新風(fēng)系統(tǒng)運行下教室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測研究

岳茂增 凡書杰 陳寶君 宋玉峰 王曉丹 曹峻 劉萌萌

【摘 要】本文分析研究了中小學(xué)教室在安裝運行新風(fēng)系統(tǒng)后，教室內(nèi)空氣質(zhì)量的凈化改善效果，總結(jié)思考了實際檢測過程中發(fā)現(xiàn)的影響因素，重點關(guān)注新風(fēng)系統(tǒng)在降低室內(nèi)PM2.5和CO2濃度方面的作用，綜合考慮新風(fēng)量、噪聲等指標(biāo)，對學(xué)校教室等人員集中場所的新風(fēng)系統(tǒng)安裝選型有一定的參考作用。

【關(guān)鍵詞】新風(fēng)系統(tǒng);教室空氣質(zhì)量;PM2.5;二氧化碳;甲醛

中圖分類號： X513;X831 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）08-0111-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.047

【Abstract】This paper analyzes and studies the effect of air quality purification and improvement in primary and middle school classrooms after installing and running the new wind system，and summarizes and considers the influencing factors found in the actual testing process.The focus is on the role of the new wind system in reducing indoor PM2.5 and CO2 concentrations.Comprehensive consideration of new wind volume，noise and other indicators has a certain reference role for the installation and selection of new wind systems in school classrooms and other places of concentration.

【Key words】Air quality;PM2.5;Carbon dioxide;Formaldehyde in classroom of new wind system

0 引言

秋冬時節(jié)，北方地區(qū)霧霾天氣多發(fā)，環(huán)境空氣處于不同程度污染狀態(tài)，通常表現(xiàn)為可吸入顆粒物PM10和細(xì)顆粒物PM2.5數(shù)值較高，尤其PM2.5對人體健康的危害使人們越發(fā)關(guān)注。PM2.5具有粒徑小、比表面積大、活性強(qiáng)、易附帶重金屬和微生物等有毒有害物質(zhì)的特點。顆粒物直徑越小，進(jìn)入呼吸道的部位越深，PM10通常沉積在上呼吸道，而PM2.5可深入到細(xì)支氣管和肺泡，直接影響呼吸系統(tǒng)器官功能，使人體容易處在缺氧狀態(tài)。

中小學(xué)教室在上課時間內(nèi)人員比較密集，空間相對封閉，很難實現(xiàn)足量自然通風(fēng)，通常一節(jié)課下來，CO2濃度能達(dá)到3000ppm以上，使人感覺瞌睡、注意力不集中，影響學(xué)生的身心健康和學(xué)習(xí)效率[2]。即使有意識開門窗自然通風(fēng)來降低教室內(nèi)CO2濃度，遇到室外霧霾污染天氣時，開窗通風(fēng)又會產(chǎn)生PM2.5污染問題，同時寒冷天氣開窗通風(fēng)還會影響室內(nèi)采暖。

2017年，濟(jì)南市部分地區(qū)在幼兒園和中小學(xué)校推行安裝新風(fēng)系統(tǒng)，極大地提高了教室空氣質(zhì)量，學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境得以明顯改善。通過安裝新風(fēng)系統(tǒng)，即使處在霧霾或污染天氣，室外空氣也可以經(jīng)過新風(fēng)設(shè)備的凈化作用，變身潔凈新鮮空氣引入室內(nèi)，既能使教室內(nèi)PM2.5遠(yuǎn)低于室外，又能降低教室內(nèi)的二氧化碳和裝修污染物濃度，實現(xiàn)教室空氣質(zhì)量的優(yōu)化提高[3]。本文總結(jié)在濟(jì)南地區(qū)部分已安裝新風(fēng)系統(tǒng)學(xué)校教室的檢測經(jīng)歷，對新風(fēng)系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下教室內(nèi)PM2.5、CO2、臭氧、室內(nèi)溫度、噪聲等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了研究分析。與此同時，初步的檢測研究還發(fā)現(xiàn)新風(fēng)系統(tǒng)也能明顯降低新建或新裝修教室的室內(nèi)空氣中甲醛、苯、甲苯、二甲苯、總揮發(fā)性有機(jī)物TVOC等有害化學(xué)物質(zhì)的濃度水平。

1 新風(fēng)系統(tǒng)對教室內(nèi)PM2.5凈化效果分析

常見新風(fēng)系統(tǒng)一般采用過濾式原理，受氣流速率和凈化率控制，室外空氣中顆粒物的濃度影響著通過凈化元件后新鮮空氣的PM2.5數(shù)值。我們抽取了在重度污染和輕度污染兩種天氣下教室內(nèi)PM2.5的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比分析，發(fā)現(xiàn)同種型號同等風(fēng)量的新風(fēng)系統(tǒng)，室外環(huán)境中PM2.5濃度差別較大時，室內(nèi)凈化效果是有差異的，不同型號和風(fēng)量的新風(fēng)系統(tǒng)呈現(xiàn)同樣的規(guī)律，所以室外環(huán)境因素在新風(fēng)系統(tǒng)效果評判中是必須考慮的。具體數(shù)據(jù)見下表。

2 新風(fēng)系統(tǒng)在降低教室內(nèi)二氧化碳濃度方面的作用

在中小學(xué)教室中，往往學(xué)生人數(shù)較多，人均室內(nèi)空間遠(yuǎn)低于居住環(huán)境或辦公環(huán)境，人員密集導(dǎo)致的二氧化碳濃度升高很容易使人感覺身體不適，新風(fēng)系統(tǒng)很好的解決了這一問題。下圖直觀的反映了在降低教室內(nèi)二氧化碳濃度方面的作用。

3 新風(fēng)系統(tǒng)可減少教室裝修污染物

我們對某新建教室的室內(nèi)空氣進(jìn)行了采樣檢測，不開新風(fēng)系統(tǒng)，門窗關(guān)閉1小時，甲醛濃度為：0.064mg/m3，苯濃度為：0.008mg/m3，甲苯濃度為：0.022mg/m3，二甲苯濃度為：0.036mg/m3，總揮發(fā)性有機(jī)物TVOC濃度為：0.428mg/m3。保持門窗關(guān)閉，新風(fēng)系統(tǒng)運行30分鐘后采樣，檢測結(jié)果為：甲醛0.031mg/m3， 苯濃度為：0.005mg/m3，甲苯濃度為：0.009mg/m3，二甲苯濃度為：0.015mg/m3，總揮發(fā)性有機(jī)物TVOC濃度為：0.172mg/m3。對比發(fā)現(xiàn)，新風(fēng)系統(tǒng)在降低室內(nèi)裝修有害物質(zhì)方面的作用是很明顯的。

4 學(xué)校教室新風(fēng)系統(tǒng)采購選型的思考

中小學(xué)校的教室面積一般在50-70m2之間，學(xué)生人數(shù)多在40-60之間，人員密集，人均面積較小。由于新風(fēng)系統(tǒng)在降低室內(nèi)PM2.5方面效果明顯，所以應(yīng)重點考慮新風(fēng)系統(tǒng)在降低二氧化碳濃度方面的作用。新風(fēng)量大小對室內(nèi)二氧化碳濃度起到關(guān)鍵作用，檢測發(fā)現(xiàn)，小學(xué)教室宜安裝新風(fēng)量至少800m3/h以上的新風(fēng)系統(tǒng)，初中教室新風(fēng)量至少1000m3/h，如此才能有效地降低教室內(nèi)二氧化碳濃度。在噪聲可接收范圍內(nèi)，新風(fēng)量越大，室內(nèi)空氣凈化效果越好，新風(fēng)量1200m3/h的小學(xué)教室和1600m3/h的初中教室，教室空氣凈化效果較好。鑒于新風(fēng)量與噪聲成正比，噪聲大小也是制約新風(fēng)系統(tǒng)選型的重要指標(biāo)。選擇大風(fēng)量的新風(fēng)系統(tǒng)，運行噪聲必然較大，反而不利于教室學(xué)習(xí)環(huán)境，因此，擬安裝大風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)的教室，最好將風(fēng)機(jī)主機(jī)安裝于走廊等室外位置，并合理設(shè)計教室內(nèi)新風(fēng)管和回風(fēng)管的走向和風(fēng)口，這樣可以減小新風(fēng)量越大噪聲越大的矛盾問題。

5 新風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展方向

在學(xué)校教室、商場、健身館、影劇院等人員密集的公共場所，安裝的新風(fēng)系統(tǒng)只有新風(fēng)量足夠大才能滿足改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求，但目前技術(shù)的局限性在于新風(fēng)量越大，會導(dǎo)致運行噪聲越大，主風(fēng)機(jī)體積和重量也越大，產(chǎn)生噪聲污染和安裝安全等新問題。面對上述技術(shù)難題，新風(fēng)系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加大創(chuàng)新研發(fā)投入，在符合新風(fēng)量使用要求的條件下，降低風(fēng)機(jī)運行噪聲和振動，同時也要盡量減小風(fēng)機(jī)主機(jī)體積和重量，以便于提高吊頂安裝或掛壁安裝的結(jié)構(gòu)安全，減少立柜式新風(fēng)機(jī)的占用面積和空間。對于寒冷季節(jié)新風(fēng)系統(tǒng)影響室內(nèi)采暖溫度問題，提高熱回收效率也是大風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)亟需解決的難題。