空氣凈化器對(duì)室內(nèi)細(xì)顆粒凈化效果的實(shí)驗(yàn)研究

李國(guó)建 袁倩、2 劉聰 何宇航

1 浙江理工大學(xué)建筑工程學(xué)院2 中國(guó)新型建材設(shè)計(jì)研究院有限公司

0 引言

室內(nèi)空間是人們停留時(shí)間最長(zhǎng)的場(chǎng)所，顆粒物作為影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的重要因素之一[1]，對(duì)人員身體健康有著重要的影響。室內(nèi)顆粒物源于室外滲透及室內(nèi)顆粒源散發(fā)，室外滲透能通過加強(qiáng)建筑密閉性來阻擋，但室內(nèi)原有顆粒及顆粒源的散發(fā)無法避免。辦公環(huán)境內(nèi)細(xì)顆粒源主要為人員與辦公設(shè)備，產(chǎn)生顆粒的辦公設(shè)備主要是打印機(jī)和復(fù)印機(jī)[2-4]，據(jù)中關(guān)村在線的ZDC 調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，94.1%的參與調(diào)查者表示自己在工作或者平時(shí)的生活中有機(jī)會(huì)接觸打印機(jī)，且研究[5-7]表明打印機(jī)產(chǎn)生的顆粒物主要為微細(xì)顆粒，極易進(jìn)入人體，激光打印機(jī)在工作釋放出的細(xì)微顆粒被人體吸入時(shí)可以滲透肺部，輕者引發(fā)各種呼吸類炎癥，重者可以誘發(fā)心血管疾病甚至癌癥[8]。此外，大量調(diào)查研究表明，長(zhǎng)期暴露在打印機(jī)顆粒下對(duì)人員身體有著很大的影響[9-10]。

目前辦公建筑中使用的中央空調(diào)或分體式空調(diào)，主要在于對(duì)室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，忽視了對(duì)顆粒的處理，考慮到成本和可利用程度等因素，直接使用空氣凈化器比更換或改裝現(xiàn)有空調(diào)設(shè)備更加經(jīng)濟(jì)合理，所以本文針對(duì)空氣凈化器在室內(nèi)的使用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

空氣凈化器作為一種主動(dòng)式的凈化技術(shù)，對(duì)室內(nèi)污染物有很好的凈化效果。在實(shí)際使用中，空氣凈化器對(duì)室內(nèi)細(xì)顆粒的凈化效果不僅與自身的過濾效率有關(guān)，還與室內(nèi)粒子隨循環(huán)風(fēng)進(jìn)入到凈化器中的份額有關(guān)。而進(jìn)入凈化器中的顆粒份額取決于室內(nèi)氣流組織和室內(nèi)污染情況，故空氣凈化器對(duì)房間空氣品質(zhì)的改善不僅與凈化器本身性能有關(guān)，還與其使用情況相關(guān)。本文主要從空氣凈化器的使用情況著手，對(duì)空氣凈化器在辦公室內(nèi)的使用進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)比不同情況下空氣凈化器對(duì)細(xì)顆粒物的凈化效果，分析如何使空氣凈化器更高效地達(dá)到凈化目的。

1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

選取某一實(shí)際兩人辦公房間進(jìn)行測(cè)試，辦公室布局如圖1 所示。房間內(nèi)部尺寸為6.6 m× 3.6 m× 3 m，房間有兩張辦公桌，打印機(jī)擺放在辦公桌中間，房間頂部有兩臺(tái)吊扇。

圖1 辦公室布局圖

室內(nèi)常用的空氣凈化器分為落地式與壁掛式兩種，考慮到室內(nèi)布局，分別對(duì)落地式與壁掛式兩種凈化器進(jìn)行了分析，設(shè)置了如圖2 所示4 種空氣凈化器的位置，A、B 為落地式凈化器擺放位置，C、D 為壁掛式凈化器安裝位置，在空氣凈化器運(yùn)行時(shí)對(duì)室內(nèi)人員呼吸區(qū)如圖3 所示a、b 兩點(diǎn)的細(xì)顆粒濃度進(jìn)行實(shí)測(cè)。

圖2 空氣凈化器位置

圖3 測(cè)試點(diǎn)位置

落地式空氣凈化器如圖 4 所示，尺寸為 0.3 m×0.4 m×0 .5 m，上送側(cè)回，空氣凈化器以中強(qiáng)檔模式運(yùn)行時(shí)風(fēng)量為360 m3/ h，為該辦公室內(nèi)允許的凈化器最大風(fēng)量，凈化器送風(fēng)口為 0.4 m×0 .1 m，送風(fēng)速度2.5 m/s，壁掛式空氣凈化器的尺寸為 0.66 m×0 .18 m×0.22 m，下送上回，壁掛高度 2.2 m，其主要運(yùn)行參數(shù)（送風(fēng)口大小、送風(fēng)速度）與落地式空氣凈化器一致。使用手持式PM2.5 檢測(cè)儀進(jìn)行顆粒濃度測(cè)試。

圖4 落地式空氣凈化器

2 實(shí)驗(yàn)步驟

1）對(duì)房間進(jìn)行打掃凈化。為避免室內(nèi)地面或壁面揚(yáng)塵影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在初始場(chǎng)設(shè)置之前盡量將室內(nèi)營(yíng)造成一個(gè)潔凈室。打掃房間后封閉門窗，室內(nèi)無顆粒散發(fā)源，將空氣凈化器置于房間中部進(jìn)行室內(nèi)凈化，當(dāng)室內(nèi)細(xì)顆粒濃度降低到某一值且穩(wěn)定不變時(shí)關(guān)閉空氣凈化器。

2）進(jìn)行初始顆粒場(chǎng)設(shè)置。世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)中PM2.5 年與日平均濃度限值分別設(shè)定為 35 μg/m3和75 μg/m3，為使室內(nèi) PM2.5 濃度符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，當(dāng) PM2.5 濃度達(dá)到75 μg/m3時(shí)需采取凈化措施，即室內(nèi)細(xì)顆粒濃度達(dá)到75 μg/m3時(shí)開啟空氣凈化器，由此實(shí)驗(yàn)將室內(nèi)初始細(xì)顆粒濃度控制在75 μg/m3。在房間中部點(diǎn)燃蚊香，開啟風(fēng)扇（使室內(nèi)顆粒濃度場(chǎng)盡量均勻），15 分鐘后熄滅蚊香，停止風(fēng)扇，靜待五分鐘使室內(nèi)細(xì)顆粒濃度場(chǎng)穩(wěn)定在75 μg/m3左右。

3）打印機(jī)關(guān)閉的情況下，記錄空氣凈化器在如圖2 所示不同位置下運(yùn)行時(shí)人員呼吸區(qū)細(xì)顆粒的濃度變化。打印機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，在室內(nèi)初始場(chǎng)設(shè)置完成的基礎(chǔ)上，將空氣凈化器置于 A 處運(yùn)行，以空氣凈化器開啟時(shí)刻起，每五分鐘記錄一次 a、b 兩點(diǎn)的 PM2.5 數(shù)值，得到空氣凈化器在 A 處時(shí)a、b 兩點(diǎn)的細(xì)顆粒濃度隨凈化時(shí)間的變化情況。同以上操作，分別得到空氣凈化器在其余3 處時(shí)a、b 兩點(diǎn)的細(xì)顆粒濃度隨凈化時(shí)間的變化情況。

4）打印機(jī)運(yùn)行的情況下，記錄空氣凈化器在如圖2 所示不同位置下運(yùn)行時(shí)人員呼吸區(qū)細(xì)顆粒的濃度變化。在室內(nèi)初始場(chǎng)設(shè)置完成的基礎(chǔ)上，將空氣凈化器置于 A 處，同時(shí)開啟打印機(jī)與空氣凈化器，以空氣凈化器開啟時(shí)刻起，每五分鐘記錄一次 a、b 兩點(diǎn)的PM2.5 數(shù)值，得到空氣凈化器在 A 處時(shí) a、b 兩點(diǎn)的細(xì)顆粒濃度隨凈化時(shí)間的變化情況。同以上操作，分別得到空氣凈化器在其余3 處時(shí)a、b 兩點(diǎn)的細(xì)顆粒濃度隨凈化時(shí)間的變化情況。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由以上實(shí)驗(yàn)得到不同情況下 a、b 兩點(diǎn)的濃度如表1、2 所示：

表1 打印機(jī)關(guān)閉下空氣凈化器在不同位置下測(cè)試點(diǎn)的濃度/μg/m3

表2 打印機(jī)運(yùn)行下空氣凈化器在不同位置下測(cè)試點(diǎn)的濃度/μg/m3

由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制圖 5、6 所示打印機(jī)不同工作狀態(tài)下室內(nèi)人員呼吸區(qū)細(xì)顆粒濃度隨凈化時(shí)間的變化曲線圖，計(jì)算得到表 3 所示凈化30 min 后細(xì)顆粒濃度的下降率。

圖5 打印機(jī)關(guān)閉狀態(tài)下細(xì)顆粒濃度隨凈化時(shí)間的變化曲線圖

圖6 打印機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下細(xì)顆粒濃度隨凈化時(shí)間的變化曲線圖

表3 30min 不同工況下顆粒濃度下降情況

由以上顆粒濃度下降曲線圖及下降率得出，在打印機(jī)關(guān)閉下，空氣凈化器在A 處時(shí)細(xì)顆粒濃度下降最快，在 D 處下降最慢，按下降率高低順序排列為 A＞B＞C＞D。在打印機(jī)開啟下，空氣凈化器在 A 處時(shí)顆粒濃度下降最快，在 D 處下降最慢，按下降率高低順序排列為A＞C＞B＞D。由此可得，空氣凈化器在A處最佳，在 D 處最差。

對(duì)比表 3 中打印機(jī)不同狀態(tài)下的細(xì)顆粒下降率，可知打印機(jī)開啟時(shí)a、b 兩點(diǎn)細(xì)顆粒下降率均比打印機(jī)關(guān)閉時(shí)低，即在打印機(jī)開啟時(shí)人員呼吸區(qū)的細(xì)顆粒濃度比打印機(jī)關(guān)閉時(shí)高，可得出打印機(jī)工作產(chǎn)生的細(xì)顆粒對(duì)人員呼吸區(qū)域造成了一定的污染。

4 結(jié)論

為研究空氣凈化器對(duì)辦公環(huán)境內(nèi)細(xì)顆粒的凈化效果，本文以某實(shí)際兩人辦公室為例，分別對(duì)打印機(jī)不同工作狀態(tài)下空氣凈化器在不同位置時(shí)人員呼吸處的細(xì)顆粒濃度變化進(jìn)行了實(shí)測(cè)，分析人員呼吸處細(xì)顆粒濃度的變化情況，得出以下結(jié)論：

1）空氣凈化器在辦公桌旁（A 處）對(duì)人員呼吸處細(xì)顆粒的凈化效果最佳，空氣凈化器在角落處（D 處）對(duì)人員呼吸處細(xì)顆粒的凈化效果最差。

2）當(dāng)打印機(jī)擺放在辦公桌上時(shí)，打印機(jī)工作產(chǎn)生的細(xì)顆粒會(huì)對(duì)人員呼吸區(qū)域造成污染。