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室内空气:控制和清洁方法

2019-08-26

建筑物内的空气质量是由一系列因素造成的,包括室外空气质量,通风/空调系统的设计,系统的工作和维护方式以及室内污染源。一般而言,室内空间中任何污染物的浓度水平将由污染物的产生与其消除速率之间的平衡来确定。
至于污染物的产生,污染源也可能是外部的或内部的。外部来源包括工业燃烧过程造成的大气污染,车辆交通,发电厂等; 在吸入建筑物的进气轴附近排放的污染物,例如制冷塔或其他建筑物的排气口; 受污染的土壤如氡气,汽油罐或农药泄漏。
在内部污染的来源中,值得一提的是与通风和空调系统本身相关的那些(主要是这些系统的任何部分的微生物污染),用于建造和装饰建筑物的材料,以及建造。室内污染的具体来源是烟草烟雾,实验室,复印机,摄影实验室和印刷机,健身房,美容院,厨房和自助餐厅,浴室,停车场和锅炉房。所有这些来源应该有一个通用的通风系统,从这些区域提取的空气不应该通过建筑物回收。当情况需要时,这些区域也应该有一个通过提取操作的局部通风系统。
除了其他任务之外,评估室内空气的质量还包括测量和评估建筑物中可能存在的污染物。几个指标用于确定建筑物内的空气质量。它们包括一氧化碳和二氧化碳的浓度,总挥发性有机化合物(TVOC),总悬浮颗粒(TSP)和通风率。存在用于评估内部空间中的一些物质的各种标准或推荐的目标值。
室内空气的控制方法可分为两大类:控制污染源,或通过通风和空气清洁策略控制环境。
控制污染源
污染源可通过各种手段加以控制,包括:
消除。消除污染源是控制室内空气质量的理想方法。该措施是永久性的,不需要将来的维护操作。它是在已知污染源时应用的,如烟草烟雾,它不需要替代污染物。
换人。在某些情况下,替代作为污染源的产品是应该使用的措施。改变所使用产品的类型(用于清洁,装饰等)与提供相同服务但毒性较小或对使用者的风险较小的其他产品有时是可能的。
隔离或空间限制。这些措施旨在通过限制对源的访问来减少暴露。该方法包括在污染源周围插入障碍物(部分或全部)或围堵,以最大限度地减少对周围空气的排放,并限制人们进入污染源附近区域。这些空间应配备辅助通风系统,可以抽取空气并在需要时提供定向的空气流。这种方法的例子是封闭式烤箱,锅炉房和复印室。
密封源。该方法包括使用污染程度最低或根本不排放的材料。该系统被认为是一种抑制松散石棉纤维从旧绝缘材料中分散的方法,以及抑制树脂处理的墙壁中甲醛的排放。在受氡气污染的建筑物中,该技术用于密封地下室墙壁中的煤渣块和裂缝:使用聚合物防止土壤中的氡气泄漏。地下室墙壁也可以用环氧树脂涂料和聚乙烯或聚酰胺的聚合密封剂处理,以防止可能通过墙壁或土壤渗入的污染物。
通过局部提取进行通气。本地化通风系统基于在源处或尽可能接近源处捕获污染物。通过设计用于将污染物捕获在空气流中的钟来完成捕获。然后空气在风扇的帮助下通过导管流动以进行净化。如果提取的空气不能被净化或过滤,则应将其排放到室外,不应再循环回建筑物。

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控制环境

非工业建筑的室内环境通常具有许多污染源,此外,它们往往是分散的。因此,最常用于校正或防止室内污染问题的系统是通风,一般或通过稀释。该方法包括移动和引导空气流以捕获,容纳和运输污染物从其源到通风系统。此外,一般通风还允许通过空调和再循环空气来控制室内环境的热特性。
为了减少内部污染,只有当系统尺寸合适且不会导致系统其他部分缺乏通风或增加的体积不妨碍适当的空调时,建议增加外部空气量。为使通风系统尽可能有效,应在污染源处安装局部提取器; 混有污染的空气不得回收; 乘员应放在靠近排气口的空气扩散通风口和污染源附近; 污染物应尽可能以最短的路线排出; 具有局部污染源的空间应保持相对于外部大气压的负压。
大多数通风缺陷似乎与外部空气量不足有关。然而,不正确的通风空气分布也会导致空气质量问题。例如,在天花板很高的房间里,从上方供应温暖(密度较小)的空气,空气温度可能会变得分层,通风将无法稀释房间内的污染。空气扩散通风口和回风口相对于居住者和污染源的位置和位置是在设计通风系统时需要特别注意的考虑因素。

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空气净化技术

应针对特定的,非常具体的污染物精确设计和选择空气净化方法。安装后,定期维护将防止系统成为新的污染源。以下是用于消除空气污染物的六种方法的描述。
过滤颗粒
过滤是消除悬浮液体或固体的有用方法,但应记住,它不能消除气体或蒸气。过滤器可以通过阻塞,撞击,拦截,扩散和静电吸引来捕获颗粒。由于许多原因,过滤室内空调系统是必要的。一种是防止可能导致其加热或冷却效率降低的污垢积聚。该系统也可能被某些颗粒(硫酸和氯化物)腐蚀。过滤也是必要的,以防止由于风扇叶片上的沉积物而导致通风系统失去平衡,并且由于传感器堵塞而将错误信息馈送到控制器。
室内空气过滤系统受益于至少两个串联过滤器。第一种是预过滤器或初级过滤器,仅保留较大的颗粒。应经常更换此过滤器,并延长下一个过滤器的使用寿命。二级过滤器比第一级过滤器更有效,并且可以过滤掉真菌孢子,合成纤维以及通常比初级过滤器收集的更细的灰尘。这些过滤器应足够精细,以消除刺激物和有毒颗粒。
根据过滤器的有效性,积累灰尘的能力,电荷损失和所需的空气纯度水平来选择过滤器。根据ASHRAE 52-76和Eurovent 4/5标准(ASHRAE 1992; CEN 1979)测量过滤器的有效性。它们的保留能力可以测量保留的灰尘质量乘以过滤空气的体积,并用于表征仅保留大颗粒的过滤器(低效率和中效过滤器)。为了测量其保留容量,迫使已知浓度和粒度的合成气溶胶粉尘通过过滤器。保留在过滤器中的部分通过重力测量计算。
过滤器的效率通过乘以过滤空气体积所保留的颗粒数来表示。该值是用于表征也保留更精细粒子的过滤器的值。为了计算过滤器的效率,迫使大气气溶胶的电流通过其包含直径在0.5和1μm之间的颗粒的气溶胶。用不透光度计测量捕获的颗粒的量,该测量仪测量由沉积物引起的不透明度。
DOP是用于表征非常高效的微粒空气(HEPA)过滤器的值。过滤器的DOP用气溶胶计算,气溶胶通过汽化和缩合邻苯二甲酸二辛酯制成,产生直径为0.3μm的颗粒。这种方法是基于邻苯二甲酸二辛酯滴的光散射特性:如果我们把滤光片通过这个测试,散射光的强度与这种材料的表面浓度成正比,过滤器的渗透可以通过相对强度来测量过滤气溶胶前后的散射光。对于获得HEPA认证的过滤器,在此测试的基础上,其效率必须高于99.97%。
虽然它们之间存在直接关系,但这三种方法的结果并不能直接比较。所有过滤器的效率随着它们堵塞而减少,然后它们可能成为气味和污染的来源。通过在高效过滤器前使用一个或多个较低额定值的过滤器,可以大大延长高效过滤器的使用寿命。表1显示了根据ASHRAE 52-76针对直径为0.3μm的颗粒建立的标准的不同过滤器的初始,最终和平均产率。
 

静电沉淀

该方法证明可用于控制颗粒物质。这种设备通过电离粒子然后在它们被集电极吸引和捕获时从气流中消除它们来工作。当污染的流出物通过由收集电极和放电电极之间施加的强电压产生的电场时发生电离。电压由直流发电机获得。集电极具有大的表面并且通常带正电,而放电电极由带负电的电缆组成。
影响颗粒电离的最重要因素是流出物的状况,其排放和颗粒的特性(大小,浓度,电阻等)。捕获的有效性随着湿度,颗粒的尺寸和密度而增加,并随着流出物粘度的增加而降低。
这些装置的主要优点是它们在收集固体和液体方面非常有效,即使粒度非常细小。此外,这些系统可用于大容量和高温。压力损失很小。这些系统的缺点是它们的初始成本高,空间要求大,并且在所涉及的高电压下它们带来的安全风险,特别是当它们用于工业应用时。
静电除尘器全系列使用,从工业环境中减少颗粒物排放到家庭环境,以改善室内空气质量。后者是较小的器件,其工作电压范围为10,000至15,000伏。它们通常具有带自动电压调节器的系统,该系统确保始终施加足够的张力以产生电离而不会导致两个电极之间的放电。
产生负离子
该方法用于消除悬浮在空气中的颗粒,并且在一些作者看来,可以创造更健康的环境。该方法作为减轻不适或疾病的方法的功效仍在研究中。
气体吸附
该方法用于消除污染气体和蒸气,如甲醛,二氧化硫,臭氧,氮氧化物和有机蒸气。吸附是气体分子被吸附固体捕获的物理现象。吸附剂由具有非常大表面积的多孔固体组成。为了从空气中清除这种污染物,使其流过装满吸附剂的盒子。活性炭是最广泛使用的; 它捕获各种无机气体和有机化合物。脂肪族,氯化和芳香烃,酮,醇和酯是一些例子。
硅胶也是无机吸附剂,用于捕获更多的极性化合物,如胺和水。还有其他有机吸附剂由多孔聚合物组成。重要的是要记住,所有吸附剂固体仅捕获一定量的污染物,然后,一旦饱和,就需要再生或更换。另一种通过吸附剂固体捕获的方法是使用活性氧化铝和浸渍有特定反应物的碳的混合物。例如,一些金属氧化物捕获汞蒸气,硫化氢和乙烯。必须记住,二氧化碳不会被吸附保留。
气体吸收
通过吸收消除气体和烟雾涉及一种系统,该系统通过使分子通过与其化学反应的吸收剂溶液来固定分子。这是一种非常有选择性的方法,它使用特定于需要捕获的污染物的试剂。
试剂通常溶解在水中。它在用完之前也必须更换或重新生成。由于该系统基于将污染物从气相转移到液相,因此试剂的物理和化学性质非常重要。其溶解度和反应性尤为重要; 在从气相到液相的转移中起重要作用的其他方面是pH,温度和气体与液体之间的接触面积。在污染物高度可溶的情况下,将其鼓泡通过溶液以将其固定到试剂上就足够了。如果污染物不易溶解,必须使用的系统必须确保气体和液体之间更大的接触面积。

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臭氧化

这种改善室内空气质量的方法基于使用臭氧气体。臭氧由氧气通过紫外线辐射或放电产生,并用于消除分散在空气中的污染物。这种气体具有很强的氧化能力,适合用作抗菌剂,除臭剂和消毒剂,有助于消除有毒气体和烟雾。它还用于净化高浓度一氧化碳的空间。在工业环境中,它用于处理厨房,自助餐厅,食品和鱼类加工厂,化工厂,残余污水处理厂,橡胶厂,冷冻厂等的空气。在办公空间,它与空调装置一起使用,以改善室内空气质量。
臭氧是一种带蓝色气体,具有特有的渗透气味。在高浓度下,它对人有毒甚至致命。臭氧是通过紫外线辐射或放电对氧气形成的。应区分有意,偶然和自然的臭氧生产。在短期和长期接触时,臭氧是一种毒性极强且有刺激性的气体。由于它在体内的反应方式,没有已知的水平,没有生物效应。采用臭氧的工艺应在封闭空间内进行,或采用局部提取系统,以捕获源头的任何气体释放。臭氧气瓶应存放在冷藏区域,远离任何可能催化其分解的还原剂,易燃物质或产品。应该记住,如果臭氧发生器在负压下起作用,并且在发生故障时具有自动关闭装置,则泄漏的可能性最小化。
使用臭氧的工艺的电气设备应完全绝缘,并由经验丰富的人员进行维护。使用臭氧发生器时,导管和附属设备应具有在检测到泄漏时立即关闭臭氧发生器的装置; 如果通风,除湿或制冷功能失效; 当出现过压或真空时(取决于系统); 或当系统输出过高或不足时。
安装臭氧发生器时,应配备臭氧专用探测器。嗅觉不可信,因为它可能会变得饱和。臭氧泄漏可以用反应性的碘化钾条带检测到蓝色,但这不是一个特定的方法,因为对大多数氧化剂测试是阳性的。最好使用电化学电池,紫外线测光或化学发光来持续监测泄漏,选择的检测装置直接连接到达到某些浓度时起作用的报警系统。

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