室內散熱器對懸浮顆粒物分布的影響

張祥祥 王振清 陳曦

摘 要：為了研究散熱器對室內顆粒物分布的影響，本文對一辦公室內散熱器上方和室內空氣中的顆粒物濃度及粒徑分布進行了實測。其間使用Grimm光學粒徑譜儀監測了6種不同工況下的顆粒物分布，同時采用TSI8386A-M-GB風速儀對溫度、相對濕度和風速進行了測試。結果表明，散熱器上方顆粒物沉積快于室內空氣中的顆粒物，尤其是對于粒徑較小的顆粒物。散熱器上方存在比室內空氣中更多的大顆粒。此外，顆粒物濃度隨溫度的升高而降低，多數情況下隨相對濕度的增加而增加。

關鍵詞：室內顆粒;顆粒物濃度;粒徑分布;散熱器

中圖分類號：TU832 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）22-0153-03

Effect of Indoor Radiator on the Distribution of

Suspended Particulate Matter

ZHANG Xiangxiang WANG Zhenqing CHEN Xi

Abstract： In order to study the influence of radiator on the distribution of indoor particulate matter， this paper measured the concentration and particle size distribution of particulate matter in the air above the radiator and indoor air in an office. In the meantime， Grimm optical particle size spectrometer was used to monitor the distribution of particulate matter under six different conditions， and TSI8386A-M-GB anemometer was used to measure temperature， relative humidity and wind speed. The results show that the deposition of particulate matter above the radiator is faster than that in the indoor air， especially for the particulate matter with smaller particle size. There are more large particles above the radiator than in the indoor air. In addition， the concentration of particulate matter decreases with the increase of temperature， and increases with the increase of relative humidity in most cases.

Keywords： inner particl;particle concentration;particle size distribution;heat sink

人的一生中大部分時間是在室內度過的[1]。室內空氣質量的好壞直接影響人們的健康，其中懸浮顆粒物對健康的影響尤為突出，室內懸浮顆粒物的分布也越來越受到人們的關注。有些室內空氣中的顆粒物本身就是有毒物質，而有些可以充當細菌、病毒的載體[2，3]。不同室內環境（如住宅、辦公室、醫院、學校、餐館、商場、博物館、交通工具的車廂等）的顆粒物來源、分布及人群暴露時間等不盡相同[4-7]，有必要對其進行深入研究，意義重大。

室內懸浮顆粒物會沉積到室內表面，沉積在表面的顆粒物在電子工業、機械制造、醫療器械、文物保護及人居環境等領域中產生了極大危害[8-12]。雖然已有許多關于室內顆粒物的研究，但對散熱器上方懸浮顆粒物的探索仍較為少見。為了更好地研究此種影響，本研究在一個使用散熱器的辦公室中對顆粒物進行了測試。

1 測試方法

1.1 測試地點及測點布置

本測試在一辦公室中進行，辦公室的長、寬、高分別為6.63、2.25、2.70m。辦公室內貼近外墻（后文將此外墻稱為后墻）表面設一散熱器，采暖由市政管網集中供給。散熱器的尺寸為1.32m×0.12m×0.35m，散熱器與后墻之間的間距為0.03m，其下表面與地面的距離為0.12m。

本次測試共設有33個測點，具體位置如圖1所示。散熱器上方的30個測點根據與后墻距離的遠近分為3組，離后墻由近到遠的列測點依次是稱為A組、B組和C組測點。每組測點自下而上從1到10依次編號。A組測點距墻距離為2mm;B組和A組、C組與B組測點的間距均為100mm。每組最下方測點與散熱器上表面的距離均為2mm，其他任意兩個相鄰測點的間隔為100mm。此30個測點的代號由組名與其在組中的編號組成，如A1、B2等。遠離散熱器的室內空氣中的3個測點分別標記為D1、D2和D3，距離地面1 500mm，且遠離門、窗及其他物品，以減少干擾。

1.2 測試儀器及工況設置

本測試采用Grimm1.109光學粒徑譜儀測定PM10、PM2.5及PM1的質量濃度及粒徑分布。測試中，每個測點的采樣用時1min，所得顆粒物濃度和粒徑分布數據為采樣1min的平均值。測點處的溫度、相對濕度及風速采用TSI8386A-M-GB風速儀測量，在讀數穩定至少30s后，再進行記錄。在整個測試過程中，窗戶緊閉，以減少室外空氣干擾，大門除了偶爾有人進出時的短時間開啟外，其他時間均保持關閉。

由于散熱器的供熱溫度在工作日和非工作日有所不同，本研究分別選取一個工作日和一個非工作日進行測試。根據室內情況的不同，其間共設定了6種工況，如表1所示。

2 分析與討論

2.1 散熱器上方與室內環境中的顆粒粒徑分布對比

本研究分別選取了測點B1和D2作為散熱器上方和室內環境中測點的代表，顆粒粒徑分布用dp-dM/dlog（dp）值來描述。經對工作日中測點B1和D2處三個時段的顆粒粒徑分布對比可知，小顆粒（<0.8μm）在散熱器上方及室內其他地方均占大多數，這可能是由于小顆粒不易惰性沉積、在空氣中停留時間長;顆粒粒徑分布隨時間變化，這可能是由于不同粒徑的顆粒沉積速度不同;粒徑較大的顆粒物（>15μm）到晚上時已完全沉降。這是由于重力是粒徑較大顆粒所受的主導力，使之以較大速度沉降。

從對比結果還可看出，散熱器上方存在更多的大顆粒（>12.5μm）。這可能是因為散熱器上方的熱氣流阻礙了一些大顆粒的沉積或者將其吹起，形成二次懸浮。

2.2 距散熱器上表面距離對顆粒物濃度的影響

圖2示出了工作日和非工作日上午，散熱器上方30個測點的顆粒物濃度隨距散熱器上表面距離變化的情況。由此可以看出，對于PM10來說，隨著距散熱器上表面距離的增大，顆粒物濃度先減小，后增大，然后減小。顆粒物濃度的最大值出現在第三個或第四個測點。對于PM2.5和PM1來說，隨著與散熱器上表面距離的增大，顆粒物濃度變化不大。

2.3 顆粒物濃度與其他參數的關系

距散熱器最近的前三排測點在工作日和非工作日下午的顆粒物濃度與其他參數的關系如圖3所示。結果表明，空氣溫度與相對濕度之間存在一定的負相關性，即溫度越高，相對濕度越低。從圖3可以看出，顆粒物濃度隨著溫度的升高和相對濕度的降低而降低。此外，顆粒物濃度幾乎不受風速影響，兩者之間沒有顯著的相關性。

3 結論

本文對一辦公室內散熱器上方及室內空氣中的顆粒物濃度及粒徑分布進行了實測，得出的主要結論如下：散熱器上方顆粒物的沉積速率比室內空氣中顆粒物的沉積速率要大，尤其是對于粒徑較小的顆粒物;散熱器上方的大顆粒多于室內空氣中的大顆粒;大多數情況下，顆粒物濃度隨溫度的升高和相對濕度的降低而降低，而顆粒物濃度與風速之間沒有明顯的相關性，有待進一步探索。

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