室內除PM 2.5的方案探析

王艷豐

（湖南朝日建設有限公司 410000）

緒論

近年來，全國各地頻繁出現的霧霾天氣嚴重影響了城市環境和人們的身心健康，PM2.5顆粒物污染問題受到空前關注。而室外空氣質量的改善需要一個緩慢的過程，此間，建筑物內部如何除PM2.5，保障室內空氣品質、保護健康，成為了一個必須解決的問題。本文結合實際案例做出了一些探索分析，供同行參考。

1 PM2.5簡介

PM2.5是指大氣中直徑≤2.5μm的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。直徑還不到人頭發絲的1/20，富含大量的有毒、有害物質且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環境質量的影響更大。被吸入人體后會直接進入支氣管，干擾肺部的氣體交換，引發包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病。PM2.5產生的主要來源是日常發電、冬季取暖、工業生產、汽車尾氣排放等過程中經燃燒而排放的殘留物，大多含有重金屬等有毒物質。

圖1

以北京為例，2014～2017年夏期間，空氣質量指數時常處于嚴重污染。隨著政府采取了一系列強有力的措施，例如淘汰燃煤鍋爐、低氮改造、煤改氣、遷出污染企業、車輛限行等，2017年7月份以后空氣質量已有所好轉，但仍處于重（中）度污染的范圍。

圖2

2 凈化方式

工程中常用的凈化方式主要有兩種：介質過濾（如無紡布、聚丙烯濾料等）和靜電吸附性過濾。

2.1 介質過濾

主要采用的是初效過濾器（G4級）和中效過濾器（F8及以上級）組合的方式。由初效過濾掉較大的顆粒（粒徑≥5.0μm），然后再由中效過濾掉1.0～5.0μm的細小顆粒物。過濾級別越高，壓損越大，對風機壓頭要求越高，噪音越高，綜合考慮一般選用F8級即可。優點是潔凈度有保證，且不會產生二次污染。缺點是F8及以上級別的過濾器不能清洗，只能更換，屬于耗材。

表1

2.2 靜電吸附

原理是靜電除塵器連續釋放高壓靜電，讓隨空氣進來的灰塵和細菌都帶上正電荷，然后被負電極板吸附。能過濾比細胞還小的粉塵、煙霧。一般過濾效率為80～90%。優點是不用更換價格高昂的耗材，并且可以靜電滅菌。缺點是會產生臭氧，如果對臭氧釋放控制不好，容易對人體產生傷害。另外，電極板需要定期手工清潔。

圖3

臭氧常溫常壓下是一種淡藍色、腥臭味的氣體。臭氧濃度小于0.05PPM即0.1mg/m3時，是安全的。當不流通空氣中的臭氧濃度達到0.1mg/m3時，人們的喉頭、鼻腔等器官就會感受到刺激性。而當濃度達到0.2mg/m3時，呼吸道疾病就會加劇，而眼睛也會感受到刺激性。

因為新風系統和空氣凈化器產生的臭氧濃度是比較低的，所以我們要考慮的是發生量和累積量。發生量多一點可能問題不大，但是如果累積量很大的話問題就嚴重了。同樣的發生量，應用于空氣凈化器，由于是封閉環境，累積量就會慢慢提升，就有可能危害健康；如果應用于新風機組，由于是持續通風換氣，累積量就不會增加，也不會對健康產生危害。

3 應用實例

項目位于北京西城區新街口，為某一線開發商的總部辦公大樓。寫字樓總建筑面積3.98萬m2，14/-3層，建筑總高度48m。現狀大樓已建成并使用了17年，2016年底為精裝改造，主要范圍是11～14層。大樓已于2017年11月完成改造并投入使用。

綜上原理以及結合本工程情況，筆者設計之初提出了如下幾種凈化方案：

3.1 新風機組集中處理+室內正壓

新風機組過濾單元采用初效G4級+靜電除塵（效率85～90%）+中效F8級的組合方式，室外污染空氣經過新風機組凈化后送入室內。室內排風量取新風量的85%左右，保持室內微正壓。空調房間要求門窗緊閉，原理上不應該再有污染空氣通過縫隙進入室內。

本項目的屋頂新風機組總新風量為19500m3/h，總排風量為17000m3/h。排風比87%，排風量小于新風量，室內可以實現微正壓。

竣工并投入使用的參考成功案例：

保利大廈：2016年年初改造后，新風機組采用初效+靜電+中效，末端為普通風盤。實測：室外PM2.5指數500～600μg/m3時，室內新風出口處的指數為30μg/m3，凈化后的新風品質達到了優。

銀河SOHO：新風機組采用初效+兩級靜電+中效，末端為普通風盤。實測：室外PM2.5指數500μg/m3時，室內新風出口處的指數為50μg/m3，凈化后的新風品質達到了良。

表2

3.2 新風機組集中處理+室內正壓+帶靜電除塵風盤

雖然方案1室內維持正壓，原理上不會再有污染空氣進入，但難免出現人為開窗或室外主導風向側的正壓滲透等情況發生，以及室內激光打印機等也會產生少量的細小粉塵顆粒。因此，末端可以選用帶靜電除塵的風盤，但需注意：

（1）選用對臭氧釋放控制較好的品牌。要求提供國家空調設備質量監督檢驗中心關于產品PM2.5凈化效率、臭氧發生量、阻力等參數的檢測報告。

（2）為防止臭氧累積量超標，建議在室內設臭氧實時監測裝置。

根據相關文獻，臭氧在氣態條件下是可以分解的，20℃時半衰期為86min，但因風盤數量較多，臭氧分解也需要一定時間，所以累計量有超標風險。另外，也可以在靜電除塵裝置后加裝活性炭濾網或陶瓷蜂窩板用來吸附臭氧或對臭氧進行催化氧化，也能起到一定作用。

本方案的優點是不管是室外進來的新風，還是二次產生的顆粒污染，室內PM2.5指數均可以得到有效控制。缺點是：

（1）初投資較高；

①與風盤匹配的靜電除塵裝置造價較高，單個造價通常在3000元左右。而普通風盤的造價僅為500～800元/臺。

②臭氧實時監測裝置的造價較高。單個臭氧監測點造價5萬元，相關系統軟、硬件等造價20萬，一體機監視屏1～2萬。如果每層設2個監測點，四層共8個監測點，總體造價約為60萬。

（2）清洗不及時或有頭發等物體落到靜電除塵網上時均會產生“啪”的聲響，影響工作；

（3）風盤需選用50Pa的高靜壓機型，噪音略微偏大。

竣工并投入使用的參考成功案例：

新華保險大廈：位于北京永安里。除新風采用集中凈化外，風盤增設了靜電除塵裝置，并且安裝了臭氧實時監測裝置。監測截圖如圖4所示。

中國電信總部：末端風盤增設了靜電除塵裝置，安裝了PM2.5實時監測裝置，未安裝臭氧監測。監測數據截圖如圖5所示。

結合到本項目，從凈化效果、投資成本等角度考慮可有兩個選擇：

（1）全面設置為靜電除塵風盤，并設臭氧實時監測裝置。效果較好，但成本高。單套凈化設備造價約3000元，一共需要174套，則風盤需要增加的投資是3000×174=52.2萬。另外，臭氧實時監測裝置造價60萬。一共是112.2萬。

圖4

圖5

（2）或者，小房間均設靜電除塵風盤，開敞區按一定比例（廠家建議50%）設，其它則為普通風盤。靜電除塵風盤均勻布置，同時滿足凈化和臭氧的要求，也降低了成本。

3.3 新風機組集中處理+室內正壓+風盤增設不產生臭氧濾料，或增設內循環空氣凈化器

（1）不產生臭氧的濾料有駐極體空氣過濾材料（可配置在風盤上），指具有長期儲存電荷功能的電介質材料，具有在無外電場的條件下能自身產生靜電作用力的特性，利用靜電力作用捕集塵粒，具有過濾效率高、阻力小和抗菌等優點。SARS防護口罩、美國的3M口罩均是采用的這種材質。我國從90年代后期開始應用到了空調凈化系統。與風盤配套使用的單套造價約1000元。如果全面設的話，投資總造價會多出1000×174=17.4萬。

（2）或采用普通風盤，另外單獨設置一些空氣凈化器（物理過濾原理的），室內循環凈化。主要分為落地式和吊頂式，如霍尼韋爾、松下、小米等。缺點是適用面積較小。

最終綜合考慮后，本項目選用了：新風機組集中處理+室內正壓+50%比例靜電除塵風盤+一定數量的內循環空氣凈化器。遺憾之處就是出于節省投資的角度考慮，未設可視化的實時監測裝置。但投入使用后經業主反饋，在室外空氣重度污染時，室內空氣凈化效果也很好，能體現出一線開發商總部辦公大樓的品質和檔次。

4 結論

隨著大氣環境霧霾現象的持續影響，尤其是污染最為嚴重的京津冀地區，新建和改造項目設計時，新風和室內除霾已成為一個必選項。當僅采用新風機組集中處理時，需選用密封性能較好的門窗，并嚴格管理；當采用靜電除塵風盤時，初投資高還有臭氧超標的風險，建議設臭氧監測。不論采用哪種凈化方式，都各有優缺點，需要權衡判斷，有所取舍。