民用建筑室内细颗粒物的变化规律和控制技术研究

发布时间：2017-06-20 11:12

  本文关键词：民用建筑室内细颗粒物的变化规律和控制技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,人们生活水平不断提高,人居环境的要求也随之越来越高,全世界人们都关注到细颗粒物对人类健康的危害和对大气环境的破坏。建筑物室内空气品质是决定人们生活和工作中最重要的环境标准之一,现代人在室内环境的时间超过80%,然而室内空气环境并不是安全的,室外细颗粒物能够通过各种途径进入室内,同时室内污染源也会产生细颗粒物,当没有有效的控制措施时,室内污染可能比室外环境污染造成的危害更加严重。因此研究建筑物室内细颗粒物的变化规律以及细颗粒物的控制技术已成为亟待解决的课题。目前的实验研究多综合考虑了穿透和沉积的共同作用,但是不同的实验条件导致实验结果存在较大差异。作者在密闭条件良好的建筑房间内对室内细颗粒物质量浓度进行了动态实时监测,并通过实验数据对室内PM2.5浓度的变化规律进行了分析,得到不同散发源浓度时室内细颗粒物的变化特性。实验结果表明,存在室内颗粒物污染源时,室内细颗粒物浓度变化呈现相同规律,PM2.5浓度在短时间内迅速升高到最高值后呈曲线下降,经过一定沉降时间后趋于稳定。当室内细颗粒物污染物散发量越高时,室内PM2.5污染程度越高,所需要的沉降时间就越长,散发源浓度为1000μg/m3、2000μg/m3和3000μg/m3时,平均沉降时间分别为7小时、30小时和49小时。现有的沉积模型大多综合考虑了各因素对细颗粒物浓度的影响而建立的,少有对室内颗粒物的沉积性能进行单独研究,也无法直接得到沉积率。本文建立了封闭条件下室内细颗粒物的静态沉积模型,并得到了不同条件下的平均沉积速率。静态沉积预测模型的计算结果与实验结果吻合得很好,说明该静态沉积模型是比较可靠的。模型分析得知,封闭房间室内细颗粒物的沉降过程可分为急速沉降期,缓慢沉降期、稳定期三个阶段,室内PM2.5浓度在急速沉降期内呈线性变化,在缓慢沉降期内呈现指数变化,在稳定期呈现稳定值。在散发源浓度为1000μg/m3、2000μg/m3和3000μg/m3时,平均沉积速率分别为0.36 h-1、0.09 h-1和0.08 h-1。自然通风控制技术对室内PM2.5的浓度变化有着很大的影响,当室外空气质量优良时,开窗通风可以改善室内的空气品质,但是门窗等围护结构会影响到自然通风效果。本文针对室内PM2.5污染的自然通风控制进行了实验研究,并通过应用CFD软件模拟分析了自然通风形式下,不同窗户位置对室内PM2.5浓度的影响。实验结果分析,室外空气质量优良时,自然通风会大大降低室内细颗粒物的最高浓度值,加速室内细颗粒物的扩散及沉降,当散发源浓度为1000μg/m3、2000μg/m3和3000μg/m3时,平均沉降时间大大降低为1.5小时、2小时和3小时。模拟结果分析,窗口的位置位于门的对立面时,室内颗粒物去除率最高,是对门未开窗通风方式的1.5倍以上。自然通风的控制方法是有局限的,当室外细颗粒物污染浓度较高时,室外新风也会带入颗粒污染物,对室内空气品质产生影响。本文对建筑物新风组合净化控制技术进行了工程实测,在新风机组上加设了不同功能的净化装置,对多功能新风净化机组的净化性能进行实验研究。通过测试室外新风净化过程中的细颗粒物浓度,考察不同功能工况下该多功能新风净化机组的净化效率。实验结果表明,当室外空气质量良好时,净化新风机组可以采用粗效+中效过滤的方式,平均净化效率为83.4%;在室外空气质量差时,采用粗中效+一级静电的净化方式时,平均净化效率为82.9%;采用粗中效+二级静电净化方式时,平均净化效率高达89.3%。当存在室内污染源时,多功能新风净化机组加上室内空气净化器可以十分有效地保持室内空气质量优良,是最有效的净化方案。
【关键词】：细颗粒物 变化规律 沉积模型 通风控制
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X513;TU834
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 建筑室内细颗粒物污染的来源10-11
• 1.2.2 建筑室内细颗粒物污染的研究现状11-12
• 1.2.3 建筑室内细颗粒物沉积模型的研究现状12-13
• 1.2.4 建筑室内细颗粒物污染控制方法的研究现状13-15
• 1.3 本文研究内容15-16
• 第2章 建筑室内细颗粒物沉积变化规律的实验研究16-27
• 2.1 室内细颗粒物动态监测实验方案16-17
• 2.1.1 实验仪器16-17
• 2.1.2 实验步骤17
• 2.1.3 实验方案17
• 2.2 细颗粒物污染源对室内PM_(2.5)浓度的影响17-25
• 2.2.1 散发量为 1000μg/m3时室内PM_(2.5)浓度变化18-20
• 2.2.2 散发量为 2000μg/m3时室内PM_(2.5)浓度变化20-23
• 2.2.3 散发量为 3000μg/m3时室内PM_(2.5)浓度变化23-25
• 2.3 不同散发量对室内PM_(2.5)浓度影响程度的比较25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 建筑物室内细颗粒物沉积规律的理论研究27-37
• 3.1 室内细颗粒物的受力特性27-28
• 3.2 室内细颗粒物静态沉积模型的建立28-31
• 3.3 模型的验证31-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 自然通风对室内细颗粒物污染的控制研究37-53
• 4.1 自然通风对室内细颗粒物控制的实验研究37-42
• 4.1.1 动态监测实验方案37-38
• 4.1.2 自然通风对室内PM_(2.5)污染的影响分析38-40
• 4.1.3 自然通风对不同室内污染程度的控制比较40-42
• 4.2 自然通风条件下室内细颗粒物分布特征的数值模拟42-52
• 4.2.1 湍流模型在颗粒物扩散研究中的理论分析42-43
• 4.2.2 模拟软件介绍43-44
• 4.2.3 通风形式对室内PM_(2.5)浓度分布研究44-47
• 4.2.4 窗户位置对室内PM_(2.5)浓度分布研究47-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 室内细颗粒物污染的新风多功能净化控制技术53-63
• 5.1 新风净化方法的分析比较53-55
• 5.1.1 空气过滤净化53-54
• 5.1.2 静电除尘净化54-55
• 5.2 多功能新风净化机组的实验研究55-61
• 5.2.1 多功能新风净化机组的结构和实验方案55-56
• 5.2.2 新风过滤净化方式测试分析56-57
• 5.2.3 新风过滤+静电净化方式测试分析57-59
• 5.2.4 多功能新风净化机组的净化效率的比较59-61
• 5.3 多功能新风机组+局部净化器控制技术61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文70

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