淺談凈化室內(nèi)空氣的方法

何 花

(廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，廣州510370)

0 引言

隨著人們生活水平的提高，人們越來越注重家居和工作環(huán)境的改善，大量采用美化裝飾材料、家具和電子設(shè)備。裝飾材料和家具會(huì)釋放對人體有害的有機(jī)揮發(fā)性氣體；電腦等現(xiàn)代化辦公設(shè)備在使用過程中會(huì)產(chǎn)生電磁輻射及電離輻射等，造成空氣污染物的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生大量的有機(jī)污染物，對人們的身體健康造成不良的影響。人們每天大約有80%的時(shí)間在各種室內(nèi)度過，由建筑裝修、家具電子及設(shè)備等造成的室內(nèi)環(huán)境污染，已成為影響人們健康的“隱形”殺手，如何改善室內(nèi)空氣品質(zhì)是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)師在工程設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的問題。

1 室內(nèi)空氣污染物的分類及對人體的危害

室內(nèi)空氣中的污染物多種多樣，我們必須了解清楚它們的來源和形態(tài)，才能選擇更有效的凈化方式來凈化空氣。室內(nèi)空氣污染物主要分為以下三類：

(1)可吸入顆粒物——粉塵、煙霧、花粉等，污染源為燃料燃燒、吸煙、發(fā)煙蚊香、室內(nèi)清潔等；可吸入顆粒物主要影響人體呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)。

(2)菌類微生物——細(xì)菌、霉菌和病毒等，污染源為空調(diào)器、加濕器、家禽、不清潔的地毯等；菌類微生物是導(dǎo)致傳染性疾病的發(fā)病根源。

(3)揮發(fā)性有機(jī)物——甲醛、苯等。污染源為涂料、油漆、人造板及其制品、化纖地毯等；甲醛主要通過呼吸、食道、皮膚吸收進(jìn)入體內(nèi)而引起不適，對粘膜、上呼吸道、眼睛和皮膚有強(qiáng)烈刺激性。苯系物對人體的影響輕度表現(xiàn)為對眼睛、鼻和咽喉部位的刺激，嚴(yán)重可致中毒。甲醛和苯系物已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌物質(zhì)[1]。

世界衛(wèi)生組織公布的《2002年世界衛(wèi)生報(bào)告》中明確將室內(nèi)污染列為人類健康的十大威脅。來自中國標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)中國青少年衛(wèi)生健康指導(dǎo)中心的調(diào)查：中國每年有220萬青少年死于因室內(nèi)空氣污染引發(fā)的呼吸系統(tǒng)疾病，其中100萬是5歲以下的幼兒[2]。嚴(yán)重的室內(nèi)環(huán)境污染不僅給人們健康造成損失，而且造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，人類正面臨“煤煙污染”、“光化學(xué)煙霧污染”之后，以“室內(nèi)空氣污染”為特點(diǎn)的第三次環(huán)境污染時(shí)期[3]。

2 傳統(tǒng)室內(nèi)空氣凈化的技術(shù)

為了避免這些污染帶來的危害，人們一直以來都在尋找各種不同的凈化技術(shù)來改善室內(nèi)空氣的質(zhì)量，傳統(tǒng)常見的室內(nèi)空氣凈化技術(shù)大致分為四類：

(1)稀釋法

對于普通樓房可以選擇通過打開窗戶保持通風(fēng)來避免污染物聚集室內(nèi)。但越來越多的現(xiàn)代化建筑取代了舊式房屋，為了節(jié)約空調(diào)能耗，現(xiàn)代建筑物外墻上可開啟的窗戶越來越少，因此這種開窗稀釋的方法已不能有效的運(yùn)用，此時(shí)通過配置中央空調(diào)的新風(fēng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)向密閉空間持續(xù)補(bǔ)充新鮮空氣以稀釋室內(nèi)氣味和污染物，可惜有限的新風(fēng)對室內(nèi)空氣品質(zhì)的提升起不到太大的作用。

(2)過濾法

這類凈化方式主要是在機(jī)械通風(fēng)的系統(tǒng)上增加過濾器(分初效、中效、亞高效、高效等過濾器)，利用風(fēng)機(jī)的動(dòng)力讓污染空氣通過過濾器，空氣被凈化后再送到工作場所。過濾器的作用是截留部分顆粒物、微生物等空氣污染物；這種過濾方法初投資較低，過濾效果穩(wěn)定可靠，但存在著過濾效率和阻力的矛盾，需要定期清洗或更換，維護(hù)困難，運(yùn)行成本較高。

(3)吸附法

這類凈化方式主要是在凈化器內(nèi)裝有吸附劑，使用時(shí)將污染空氣通過吸附劑層(例如活性炭、沸石、硅膠等)，污染物被吸附在吸附劑上而達(dá)到凈化空氣的目的。吸附劑可有效去除空氣中大多數(shù)的有機(jī)污染物和放射性氣體氡，但是對無機(jī)污染物的去除效果不好[2]，而且吸附劑很難再生利用，需定期更換，運(yùn)行成本較高。

(4)消除法

消除法主要有紫外線滅菌和臭氧滅菌等，對空氣凈化起到更直接的效果。例如紫外線殺菌燈，直接照射空氣達(dá)到殺滅細(xì)菌的目的；臭氧系統(tǒng)能夠有效減少異味、殺滅微生物；但這些凈化方式都無法滿足有人環(huán)境下的及時(shí)性殺菌保護(hù)，所以通常運(yùn)用在無人環(huán)境或工業(yè)廠房等區(qū)域。即使紫外線殺菌燈可裝在回風(fēng)管道內(nèi)，由于紫外線的穿透能力很弱，在空調(diào)系統(tǒng)中使用一段時(shí)間后，如果燈的表面蒙塵將嚴(yán)重影響滅菌效果[2]。

圖1中顏色越深說明所占在比例越大，總體上看，中考題所涉及的內(nèi)容知識比PISA題多，且兩者在偏重上有所差異.中考題注重運(yùn)算的回憶和執(zhí)行程序認(rèn)知，幾何概念、三角幾何的推理證明，基礎(chǔ)代數(shù)、函數(shù)的執(zhí)行程序認(rèn)知，較少有涉及到聯(lián)系實(shí)際認(rèn)知，而PISA題非常注重對數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)知識的執(zhí)行程序認(rèn)知的考察，并且有涉及到解決非常規(guī)問題認(rèn)知，幾何概念也有涉及到建立聯(lián)系認(rèn)知.

3 新型室內(nèi)空氣凈化的技術(shù)

傳統(tǒng)的室內(nèi)空氣凈化技術(shù)無法適應(yīng)目前復(fù)雜而又特殊的室內(nèi)空氣污染的特點(diǎn)，這就需要針對室內(nèi)空氣污染的特性，研究出適于室內(nèi)使用的空氣凈化技術(shù)，而不能簡單地引用工業(yè)領(lǐng)域針對短時(shí)間高強(qiáng)度污染的凈化手段。當(dāng)前國內(nèi)民用建筑工程中應(yīng)用較廣泛的幾種新技術(shù)有：納米光觸媒技術(shù)、光氫離子化技術(shù)、高壓靜電濾塵技術(shù)等。

(1)納米光觸媒技術(shù)：

光觸媒是光+觸媒(催化劑)的合成詞。光觸媒是一種以納米級二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱。光觸媒在紫外線的照射下，會(huì)產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生出氧化能力極強(qiáng)的自由氫氧基和活性氧，具有很強(qiáng)的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機(jī)化合物和部分無機(jī)物，能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì)，可殺滅細(xì)菌和分解有機(jī)污染物，把有機(jī)污染物分解成無污染的水和二氧化碳，因而具有較強(qiáng)的殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣功能。這種凈化方式的優(yōu)點(diǎn)是初投資低、能耗低、操作簡單、維護(hù)費(fèi)用低。缺點(diǎn)是還存在反應(yīng)速度慢的問題，而且由于二氧化鈦泡沫是用嵌入的方式粘附在金屬鎳網(wǎng)上的，長期使用或金屬鎳網(wǎng)需要清潔時(shí)，二氧化鈦泡沫容易脫落，影響凈化效果。

(2)光氫離子化技術(shù)：

常溫常壓下，在寬光譜紫外線與多種稀有金屬(鈦、銠、銅、銀等)催化劑的作用下產(chǎn)生包括氧化氫離子、羥基離子、超氧離子及純態(tài)負(fù)離子等在內(nèi)的凈化因子，能夠主動(dòng)迅速殺滅空氣中超過90%的細(xì)菌、病毒、和霉菌；可以分解甲醛、苯和總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)；消除異味及空氣中的懸浮顆粒物。這種凈化方式是在不對人體及環(huán)境造成影響的前提下，提高空氣本身的自凈能力，在動(dòng)態(tài)環(huán)境下處理空氣污染問題。這類凈化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是對消除有害氣體特別是致癌物甲醛、苯有很高的凈化效率。缺點(diǎn)是初投資很高，會(huì)產(chǎn)生少量臭氧，需控制臭氧的濃度在國標(biāo)允許的濃度范圍里。

(3)高壓靜電濾塵技術(shù)：

通過讓污濁的空氣經(jīng)過高壓電離區(qū)，使空氣中顆粒物、微生物等污染物帶上正電荷，在經(jīng)過集塵室時(shí)被吸附在集塵板上，達(dá)到從氣流中分離的效果。這種凈化方式的優(yōu)點(diǎn)是除塵效率高，對細(xì)菌有一定去除作用，裝置阻力小，運(yùn)行能耗費(fèi)用較低，特別適合空氣中顆粒物多的地方。缺點(diǎn)是高壓靜電濾塵技術(shù)有可能產(chǎn)生臭氧，現(xiàn)場安裝過程容易存在泄漏；需經(jīng)常清洗集塵板，初投資較貴。

圖1 室內(nèi)溫度變化圖(1)

4 實(shí)驗(yàn)案例

測試實(shí)驗(yàn)：

新裝修的公寓面積約為80平方米，測試時(shí)房間的門、外窗關(guān)閉，房間天花內(nèi)安裝了一臺320CMH的新風(fēng)機(jī)。根據(jù)光氫離子凈化裝置產(chǎn)品的技術(shù)要求，每套凈化裝置可服務(wù)的房間面積約為40～50平方米，因此我們在新風(fēng)機(jī)的送風(fēng)總管內(nèi)安裝了兩套光氫離子凈化裝置。光氫離子凈化裝置在工作時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)凈化因子被新風(fēng)機(jī)吹送到室內(nèi)各個(gè)區(qū)域，從而分解空氣中的有害物質(zhì)。測試前室內(nèi)空氣中甲醛濃度為0.130mg/m3，測試過程中甲醛濃度最高值曾達(dá)0.150mg/m3,《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》GB50325-2001(2006版)中規(guī)定：I類民用建筑工程(住宅、公寓)室內(nèi)的甲醛濃度為不大于0.08mg/m3。

2012年10月23日 12∶00-2012年10月26日24∶00(共84小時(shí))為新風(fēng)機(jī)及凈化裝置運(yùn)行時(shí)間；房間的溫度值及甲醛濃度值每間隔10分鐘采樣一次；提取室內(nèi)甲醛濃度值的感應(yīng)探頭(1個(gè))安裝在室內(nèi)其中一面內(nèi)墻的中部。

圖1至圖4為室內(nèi)溫度變化圖：從圖中可看出，前三天室溫變化趨勢基本相似，第四天整體室溫較之前略有下降。因?yàn)槭覂?nèi)的新風(fēng)機(jī)采用的是直接取室外新風(fēng)的送風(fēng)機(jī)，因此室內(nèi)溫度的變化與室外的溫度變化有關(guān)。

圖2 室內(nèi)溫度變化圖(2)

圖3 室內(nèi)溫度變化圖(3)

圖4 室內(nèi)溫度變化圖(4)

圖5 室內(nèi)溫度變化圖(5)

圖6 室內(nèi)溫度變化圖(6)

圖7 室內(nèi)溫度變化圖(7)

圖8 室內(nèi)溫度變化圖(8)

圖5至圖8為室內(nèi)甲醛濃度變化圖：從圖中可看出，設(shè)備在運(yùn)行13小時(shí)后(即24日01∶00)，在凈化設(shè)備所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)凈化因子的作用下，室內(nèi)甲醛濃度逐漸降到國標(biāo)允許的濃度0.08mg/m3以下，并持續(xù)保持到第二天(即24日)的13∶00時(shí)；當(dāng)設(shè)備運(yùn)行77小時(shí)后，室內(nèi)甲醛濃度值逐漸穩(wěn)定在國標(biāo)允許的濃度0.08mg/m3以下，一直保持到測試結(jié)束。

總結(jié)：分析圖1至圖8中的數(shù)據(jù)可知，前77小時(shí)甲醛濃度值的變化趨勢與室溫變化趨勢基本一致，符合甲醛與氣溫的正比關(guān)系，即溫度高時(shí)甲醛揮發(fā)得快，甲醛的釋放量就多；溫度低時(shí)甲醛揮發(fā)得慢，甲醛的釋放量就少[4]。77小時(shí)之后甲醛濃度值逐漸穩(wěn)定在國標(biāo)允許的濃度0.08mg/m3以下，說明光氫離子化技術(shù)對于輕度污染的室內(nèi)環(huán)境治理效果明顯，實(shí)用性強(qiáng)。

5 建議與結(jié)語

每一種類型的凈化技術(shù)都各有優(yōu)劣，各自的優(yōu)勢在對應(yīng)的環(huán)境下使用會(huì)更為突出。對于大型的交通樞紐站——機(jī)場、地鐵、公交車站，由于周邊環(huán)境大顆粒塵埃較多，這種建筑的新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)該選擇除塵效率高的凈化設(shè)備例如高壓靜電除塵設(shè)備。對于醫(yī)院建筑，人多密集并攜帶各種病菌，這種建筑則傾向于選擇有滅菌功效的凈化設(shè)備例如納米光觸媒設(shè)備；對于裝修豪華的建筑，污染問題以有害揮發(fā)性有機(jī)物為主，那就應(yīng)該首選有分解有害氣體能力的凈化設(shè)備例如光氫離子設(shè)備。由于室內(nèi)空氣成分復(fù)雜，室外霧霾越來越嚴(yán)重，單一某種空氣凈化技術(shù)很難全部凈化干凈，這個(gè)時(shí)候可以選擇多功能空氣凈化設(shè)備，比如將高壓靜電除塵技術(shù)與光氫離子技術(shù)組合協(xié)同作用。

我們在尋求更有效的室內(nèi)凈化技術(shù)的同時(shí)，更多的需要從室內(nèi)裝修材料、家具等的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的編制入手，結(jié)合國情，建立良好的環(huán)保意識和習(xí)慣，讓居住環(huán)境不斷地優(yōu)化，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的理想狀態(tài)。

[1] 王璐，賈金平.室內(nèi)空氣中化學(xué)污染物的控制措施探討[J].綠色科技，2013,(5)：216

[2] 王志超，鄧高峰，王志勇，等. 建筑室內(nèi)污染物控制技術(shù)研究[J].建筑科學(xué),2013,10(29):63-69

[3] 朱天樂.室內(nèi)空氣污染控制[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003

[4] 蘇海濤，閻麗娜，董楊.室內(nèi)空氣甲醛污染現(xiàn)狀及原因分析[J].中國衛(wèi)生工程學(xué)，2012,12(11)：512-514