出風(fēng)口位置和風(fēng)速對(duì)文印室苯擴(kuò)散的影響數(shù)值模擬

馬 輝，楊文宇,3，張成法,3，王文昊，許 紅，李灑灑

(1.山東科技大學(xué)礦山災(zāi)害預(yù)防控制省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，山東 青島 266590；2.山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院，山東 青島 266590；3.招金礦業(yè)股份有限公司夏甸金礦，山東 煙臺(tái) 264000)

辦公設(shè)備，諸如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、電腦等電器產(chǎn)品的頻繁使用已成為現(xiàn)代人類生活必不可少的行為，此類辦公設(shè)備已被公認(rèn)為室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物(Volatile Organic Chemicals,VOCs)的重要來(lái)源，其中尤以打印機(jī)的VOCs污染最為嚴(yán)重[1]。Lee等[2]較早利用環(huán)境艙法研究了辦公設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生的VOCs，發(fā)現(xiàn)甲苯、乙苯、對(duì)間二苯及苯乙烯是打印機(jī)釋放的主要苯系物，嚴(yán)重威脅工作人員的健康;Saraga等[3]對(duì)比研究了博物館、印刷廠和普通辦公室內(nèi)苯系物(BTEX)和甲醛(HCHO或CH2O)等的污染情況，結(jié)果表明印刷廠的BTEX、HCHO的濃度最高，分別為69.4 μg/m3、147 μg/m3。

與美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家不同，從20世紀(jì)80年代中期至今，我國(guó)普通大眾進(jìn)行文件打印與復(fù)印的主流方式[4]是由專門的文印經(jīng)營(yíng)店提供服務(wù)。特別是在一些高校周邊，經(jīng)常會(huì)聚集大大小小近20家文印店，此類文印店普遍具有文印設(shè)備較多、經(jīng)營(yíng)面積狹小、室內(nèi)通風(fēng)不暢等特點(diǎn)[5]。目前，人們對(duì)文印室廢氣污染的認(rèn)識(shí)不足，針對(duì)文印室的通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究主要集中在臭氧分布規(guī)律方面，例如楊恩澤等[6]研究了不同通風(fēng)方式下文印室中臭氧的分布規(guī)律，并提出了改善方案；潘祥凱等[7]對(duì)打印室內(nèi)顆粒物、臭氧和蒽揮發(fā)性有機(jī)物的水平進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)打印機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的顆粒物水平遠(yuǎn)大于室內(nèi)空氣的本底值，空氣中的臭氧和總揮發(fā)性有機(jī)物水平的均值均超過(guò)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883—2002)中的限值。苯系物(包括苯、甲苯、苯乙烯等)為激光打印機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的一類重要的VOCs污染物，該類污染物有可能參與臭氧的反應(yīng)形成二次氣溶膠，進(jìn)一步加大文印室污染物的毒性，嚴(yán)重威脅文印室作業(yè)人員的身體健康。

針對(duì)目前關(guān)于打印機(jī)等辦公設(shè)備工作時(shí)苯系物的擴(kuò)散規(guī)律研究極少的現(xiàn)狀，為了改善文印室的通風(fēng)排苯狀況，減小復(fù)印機(jī)和打印機(jī)苯系物擴(kuò)散對(duì)工作人員的危害，本文對(duì)文印室通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，即首先對(duì)不同室內(nèi)通風(fēng)量情況下的平均空氣齡進(jìn)行了理論計(jì)算，然后利用數(shù)值模擬軟件對(duì)不同出風(fēng)口位置和風(fēng)速條件下文印室內(nèi)苯系物的擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬，以為文印室確定最佳的通風(fēng)方案提供理論依據(jù)。

1 理論計(jì)算

本文選取某高校一校內(nèi)文印室為研究對(duì)象，該文印室空間尺寸為6 m(長(zhǎng))×4 m(寬)×2.8 m(高)，將門設(shè)為進(jìn)風(fēng)口，其尺寸為1.2 m×2 m，在本次研究中門的位置保持不變，進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)為20℃，見圖1。圖1中出風(fēng)口的位置采用如圖2(a)所示的布置方式，兩個(gè)出風(fēng)口大小一致，其尺寸均為0.6 m×0.6 m。由于本文主要研究不同出風(fēng)口的位置和風(fēng)速對(duì)文印室內(nèi)苯系物擴(kuò)散的影響，因此按照典型文印室的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將出風(fēng)口位置歸納為4類，分別為位置1(雙側(cè)通風(fēng))、位置2(單側(cè)通風(fēng))、位置3(混合通風(fēng)A)和位置4(混合通風(fēng)B)，見圖2。文印室內(nèi)設(shè)有4名工作人員、3臺(tái)電腦、3臺(tái)打印復(fù)印一體機(jī)、2張桌子、1個(gè)儲(chǔ)物柜和6盞日光燈，每臺(tái)打印復(fù)印一體機(jī)的表面處設(shè)置1個(gè)大小為0.6 m×0.55 m的苯系物擴(kuò)散出口。

圖1 文印室物理模型

圖2 文印室不同的出風(fēng)口位置

1.1 文印室內(nèi)總苯系物產(chǎn)生量的計(jì)算

在打印和復(fù)印的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的苯系污染物，苯系物產(chǎn)生量的計(jì)算參考目前市面上主流品牌的打印復(fù)印一體機(jī)，其印刷方式為激光印刷，印刷速度為40頁(yè)/min，苯系物的釋放量為88 μg/百頁(yè)，按房間內(nèi)放置3臺(tái)打印復(fù)印一體機(jī)及其業(yè)務(wù)量估算，可得到房間內(nèi)3臺(tái)機(jī)器的總苯系物釋放速率為105.6 μg/min。

1.2 室內(nèi)空氣齡和換氣效率的計(jì)算

理論上，絕對(duì)的換氣效率表現(xiàn)為名義時(shí)間常數(shù)與室內(nèi)空氣齡的比值，由于名義時(shí)間常數(shù)是個(gè)定值，所以室內(nèi)空氣齡與換氣效率具有相同的物理意義，因此計(jì)算室內(nèi)空氣齡即可反映室內(nèi)換氣效果和室內(nèi)空氣質(zhì)量。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，房間中某一點(diǎn)的空氣是由具有不同空氣齡的空氣微團(tuán)組成的，該點(diǎn)處所有微團(tuán)空氣齡的頻率分布函數(shù)f(t)和累計(jì)分布函數(shù)F(t)滿足如下關(guān)系式[8]：

(1)

式中：t為時(shí)間(s)。

在理想活塞流通風(fēng)條件下，房間的平均空氣齡存在以下的關(guān)系：

tair=V/Q

(2)

式中：tair為室內(nèi)平均空氣齡(s)；V為室內(nèi)流體域體積(m3)；Q為室內(nèi)通風(fēng)量(m3/s),可由下式計(jì)算得到：

Q=n×vout×Sout

(3)

其中：n為室內(nèi)出風(fēng)口個(gè)數(shù)(個(gè))；vout為室內(nèi)出風(fēng)口風(fēng)速(m/s)；Sout為室內(nèi)出風(fēng)口面積(m2)。

如圖1所示，室內(nèi)流體域體積為67.2 m3(在此忽略房間內(nèi)的人員及其他設(shè)備所占的體積)，當(dāng)出風(fēng)口位于位置1時(shí)，根據(jù)公式(2)可計(jì)算出不同風(fēng)速下室內(nèi)的平均空氣齡，見表1。

表1 出風(fēng)口位于位置1時(shí)不同風(fēng)速下室內(nèi)的平均空氣齡

由表1可知，當(dāng)增大出風(fēng)口風(fēng)速，使室內(nèi)通風(fēng)量增加時(shí)，室內(nèi)的平均空氣齡呈減小趨勢(shì)。但是平均空氣齡只是室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，僅用此單一指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)室內(nèi)環(huán)境并不全面，在實(shí)際情況中室內(nèi)通風(fēng)量的增加還會(huì)受到諸多限制，因此可以借助數(shù)值模擬方法更為深入地研究不同出風(fēng)口位置對(duì)文印室苯系物擴(kuò)散的影響規(guī)律。

2 數(shù)值模擬研究

Airpak是Fluent公司開發(fā)的分析室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的專業(yè)CFD數(shù)值模擬商用軟件，其采用有限體積法計(jì)算室內(nèi)的空氣流動(dòng)、傳熱和組分運(yùn)輸?shù)任锢憩F(xiàn)象，具有成本低、風(fēng)險(xiǎn)小和設(shè)計(jì)周期短等優(yōu)點(diǎn)[9]，本文的數(shù)值模擬研究采用此軟件完成。

2.1 數(shù)學(xué)模型

Airpak軟件的求解器為Fluent，其核心是采用有限體積法對(duì)流體控制方程組進(jìn)行求解。絕大多數(shù)情況下室內(nèi)風(fēng)流為湍流狀態(tài)，已有實(shí)驗(yàn)證明室內(nèi)零方程(Indoor Zero-Equation)湍流模型可以既快速、又準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)室內(nèi)的空氣流動(dòng)[10]，因此本文運(yùn)用該模型來(lái)求解文印室內(nèi)苯系物的擴(kuò)散規(guī)律。室內(nèi)零方程湍流模型對(duì)瞬態(tài)Navier-Stokes(N-S)方程做時(shí)間平均處理，同時(shí)補(bǔ)充反映湍流特性的其他方程，其主要特征是采用代數(shù)算法公式來(lái)表述雷諾應(yīng)力。本文采用穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬并涉及到苯系物與空氣的組分運(yùn)輸，因此該模型中的質(zhì)量、動(dòng)量、能量與組分守恒方程可分別表示如下：

(4)

(5)

(6)

(7)

式中：ρ為流體的密度(kg/m3)；v為流體的速度(m/s);p為流體微元體上的壓力(Pa)；τ為流體黏性應(yīng)力(N)；g為流體的重力加速度(m/s2)；cp為流體的定壓比熱容[J/(kg·K)]；T為流體的溫度(K)；k為流體的導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·K)]；μt為湍動(dòng)黏度(Pa·s)；Prt為湍流普朗特?cái)?shù)(無(wú)因次)，在本模型中可取0.85[11]；ST為在流體域內(nèi)定義的熱源(W)；cs為組分s的質(zhì)量濃度(無(wú)因次)；Di,m為苯系物的擴(kuò)散系數(shù)(無(wú)因次)；Sct為湍流施密特?cái)?shù)(在Airpak軟件中默認(rèn)為0.7)[9]；Si為在流體域內(nèi)定義的組分源(無(wú)因次)。

其中流體黏性應(yīng)力τ可由下式計(jì)算得到[9]:

(8)

式中：μeff為等效湍動(dòng)黏度(Pa·s)；I為單位張量(無(wú)因次)。

室內(nèi)零方程模型將等效湍動(dòng)黏度μeff看作湍動(dòng)黏度μt與層流黏度μ之和[12]，即：

μeff=μ+μt

(9)

式中：μ為層流狀態(tài)下的流體黏度(Pa·s)，該參數(shù)為流體物性參數(shù)；μt為湍流狀態(tài)下的流體黏度(Pa·s)，不同于雙方程模型[13-15]，室內(nèi)零方程模型僅通過(guò)下式即可求解湍動(dòng)黏度μt[12]：

μt=0.038 74ρvL

(10)

其中：v為流體局部平均速度強(qiáng)度(無(wú)因次)；L為特征長(zhǎng)度尺寸(m)。

在Airpak軟件中通過(guò)下式確定物體表面邊界與流體間的對(duì)流換熱系數(shù)h[12]：

(11)

式中：h為對(duì)流換熱系數(shù)[W/(m2·℃)]；Preff為等效普朗特常數(shù)(無(wú)因次)，在此可取0.9[12]；cp為流體的比熱容[J /(kg·℃)]；Δxj為靠近壁面的網(wǎng)格間距(mm)。

依據(jù)公式(4)～(11)形成的封閉方程組，即可運(yùn)用Airpak軟件的求解器對(duì)室內(nèi)空氣的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)與組分運(yùn)輸進(jìn)行模擬解算。

2.2 網(wǎng)格劃分

網(wǎng)格的質(zhì)量直接影響計(jì)算結(jié)果和精度，本數(shù)值模型網(wǎng)格采用六面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，各方向網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)的最大尺寸為總尺寸的1/20，并對(duì)文印室進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、苯系物出口、溫度梯度和速度梯度較大處的網(wǎng)格進(jìn)行了局部加密處理，見圖3。

圖3 文印室數(shù)值模型網(wǎng)格劃分結(jié)果

2.3 邊界條件設(shè)置

本次數(shù)值模擬的邊界條件設(shè)置如下：

(1) 苯系物的擴(kuò)散和文印室室內(nèi)物體表面間的熱輻射對(duì)風(fēng)流場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生一定的影響，本文在模擬過(guò)程中將考慮熱輻射和重力，在Airpak軟件中開啟對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)。

(2) 文印室進(jìn)風(fēng)口的邊界條件類型為velocity-by component，溫度設(shè)置為20℃。

(3) 文印室出風(fēng)口采用opening邊界條件類型，根據(jù)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 18883—2002)對(duì)室內(nèi)平均風(fēng)速的限制[16]，出風(fēng)口風(fēng)速?gòu)?.2 m/s開始，每次增加0.2 m/s直到2.8 m/s，共計(jì)9組，通過(guò)改變opening邊界條件類型中的風(fēng)速參數(shù)，分別模擬9次。

(4) 文印室苯系物擴(kuò)散出口采用opening邊界條件類型，在每臺(tái)打印復(fù)印一體機(jī)機(jī)身表面處設(shè)置一個(gè)苯系物擴(kuò)散出口，根據(jù)前述理論計(jì)算設(shè)置的苯系物擴(kuò)散出口的流量為6.6×10-5m3/s。

(5) 工作人員采用第一類邊界條件，表面溫度設(shè)置為36.6℃。

(6) 文印室內(nèi)電腦主機(jī)和日光燈采用第二類邊界條件，設(shè)置電腦主機(jī)的熱流密度為145 W/m2，日光燈的熱流密度為45 W/m2。

3 數(shù)值模擬可靠性驗(yàn)證

首先采用如圖2所示的位置1(雙側(cè)通風(fēng))作為驗(yàn)證對(duì)象，利用上述建立的數(shù)值模型模擬得到文印室出風(fēng)口位于位置1時(shí)不同風(fēng)速下對(duì)應(yīng)的室內(nèi)平均空氣齡的結(jié)果，并將其與前述理論計(jì)算值進(jìn)行了比對(duì)，見圖4。對(duì)模擬結(jié)果中的室內(nèi)平均空氣齡進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從y=0.9 m開始每隔0.1 m到1.8 m處，統(tǒng)計(jì)每一個(gè)截面上苯系物的產(chǎn)生量，最后進(jìn)行平均作為數(shù)值模擬的結(jié)果。

圖4 文印室出風(fēng)口位于位置1時(shí)不同風(fēng)速下對(duì)應(yīng)的室內(nèi)平均空氣齡理論計(jì)算值與數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比

由圖4可見，在所選的工況下，室內(nèi)平均空氣齡的理論計(jì)算值與數(shù)值模擬結(jié)果的相對(duì)誤差在4.34%～12.89%范圍內(nèi)。由于在理論計(jì)算過(guò)程中對(duì)室內(nèi)平均空氣齡定義式進(jìn)行了簡(jiǎn)化，可認(rèn)為該誤差是可允許的，因此該模型可用于后續(xù)改變文印室出風(fēng)口的位置和風(fēng)速的數(shù)值模擬研究。

4 文印室最優(yōu)通風(fēng)方式和出風(fēng)口風(fēng)速的確定

4.1 文印室最優(yōu)通風(fēng)方式的確定

4.1.1 室內(nèi)平均空氣齡評(píng)估

平均空氣齡是評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)，反映了室內(nèi)空氣的新鮮程度，可以用于衡量室內(nèi)空氣的換氣效率。在此，本文主要考慮y=1.2 m(人員坐姿高度)和y=1.5 m(人員站立高度)兩個(gè)高度，根據(jù)模擬結(jié)果分別統(tǒng)計(jì)文印室出風(fēng)口位于如圖2所示4個(gè)不同位置時(shí)不同風(fēng)速條件下在y=1.2 m和y=1.5 m截面處的平均空氣齡，見圖5和圖6。

圖5 文印室出風(fēng)口位于不同位置時(shí)不同風(fēng)速下在y=1.2 m截面處的平均空氣齡

圖6 文印室出風(fēng)口位于不同位置時(shí)不同風(fēng)速下在y=1.5 m截面處的平均空氣齡

由圖5和圖6可見，文印室出風(fēng)口設(shè)置于不同位置時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，室內(nèi)平均空氣齡的整體變化趨勢(shì)減小。當(dāng)y=1.2 m時(shí)，除了風(fēng)速v為1.8 m/s和2.0 m/s之外，其他風(fēng)速條件下，文印室出風(fēng)口位于位置1時(shí)的平均空氣齡最大，文印室出風(fēng)口位于位置2時(shí)的平均空氣齡最小(見圖5);當(dāng)y=1.5 m時(shí)，不論風(fēng)速多大，室內(nèi)平均空氣齡由大到小的順序依次為位置1、位置4、位置3和位置2(見圖6)。

將文印室出風(fēng)口風(fēng)速設(shè)定為2.0 m/s，模擬得到文印室出風(fēng)口位于不同位置時(shí)在y=1.2 m截面處平均空氣齡云圖，見圖7。

圖7 文印室出風(fēng)口位于不同位置在y=1.2 m截面處的平均空氣齡云圖(出風(fēng)口風(fēng)速設(shè)定為2.0 m/s)

由圖7可見，當(dāng)文印室出風(fēng)口位于位置1和位置4時(shí)，圖中存在部分紅色區(qū)域(平均空氣齡高)，位置2和位置3幾乎沒(méi)有紅色區(qū)域，說(shuō)明文印室出風(fēng)口位于位置1和位置4時(shí)在室內(nèi)存在局部的平均空氣齡較大區(qū)域，可認(rèn)為這部分區(qū)域空氣流通不暢；對(duì)比圖7(b)和(c)可明顯看出，圖7(b)中的藍(lán)色區(qū)域(平均空氣齡低)的面積大于圖7(c)中藍(lán)色區(qū)域的面積，說(shuō)明文印室出風(fēng)口位于位置2時(shí)的平均空氣齡最小。因此，如果只考慮室內(nèi)平均空氣齡這一指標(biāo)，文印室出風(fēng)口按位置2設(shè)置時(shí)通風(fēng)效果最佳，并且出風(fēng)口風(fēng)速越大，室內(nèi)平均空氣齡越小。

4.1.2 室內(nèi)風(fēng)流場(chǎng)分析

將文印室出風(fēng)口風(fēng)速設(shè)定為2.0 m/s，研究文印室內(nèi)不同通風(fēng)方式下(見圖2)苯系物的分布規(guī)律，此時(shí)室內(nèi)空氣流場(chǎng)見圖8。

圖8 文印室出風(fēng)口位于不同位置時(shí)的風(fēng)流場(chǎng)(出風(fēng)口風(fēng)速設(shè)定為2.0 m/s)

由圖8可見，文印室出風(fēng)口位于位置2(單側(cè)通風(fēng))通風(fēng)方式下苯系物不易在文印室擴(kuò)散，通風(fēng)效果較好；分析位置3(混合通風(fēng)A)和位置4(混合通風(fēng)B)的風(fēng)流場(chǎng)，考慮物品擺放的影響，位置4的通風(fēng)效果明顯優(yōu)于位置3，且可觀察到位置3通風(fēng)方向處于工作人員坐姿高度(y=1.2 m)的作業(yè)區(qū)域的苯系物濃度較大。

綜上分析可見，在出風(fēng)口風(fēng)速為2.0 m/s的條件下文印室出風(fēng)口位于位置3和位置4時(shí)均會(huì)出現(xiàn)室內(nèi)苯系物局部聚集的情況，因此將出風(fēng)口風(fēng)速設(shè)定為2.6 m/s，分析在y=1.2 m和y=1.5 m截面處的苯系物濃度云圖，其結(jié)果見圖9。

圖9 文印室出風(fēng)口位于位置3和位置4時(shí)苯系物濃度云圖(出風(fēng)口風(fēng)速為2.6 m/s)

由圖9可見，在y=1.2 m處的平面內(nèi)，對(duì)比圖9(a)和圖9(b)可以明顯看出，圖9(a)中的紅色區(qū)域(苯系物含量高)的面積明顯多于圖9(b)中紅色區(qū)域的面積，且圖9(a)中右上角全部為藍(lán)色區(qū)域(苯系物含量低)，而圖9(b)中右上角則有綠色區(qū)域(苯系物含量中等)存在，這說(shuō)明文印室出風(fēng)口位于位置3時(shí)室內(nèi)的苯系物會(huì)在圖9(a)中的左上角出現(xiàn)聚集，文印室出風(fēng)口位于位置4時(shí)室內(nèi)的苯系物會(huì)在圖9(b)中的右上角出現(xiàn)聚集；在y=1.5 m處的平面內(nèi)，對(duì)比圖9(c)和圖9(d)可以明顯看出，圖9(c)(即出風(fēng)口位于位置3時(shí))在左上角出現(xiàn)明顯的紅色區(qū)域和大面積的綠色區(qū)域，而圖9(d)(即出風(fēng)口位于位置4時(shí))在右上角和左下角均出現(xiàn)較大面積的綠色區(qū)域。

綜上所述，當(dāng)文印室出風(fēng)口分別位于位置3和位置4時(shí)，室內(nèi)的苯系物會(huì)在不同的地方聚集。由于文印室最里側(cè)為坐著的工作人員，另一側(cè)為儲(chǔ)物柜，考慮到工作人員的健康安全問(wèn)題，出風(fēng)口位于位置4較位置3的通風(fēng)排苯效果更好。

4.2 文印室出風(fēng)口最優(yōu)風(fēng)速的確定

由上述分析可知，文印室出風(fēng)口位于位置2(單側(cè)通風(fēng)方式)時(shí)的通風(fēng)效果最好，但是在建筑條件受限、通風(fēng)口位置不易改變時(shí)，通過(guò)安裝換氣扇等通風(fēng)設(shè)施來(lái)改變出風(fēng)口風(fēng)速以增加室內(nèi)通風(fēng)量的方法更為可行。因此，探討文印室出風(fēng)口在不同位置時(shí)的最優(yōu)風(fēng)速也十分必要。

與前述研究類似，本文依然主要考慮y=1.2 m和y=1.5 m兩個(gè)高度處苯系物的濃度分布。根據(jù)模擬結(jié)果分別統(tǒng)計(jì)了文印室出風(fēng)口位于如圖2所示的4個(gè)不同位置時(shí)不同風(fēng)速條件下在y=1.2 m和y=1.5 m截面處苯系物的平均含量，其結(jié)果見圖10和圖11。

圖10 文印室出風(fēng)口位于不同位置時(shí)不同風(fēng)速下在y=1.2 m截面處苯系物的平均含量

圖11 文印室出風(fēng)口位于不同位置時(shí)不同風(fēng)速條件下在y=1.5 m截面處苯系物的平均含量

由圖10和圖11可以看出：

(1) 對(duì)比位置1與位置2在y=1.2 m和y=1.5 m截面處苯系物的平均含量，位置1由于文印室內(nèi)部空氣的流動(dòng)阻力較大，苯系物平均含量隨著風(fēng)速的增大會(huì)出現(xiàn)極低值點(diǎn)，而位置2由于文印室內(nèi)部空氣的流動(dòng)阻力較小，苯系物平均含量隨著風(fēng)速的增加而不斷減小。

(2) 當(dāng)文印室出風(fēng)口位于位置1、風(fēng)速為1.2～2.0 m/s之間時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，y=1.2 m和y=1.5 m截面處苯系物的平均含量逐漸減??；風(fēng)速為2.0～2.8 m/s之間時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，y=1.2 m和y=1.5 m截面處苯系物的平均含量卻逐漸增加，可得到位置1的最優(yōu)出風(fēng)口風(fēng)速為2.0 m/s。

(3) 當(dāng)文印室出風(fēng)口位于位置2、風(fēng)速為1.2～1.6 m/s之間時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，y=1.2 m和y=1.5 m截面處苯系物的平均含量逐漸增加；風(fēng)速為1.6～2.8 m/s之間時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，y=1.2 m和y=1.5 m截面處苯系物的平均含量逐漸減小，可得到位置2的最優(yōu)出風(fēng)口風(fēng)速為2.8 m/s。

(4) 當(dāng)文印室出風(fēng)口位于位置3、風(fēng)速為1.2～2.0 m/s之間時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，y=1.2 m和y=1.5 m截面處苯系物的平均含量逐漸減小；風(fēng)速為2.0～2.4 m/s之間時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，y=1.2 m和y=1.5 m截面處苯系物的平均含量逐漸增大；風(fēng)速為2.4～2.8 m/s之間，隨著風(fēng)速的增大，y=1.2 m和y=1.5 m截面處苯系物的平均含量逐漸減少。

(5) 當(dāng)文印室出風(fēng)口位置4、風(fēng)速為1.2～2.8 m/s之間時(shí)，隨著風(fēng)速的增大，y=1.2 m和y=1.5 m截面處苯系物的平均含量整體呈減少的趨勢(shì)，并且分別在風(fēng)速為1.4 m/s和2.2 m/s時(shí)苯系物的平均含量出現(xiàn)極低值點(diǎn)。

5 結(jié) 論

(1) 文印室采用單側(cè)通風(fēng)方式(位置2)時(shí)，通風(fēng)排苯的效果最好，并且隨著出風(fēng)口風(fēng)速的增大，在y=1.2 m(工作人員坐姿的高度)和y=1.5 m(工作人員站立的高度)截面處室內(nèi)的平均空氣齡和苯系物的平均含量都將減小。

(2) 在建筑條件受限，只能采用雙側(cè)通風(fēng)方式(位置1)時(shí)，文印室內(nèi)的通風(fēng)排苯效果與出風(fēng)口處的風(fēng)速相關(guān)，其最佳出風(fēng)口風(fēng)速為2.0 m/s。

(3) 文印室采用混合通風(fēng)方式(位置3和位置4)時(shí)，室內(nèi)不同區(qū)域會(huì)出現(xiàn)苯系物聚集的情況，根據(jù)模擬結(jié)果，出風(fēng)口位于位置3時(shí)的通風(fēng)排苯效果優(yōu)于位置4。

綜上所述，在存在苯系物等污染源的文印室內(nèi)應(yīng)結(jié)合工作人員活動(dòng)區(qū)域和打印復(fù)印機(jī)擺放情況，充分考慮適合的出風(fēng)口位置和風(fēng)速，以確保工作人員的健康安全。