室內裝修多污染源的甲醛濃度的模擬研究

肖玉麒，岳 鵬（上海建科檢驗有限公司， 上海 201100）

相關室內檢測的研究表明，室內空氣中毒害氣體濃度要遠高于室外值。據世界衛生組織調查顯示，當前人們近七成疾病都與室內空氣污染有關。

由于裝飾裝修材料密閉在室內空間，會散發甲醛、苯、氨等毒害氣體。其中，甲醛對人體毒害程度很大，而且廣泛存在于裝飾裝修材料中，其釋放時間貫穿于材料使用的全過程，因此，室內甲醛濃度往往超出標準限值，引起了國內外研究者的共同關注。

本文基于 Airpak 軟件模擬，對建筑裝飾裝飾材料散發的甲醛在一個剛經過裝飾裝修的臥室內的分布和散發情況進行了模擬。通過對甲醛的模擬研究，最終達到指導室內設計，優化室內設計方案，減少裝飾裝修中引入的甲醛氣體對人體危害的目的。

1 模型簡介

在室內裝飾裝修生產過程中，人造板基材因固化的樹脂降解，貼面材料（三聚氰胺浸漬紙等），貼面處理時所使用的膠粘劑（脲醛樹脂等），涂飾涂裝過程中使用的涂料、膠黏劑，除木質材料外其它覆面材料、填充材料如織物、皮革、海綿等，均會釋放甲醛等毒害氣體。

本文選擇了一間臥室為模擬研究對象，長（5.3 m）×寬（4.9 m）×高（2.9 m）。另外，還包括地板、天花板、壁紙、衣柜、床等裝飾裝修材料。

綜合裝飾裝修材料檢測數據計算，臥室的各裝飾裝修材料的甲醛釋放量如表1 所示。

表1 裝飾裝修材料甲醛釋放量 單位：mg/m3

本文采用 Airpak 軟件進行模擬研究，并選用了非均勻網格將整個計算區域劃分成許多單元體，將微分方程離散為代數方程，將變量代入到單元體內進行計算，算法采用SIMPLE算法，離散格式均為一階迎風格式。取環境溫度為 20 ℃。

本文研究自然通風狀態給室內甲醛擴散和濃度帶來的影響，以及同一房間中不同位置甲醛的分布情況變化。

自然通風條件下，自然風從房間窗戶處進入，風速為0.8 m/s，從門流出到其他房間和環境中，各墻壁均設置為沒有厚度。

2 結果與討論

圖1 為室內甲醛分別在x=2.6 m 處平面的濃度分布圖。從圖中可以看出，從z=0 m 逐漸過渡到z=4.9 m，室內甲醛濃度呈明顯的降低狀態。在z=0 m 處室內甲醛濃度最高（0.103 mg/m3），這是因為衣帽間的衣柜使用了大量的木材散發出甲醛；而在z=4.9 m 處，甲醛濃度幾乎為 0，這是因為新風從窗戶處進入；大部分甲醛濃度范圍在 0.050 mg/m3左右。

圖1 x=2.6 m 處的甲醛濃度分布

x=2.6 m 剖面剖到了污染源床，但在y軸方向甲醛濃度沒有明顯變化，而沿-z軸方向甲醛濃度逐漸增大。

總體而言，甲醛總是由濃度高的的地方（污染源聚集處）向濃度低的地方（靠近出風口處）散發，而且即使在進風口附近存在污染源，離進風口越近甲醛濃度仍然越低。

2.1 面積濃度

人體躺臥休息時高度約為 0.5 m，圖2 為y=0.5 m 處甲醛的濃度云圖，此時整個房間的面積濃度為 0.061 mg/m3。在污染源床的位置，甲醛的濃度較高，約為 0.080 mg/m3。在靠近衣柜處，由于衣柜的甲醛散發量最大（0.120 mg/m3），致使此處的甲醛的濃度最高（約為 0.103 mg/m3）。而靠近外窗處，由于新風的引入，甲醛濃度幾乎為 0。

圖2 Y=0.5 m 甲醛的面積濃度

人體站立呼吸時高度約為 1.5 m，此時整個房間的面積濃度為 0.053mg/m3，甲醛沿著空氣流動方向濃度逐漸增高，在污染源衣柜處達到最高（0.100 mg/m3）。y=1.5 m比y=0.5 m 處的面積濃度略低，這是因為甲醛從污染源散發后，隨氣流擴散并從門處逸出。

y=2.5 m 處整個房間的面積濃度為 0.057 mg/m3，y=2.5 m 平面區域的甲醛濃度比y=0.5 m 較低，但比y=1.5 m 平面區域的甲醛濃度高，這是因為其距離污染源床的距離較遠，距離污染源石膏天花板的距離較近，故其甲醛濃度隨著 y 值的增大先增加后減小；而在y=0.5 m 處，因為其距離污染源距離較近，而且空氣流動經過上部的循環在往下運動時由于受到的下部家具的阻礙向上提升，剛好把上部污染物聚集在這個區域內。

以上分析可知，甲醛在污染源床附近散發最厲害，而且濃度最高，隨著距離污染源距離的增大其濃度迅速降低，在很小的距離內便能達到和非污染源附近相應的濃度。

2.2 區域濃度

由前述面積濃度分析可知，房間整體甲醛濃度均低于GB 50325－2020《民用建筑工程室內環境污染控制標準》0.070 mg/m3的要求，但由于污染物在整個房間內散發并不均勻，房間整體甲醛濃度隨滿足國標要求，但區域濃度不一定滿足要求。

衣柜處y=1.5 m 的甲醛濃度云圖如圖3 所示，該區域甲醛的平均濃度為 0.072 mg/m3，超過了國家標準規定的限值，這是由于衣柜大量使用了甲醛釋放量較大的木質板材。

圖3 衣柜處 y=1.5 m 甲醛的濃度云圖

另外對衣柜處y=1.5 m 的速度矢量進行分析，如圖3 所示。從圖3 可以看出，衣柜處y=1.5 m 的區域僅在左下角入口處有較小的風速，約為 0.8 m/s；而在其他區域，風速幾乎為 0，空氣處于滯留狀態，因此衣柜處釋放的甲醛很難通過空氣流動從大門處逸出，而在局部聚集，致使該區域甲醛濃度超標。

3 結 語

在室內裝飾裝修過程中，污染物（本文指人造板及其制品）使用量越高，整個房間的甲醛濃度就越高。甲醛在一個房間內的分布并不是均勻的，它受到污染物的數量，距離污染源的距離以及氣流流動狀態等多方面因素的影響；從大體上來說，一般遵循以下規律：污染物數量多的區域甲醛濃度高，距離污染源近的區域甲醛濃度高，氣體在室內流動形成漩渦且風速較小的區域甲醛濃度高；甲醛大致是由氣流入口的地方向氣流出口的地方散發，離進風口越近甲醛濃度越低。

在地板、天花板、壁紙、衣柜和床均使用了含甲醛裝修材料的情況下，房間整體甲醛濃度滿足國標要求，人體躺臥（y=0.5 m）和站立（y=1.5 m）時的面積濃度分別為 0.061 mg/m3和 0.053 mg/m3。但衣柜區域y=1.5 m 處的甲醛區域濃度為 0.072 mg/m3，超過了國標的限制。

即使甲醛污染源散發狀態不變，室內進行有效的通風換氣仍然可以顯著的降低室內甲醛的濃度水平。室內引入自然通風后對甲醛氣體空間分布的改變，是可以通過室內設計來達到，反之，這種研究也為室內設計提供了參考和指導。