北京市中小學教室空氣凈化方案研究

崔彭禹 劉林涵

摘? 要 霧霾直接攻擊人的呼吸道，直達肺部，引起各種呼吸系統疾病。中小學生身體免疫系統脆弱，長期嚴重霧霾會對教室內上課的中小學生造成很大危害。通過調研了解，北京部分中小學校主要采用兩種方式進行教室空氣凈化：一種是放置空氣凈化器;另一種是安裝新風系統。通過對比二者的優缺點，得出教室內空氣凈化方案和可行性結論。

關鍵詞 霧霾;PM2.5;二氧化碳;空氣凈化器;新風系統;中小學教室

中圖分類號：G637? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）09-0130-03

1 引言

近年來，一些北方城市霧霾嚴重，霧霾問題引起全社會的關注。大氣環境污染形成的霧霾存在于空氣中，人們受到影響不可避免。中小學生在生理上還沒有發育完全，比起成年人更容易受到攻擊，霧霾會通過未成年人的呼吸道直接損害其健康，導致各種呼吸系統疾病。

一些家庭在客廳、臥室安裝了空氣凈化器，那學校如何應對呢？中小學生每天會有很長時間在校學習，在校期間又有近70%的時間坐在教室內。學校教室如果沒有空氣凈化措施，一旦遇到嚴重的霧霾天氣，選擇停課，就會耽誤學生學習;選擇緊閉門窗，則教室內空氣不流通，容易產生細菌，流行性疾病也會傳播很快。研究表明，在沒有凈化措施的情況下，人均室內PM2.5的吸入量是室外的四倍。在正確使用空氣凈化器的教室內，PM2.5濃度比未擺放空氣凈化器的教室降低近70%。因此，教室需要經常進行空氣凈化以降低空氣中化學、生物學污染[1-5]。

2 研究方法及過程

通過現場調研，了解北京市中小學教室空氣凈化設施現狀：一種方案是加裝新風系統;另一種方案是購買安裝空氣凈化器。本文通過對比分析這兩種常用凈化方案的優缺點、可行性和經濟性，最終提出北京市中小學教室空氣凈化的推薦方案。

加裝新風系統? 新風系統就是利用新風主機通過管道系統將室內的污染空氣放排到室外，同時把室外的新鮮空氣輸送入室內，然后確保在不開窗的條件下也能改善室內的空氣質量，徹底改變室內的換氣和通風。戶式新風系統是一種新型通風系統，由新風換氣裝置和智能控制單元組成。新風系統通過多個空氣凈化過濾裝置，能夠連續地把新鮮、干凈的空氣送進屋里，并將屋內的污染氣體排出，徹底改變房屋空氣質量。

通過調研了解到，正在建設中的中小學教室采用吊頂式新風系統居多;但吊頂式安裝難度較大，已經建成的學校加裝凈化設備，使用柜式新風系統較多，如圖1、圖2、圖3所示。

設置空氣凈化器? 空氣凈化器主要由機箱外殼、過濾段、風道設計、電機、電源、液晶顯示器等部分構成，它能夠吸附、分解或轉化各種空氣污染物（一般包括PM2.5、粉塵、花粉、異味、甲醛、細菌、過敏原等），有效提高空氣清潔程度。

空氣凈化器采用不同的技術和材料介質，能夠提供干凈無污染的空氣。常用的空氣凈化技術有吸附技術、負（正）離子技術、催化技術、光觸媒技術、超結構光礦化技術、HEPA高效過濾技術、靜電集塵技術等。目前廠家所使用的材料主要有光觸媒、活性炭、合成纖維、HEAP高效材料、負離子發生器等。現有的空氣凈化器多為復合型，就是同時使用了多種凈化手段和材料介質。

空氣凈化器工作原理：凈化器裝置內的馬達和風扇使室內空氣循環流動，不潔凈的空氣通過機內的過濾網后，各種有害的氣體漂浮物被清除或吸附。某些空氣凈化器還會在出風處安裝負離子發生器，工作時負離子發生器中會產生直流負高壓不斷電離空氣，從而產生大量負離子，之后被風扇送出，形成負離子氣流，使空氣變得干凈健康。

其中，空氣凈化器的電機是其使用壽命的關鍵，凈化效率由過濾器濾芯決定。風道設計、機箱外殼、過濾段、電機等部件，決定凈化設備運轉時是否有過大噪聲。過濾器是核心部件之一，空氣過濾器的質量直接影響空氣凈化器的效果。

3 研究結果分析與討論

研究結果

1）設置新風系統的研究分析。新風系統主要需要解決的是PM2.5、CO2、苯、甲醛等。設置新風系統需綜合考慮凈化效果和設備成本。目前，北京市部分學校安裝的新風系統仍然存在缺陷，并不能最大限度解決室內污染問題。現在很多學校的樣板工程安裝方式不同，配置五花八門，在新風凈化系統真正運行時，實施檢測結果不理想。另外，完全靠教室內的新風系統來維持公共空間潔凈環境也效果不佳，教室門不停開關，室內污染值隨之迅速升高，而上課后僅憑借新風系統，要將污染值降下來也很困難。因此，教室走廊也要安裝新風機，有助于外圍環境的改善。

2）放置空氣凈化器的研究分析。傳統的濾網型空氣凈化器是使用濾網攔截方法達到凈化效果，其原理是利用內置的風機抽風，抽取的空氣機械式都通過濾網進行過濾，之后將不同粒徑的顆粒污染物攔截在濾網中，從而達到凈化空氣的效果。優點：安全、高效，對空氣中的漂浮顆粒物如粉塵、毛屑或者花粉等吸附效果較好;成本較低，價格可以接受，市場銷售情況很好。缺點：受限于濾網孔徑的問題，以目前頂尖技術的HEPA濾網為例，能夠過濾的最小顆粒物粒徑為0.3 μm;同時，噪音較大，后期維護費用較高，易產生二次空氣污染;所有空氣凈化器的通病是不產生新風。

結果分析與討論? 空氣凈化器在安裝方面有優勢，同時，使用方便，濾網更換很方便。但是空氣凈化器只能對局部區域有效，區域面積較大時，凈化效果較差。采用新風系統，可以把室外的空氣過濾后再輸送到室內，保證了進入室內空氣的品質。另外，新風系統可以在全天候不開窗條件下進行室內的換氣通風。新風系統與空氣凈化器相比，其施工稍有些復雜。

1）教室安裝新風系統的可行性。新風機組可以為室內帶來新風，從外面將空氣進行過濾后送進教室，使教室內環境得到很大改善;在室內可使入肺顆粒物、甲醛、TVOC、細菌明顯減少，二氧化碳也是如此。

2）安裝難度和費用分析。調研發現，有些學校說沒有多余資金來做新風系統，并且安管道太麻煩等，而新建學校完全可以。目前也有不加裝管道就能使用的新風系統，像柜式新風機，只要打兩個鉆孔就可以安裝。教室使用的新風系統價格在二萬元左右，而稍貴一些的空氣凈化器也在一萬元左右，所以二者價格相差不多。

3）安全性分析。質量合格的產品都不會有安全隱患。很多新風系統產品都有兒童保護鎖，而年齡小的學生是打不開機箱門的;就算能打開，一旦門被打開，就會感應到而自動切斷電源。空氣凈化器也有兒童保護鎖，所以都是十分安全的。

4）風量和噪音分析。教室對新風風量要求相對較大，大部分新風系統都可以滿足，但是空氣凈化器很難滿足。通過計算可以選擇滿足需要風量要求的新風機組。如果安裝良好、產品合格，新風系統用最大功率運行，產生的噪音差不多在35分貝，不會影響到教學。

總之，教室采用新風系統還是略占優勢，換入新鮮的空氣是平時最有效、也是最簡單的改變室內空氣質量的方法。空氣凈化器不能進行室內換氣通風，只能凈化室內原有的空氣，僅能對教室進行空氣輪回凈化，為保證效果，最好要房間密閉。由于學生在教室進出頻繁，每隔45分鐘就會進出學生，課間十分鐘基本上是開門狀態，而且呼吸的CO2和屋里釋放的甲醛氣體靠凈化器無法解決，因此，擺放空氣凈化器只能短時間內緩解氣體質量差的狀況，不能徹底地解決教室內空氣質量差的問題。不過，空氣凈化器具有使用方便、濾網更換方便等優點。

4 結語

北京市中小學教室凈化空氣方案要根據實際安裝條件和經費情況，選擇空氣凈化器或者新風系統。

1）安裝難度方面。空氣凈化器安裝難度低，只要計算風量，做好產品選型就可以。若采用新風系統，吊頂式新風系統安裝難度比較大，需要布設管道，安裝要求非常高;而柜式新風系統，只需要在墻體或者玻璃上打兩個鉆孔就可以，非常簡單方便，不需要大規模施工，也不需要較長的安裝時間。

2）凈化效果方面。空氣凈化器凈化效率最高可達99%，

可以有效解決粉塵、細菌、可吸入顆粒物等。新風系統的凈化效率也高達99%，在凈化方面與空氣凈化器持平。

3）市場價格方面。空氣凈化器比新風系統價格略低。因此，中小學教室如果有安裝條件，建議安裝新風系統，既可提供新風，又可實現凈化，更加適合校園整體環境。

總之，為了應對嚴重霧霾天氣，在中小學校園設置空氣凈化裝置技術可行。研究表明，大多數教室可選擇安裝吊頂式新風系統或者柜式新風系統，若經濟條件允許，教室空氣凈化可以以新風系統為主、空氣凈化器為輔，搭配使用，這樣凈化效果會更好。

參考文獻

[1]楊海.室內空氣凈化現狀及主要問題[J].北方環境，2013（3）：164-170.

[2]馬超.室內空氣污染凈化技術的現狀與發展趨勢[J].科技資訊，2011（10）：160，179.

[3]曹晶晶，秦學深.國內外室內空氣品質研究現狀[J].遼寧化工，2011（5）：485-486，504.

[4]李曾婷.室內空氣凈化解決方案哪家強？[J].電器，2016（5）：18-19.

[5]中小學校園空氣質量解決方案，讓孩子呼吸好空氣！[DB/OL].http：//nj.leju.com/news/2017-11-16/11306336767258756698095.shtml.