气流摩擦，使纤维

14、和尘粒部可能带上电荷，从而 增加了纤维吸附尘粒的能力。但是，因这种电荷既不能长时间存在，电场强度又很弱， 故产生的吸附力很小，所以，一般可以忽略。,屏蔽板,激化纤维,7000V直流电压,激化纤维,空气,How a high-voltage electronic air cleaner works,静电吸附（双级）,截留效应,惯性效应,扩散效应,重力作用,静电效应,在纤维过滤器内，尘粒被捕集，可能是出于上述滤尘机理的共同作用，也可 能是由于其中一种或几种滤尘机理的作用，这是由尘粒粒径、纤维直径、纤维层填充率以及气流速度等条件决定的。,(二)单纤维的捕集效率,（1）惯性碰撞效率Ei（针对大于1m粒

15、子有效） （2）截留效率Ein （3）扩散效率Ed （4）扩散截留效率Ed,in （小于1m有效） （5）静电效应（不予考虑）,综合上列各项，对于单纤维的总捕集效率为（0.1m到0.3m之间最难捕集）,E Ei Ein Ed Ed,in,第三节空气过滤器,工业除尘是用各种类型的除尘器，把含尘量较大(每立方米空气中含几至上百毫克) 的空气经净化处理后排至室外， 以使大气不受或少受到污染。 空调工程是把含尘量低 (每立方米空气中含零点几至几毫克)的空气，经净化处理后送入室内，通常采用过滤方 法，使用的设备是各种空气过滤器。,常见误解：过滤器像筛子一样，只有当悬浮在空气中的颗粒粒径比滤网的孔径大时才

16、能被过滤掉。其实，过滤器和筛子的工作原理大相径庭。 由于滤料的孔隙往往比微粒的粒径大得多，大部分的悬浮微粒是不能通过过滤去除掉的，过滤作用在空气过滤中是很有限的。,初效过滤器,中效过滤器,高效过滤器,高效袋式过滤器,知识点1 空气过滤器的类型,1. 初效过滤器 2. 中效过滤器 3. 高效过滤器 4. 静电集尘器,初效过滤器（）,在空气净化系统中作为对含尘空气的第一级过滤，同时也作为中效过滤器前的预过滤，对后级过滤器起到一定的保护作用。 为了便于安装，初效过滤器大多做500mm500mm50mm的扁块状，并布置成人字形排列或倾斜安装，以加大过滤面积,金属丝网、玻璃纤维、泡沫塑料；块状、自动卷绕

17、式,1）块状过滤器（即平板状 ）:金属网格浸油过滤器、干式玻璃纤维填充式过滤器。,2）YP型抽屉式泡沫塑料过滤器：过滤效率和额定风量比板式高。,3）M1型袋式泡沫塑料过滤器: 过滤效率和额定风量比板式高,4）自动卷绕式空气过滤器 减少清洗过滤器的工作量（人工清洗或更换），提高运转维护水平。这种过滤器采用合成纤维制成的毡状滤料，并装置在能自动卷 绕的机构上，当滤料积尘到一定程度后，卷绕机构在 滤料前后空气压差的控制下，使滤料自上而下地移 动，当一卷滤料用完后，再更换新的。,5）自动清洗浸油过滤器 金属过滤网板由传动机构带动，慢速移动，沾尘后在油梢内自行清洗，因此能连续工作。,2. 中效过滤器（）

18、,中效过滤器使用的滤料主要有玻璃纤维布(比初效过滤器采用的玻璃纤维直径小，约10m左右)、无纺布和中细孔聚乙烯泡沫塑料等。 结构形式：抽屉式或袋式、管式、折叠式,抽屉式过滤器,袋式过滤器,折叠式过滤器,管式过滤器,3. 高效过滤器（亚高效、高效、超高效）,0.1 级高效过滤器 亚高效过滤器： 过滤对象：尘粒5 静电过滤器属于该类 阻力：150Pa 计数效率(对于0.3 的粉尘):90-99.9%,滤料：超纫玻璃纤维和超细石棉纤维。 滤料均做成纸状，这些滤纸的孔隙非常小，并且允许采用的滤速很低(几cms)，这就增强了小尘粒的筛滤作用和扩散 作用，所以，具有很高的过滤效率。在一定的风量下，为能实现

19、低滤速以减少过滤器阻力和提高过滤效率，就必须尽量增大过滤面积，为此，在制作过滤器时，将滤纸往返折叠多次，使其过滤面积为迎风面积的60余倍。折叠后的滤纸间通道用波纹分照片分隔。,高效过滤器 a)过滤器外形 b)带分隔板(片)多折式结构 c)无分隔板(片)多折式结构 1-滤料 2-分隔板（片） 3-密封胶 4-木外框 5-贴线,高效过滤器送风口 a)非保温型 b)保温型 1-箱体 2-高效过滤器 3-密封装置 4-扩散孔板 5-吊顶板,4. 静电集尘器,结构：由电过滤器、高压发生器、控制盒以及清洗用水系同等组成。 性质：中效 或亚高效过滤器，可以 过滤掉10um以下的大部分尘粒。 特点：空气阻力

20、低，以及积尘后阻力变化小等，一般仅 作为中间过滤器使用。,空调净化工程中使用的静电过滤器，通常采用二区式电场结构：第一区为电离区(使 尘粒荷电)；第二区为集尘区(使尘粒沉积)。,知识点2 过滤器的性能,1. 过滤效率,通常用额定风量下，经过滤器捕集的尘粒量与过滤器进口处空气含尘量的比值的百分比表示。即 式中 c0、c1分别为过滤器进出口气流中微粒的质量，单位为mg/h。 该效率称为计重效率，即采用计重法检测得的过滤器效率。,在净化要求较高的空气净化系统中，通常需要将不同类型的过滤器串联使用。 下图所示的过滤装置由初效和中效两级过滤器串联组成，其单个过滤器的过滤效率分别为1和2,多级过滤器串联

21、的效率分析,2. 过滤器阻力,过滤器的阻力包括滤料阻力和结构阻力。 新过滤器阻力一般有下列经验公式： 或： 其中u为气溶胶通过滤料的流速，也叫滤速。对于国产过滤器，一般a 310，n12。 过滤器的阻力随着迎面风速u0或者滤速u的增大而增大，过滤效率随着滤速增大而降低。,3. 过滤器的容尘量,通常将在额定风量下运行时，过滤器的阻力达到终阻力或过滤器的效率下降到初始效率的85以下时，过滤器所容纳的积尘量作为该过滤器的标准容尘量，简称容尘量，也就是该过滤器允许的最大积尘量。,第四节 空气净化系统,（一）全室洁净 乱流式 稀释 平行流式（层流式）置换 （二）局部洁净 洁净隧道 洁净管道 装配式洁净室

22、,知识点1 净化系统的分类,应取热湿处理所需风量和净化所需风量的最大值 当净化所需风量大得多时，应加设循环（过滤）风机,知识点2 系统风量,1、层流洁净室：按室内断面风速确定： 100级 垂直层流，速度0.25m/s 100级水平层流,速度0.35m/s 2、乱流洁净室：按换气次数估算： 1000级，换气次数50 /h 10000级，换气次数25 /h 100000级，换气次数15 /h,知识点4 新风量,应满足正压及排风要求,取最大值： 1、层流洁净室：总送风量的2-4% 乱流洁净室：总送风量的10-30% 2、补偿室内正压和排风需要 3、保证室内人员的最小新风量,活塞流 紊流（有涡流区）,知识点3 系统气流分布,第五节 空气品质控制,在高层建筑中，为了节能，采取了一系列的技术措施：增强围护结构的隔热性、增强房间的密闭性、降低送风新风量、降低空气环境参数标准。 因此，室内建筑材料中放射性（氡等）有害物质辐射影响加剧，生物、化学等有害物质沉淀，使室内污染物浓度增加，造成室内空气质量变差；并由此对人体引发了各种病状病态建筑综合症（Sick Building Syndrome）。 造成病态建筑综合症的与空调有关的因数有： 通风不良：新风不足或没有新风 空气过滤不佳 系统污染严