城市住區(qū)室外通風(fēng)與空氣負(fù)離子濃度評(píng)測(cè)研究

張彩霞(臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 041000)

城市住區(qū)室外通風(fēng)與空氣負(fù)離子濃度評(píng)測(cè)研究

張彩霞(臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 041000)

空氣中被稱為“維生素”和“生長(zhǎng)素”的就是空氣中的負(fù)離子了，空氣中負(fù)離子的各項(xiàng)指標(biāo)已經(jīng)成為室外場(chǎng)所用來(lái)評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。其局限性在于此方法只在室外檢測(cè)過(guò)程中采用，室內(nèi)的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)僅僅局限于污染物的含量及種類上，空氣中負(fù)離子濃度并沒(méi)有作為有效的空氣質(zhì)量判斷的依據(jù)，更沒(méi)有得到普及，本文講述的主要是對(duì)在具有一定濃度的空氣負(fù)離子濃度的建筑室內(nèi)通風(fēng)狀態(tài)的研究結(jié)果，研究過(guò)程包括探究空氣負(fù)離子的濃度變化情況以及影響濃度的相關(guān)因素，從更深的層次研究建筑室內(nèi)空氣負(fù)離子系統(tǒng)。

城市住區(qū)；室外通風(fēng)；空氣負(fù)離子濃度；評(píng)測(cè)；研究

研究表明，空氣負(fù)離子濃度與空氣的清潔度成正比關(guān)系，較高的負(fù)離子濃度可以起到改善人的身體狀況的作用，正、負(fù)離子濃度比例越小，空氣質(zhì)量越高，越有利于人的身體健康，正是因?yàn)檫@些相關(guān)性，常常將空氣負(fù)離子濃度作為判斷空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)[1]。

1 環(huán)境狀況概述

本次研究的對(duì)象選擇的是包河區(qū)的居民區(qū)，此居住區(qū)的地理位置是主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)口，其主要特點(diǎn)是風(fēng)速以及風(fēng)向具有比較明顯的變化，因其各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，即是較全面的生活區(qū)，低多層住宅被高層住宅包圍是此區(qū)的主要規(guī)劃布局，城市干道分布于小區(qū)的四周，高層高密度居民區(qū)多分布于南側(cè)和北側(cè)，東側(cè)為低層高密度居住小區(qū)，用于辦公的相關(guān)建筑物主要坐落在西側(cè)，總體來(lái)說(shuō)此區(qū)是環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的居民集中區(qū)，也正因此被稱為研究城市通風(fēng)的典型案例[2]。

2 樣點(diǎn)選擇規(guī)則

樣點(diǎn)的選擇應(yīng)該根據(jù)環(huán)境狀況的考察以及樣點(diǎn)的實(shí)地考察與模擬，環(huán)境狀況的考察應(yīng)該從建筑物的布局狀況，交通網(wǎng)絡(luò)的暢通情況等多方面進(jìn)行，樣點(diǎn)周邊環(huán)境的建筑布局形式多樣性主要表現(xiàn)在其行列式以及自由式的布局上，除1、2、3處的規(guī)整的行列式規(guī)整布局外均是自由式布局；低層獨(dú)棟別墅、低層聯(lián)排別墅、多層住宅、小高層住宅、高層住宅等多種形式的住宅增加了建筑的密度以及建筑物的類型分布，低層高密度區(qū)域是樣點(diǎn)1和6所在的區(qū)域，其余樣點(diǎn)2、3、4和5為多層高密度區(qū)域，中心主廣場(chǎng)包含樣點(diǎn)7和8的區(qū)域，水泥和瀝青路面使得交通道路與建筑成不同程度的夾角，與風(fēng)向平行的是8、10和11樣點(diǎn)所在區(qū)域，其余則斜交于風(fēng)向；草地、灌木、是綠地的主要類型，其中樣點(diǎn)4、6、11和12的植物綠化以喬灌草組合結(jié)構(gòu)為主，其余樣點(diǎn)的綠地類型為簡(jiǎn)單植物[3]。

3 研究方法

第一，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬 此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約時(shí)間，成本低廉，但是模擬過(guò)稱對(duì)于計(jì)算域的限制以及對(duì)模型的過(guò)度簡(jiǎn)化造成了模擬與實(shí)際結(jié)果之間的差距，但是能夠敏感地感知環(huán)境中變量的變化以及流場(chǎng)的相關(guān)情況的有效的方法依然是數(shù)值模擬技術(shù)，本文就是利用此項(xiàng)技術(shù)預(yù)測(cè)住區(qū)內(nèi)部的通風(fēng)狀況，調(diào)查結(jié)束后根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析住區(qū)內(nèi)建筑物的布局情況、空間形態(tài)、建筑物的疏密情況以及交通的通常度等問(wèn)題與風(fēng)力分布之間的關(guān)系，從而篩選出12處具有代表性的樣點(diǎn)作為調(diào)查對(duì)象進(jìn)行實(shí)際的調(diào)查探究[4]。同時(shí)要選用AirPak軟件進(jìn)行模擬，大氣邊界層應(yīng)該用的計(jì)算域的進(jìn)風(fēng)口模擬，風(fēng)速的變化情況與地面高度的變化情況成正比。將出風(fēng)口處的壓力設(shè)為環(huán)境壓力。模型中的地頂兩面均應(yīng)采用無(wú)滑移的壁面。根據(jù)測(cè)定，東南風(fēng)是當(dāng)?shù)叵募镜闹鲗?dǎo)風(fēng)向，冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)。模擬機(jī)算時(shí)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速取冬夏兩季10m高處所測(cè)的平均風(fēng)速，迭代結(jié)果的各項(xiàng)殘差最終收斂至合格要求。

第二，進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)數(shù)值模擬方法雖然具有節(jié)約時(shí)間以及降低成本的優(yōu)點(diǎn)，但是產(chǎn)生的誤差較大，能夠最大限度地反映現(xiàn)實(shí)特征中的優(yōu)點(diǎn)的方法就是進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，但是觀測(cè)過(guò)程又會(huì)受到場(chǎng)地、儀器設(shè)備等問(wèn)題的制約，大大增加了經(jīng)費(fèi)，也需要投入大量的時(shí)間開展工作，采用實(shí)地觀測(cè)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法顯得尤為重要，具體步驟如下：首先，將同環(huán)境的通風(fēng)特點(diǎn)通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬了解清楚，分析建筑布局、空間結(jié)構(gòu)以及建筑物分布的密度、交通路網(wǎng)、植物綠化范圍等因素對(duì)通風(fēng)狀況的影響。其次，根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬出的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，同時(shí)應(yīng)將空氣負(fù)離子濃度通過(guò)空氣負(fù)離子測(cè)試儀等相關(guān)儀器進(jìn)行定時(shí)記錄。再次，在不同地域?qū)⑸鲜鰴z測(cè)方法進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，更全面地分析其影響因素。

4 實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備

空氣正、負(fù)離子濃度(ion/cm3)用日本原產(chǎn)的KEC-990負(fù)氧離子測(cè)試儀，與保持地面1．5m的距離。實(shí)時(shí)顯示風(fēng)速和溫度，讀數(shù)頻率為1s一次。相對(duì)濕度用AZ8912型風(fēng)速儀測(cè)定，每分鐘檢測(cè)兩次。觀測(cè)結(jié)果顯示，最大值是在海邊觀測(cè)點(diǎn)1平均風(fēng)速為3．9m/s時(shí)，空氣平均負(fù)離子濃度達(dá)到6ion/cm3，最小值是在海邊觀測(cè)點(diǎn)5平均風(fēng)速為0．3m/s時(shí)，空氣平均負(fù)離子濃度為250ion/cm3。根據(jù)結(jié)果可以看出，同一環(huán)境下，風(fēng)速隨氣中負(fù)離子濃度的升高而增加，因此風(fēng)力可以有效地增加空氣中負(fù)離子的濃度。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，穩(wěn)定的風(fēng)速可以有效地提高空氣負(fù)離子的濃度，達(dá)到改善環(huán)境的作用，良好的通風(fēng)也可以增加其濃度，這就要求在進(jìn)行城市規(guī)劃時(shí)應(yīng)該綜合考慮多方面的因素，爭(zhēng)取利益最大化。

[1]楊藝,周沛,賴志強(qiáng).通風(fēng)管道內(nèi)負(fù)離子傳輸?shù)臄?shù)值模擬及試驗(yàn)驗(yàn)證[J].環(huán)境科學(xué)研究,2016,29(12):1913-1920.

[2]馮鵬飛,于新文,張旭.北京地區(qū)不同植被類型空氣負(fù)離子濃度及其影響因素分析[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2015(5):818-824.

[3]吳兆波,郭強(qiáng),王金良,等.置換通風(fēng)下不同風(fēng)速對(duì)負(fù)離子凈化PM_(2.5)的研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2016,42(6):37-41.

張彩霞(1977- )，女，山西洪洞人，漢，碩研，講師，研究方向：有機(jī)合成。