水曜日、2月16 2011 00:49

室内空気:制御と清掃の方法

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建物内の空気の質は、外気の質、換気/空調システムの設計、システムの機能と維持方法、および室内汚染源を含む一連の要因によるものです。 一般的に、屋内空間の汚染物質の濃度レベルは、汚染物質の生成とその除去速度のバランスによって決まります。

汚染物質の発生に関しては、汚染源も外部または内部にある可能性があります。 外部ソースには、産業燃焼プロセス、車両交通、発電所などによる大気汚染が含まれます。 冷蔵塔や他の建物の排気口など、空気が建物に引き込まれる吸気シャフトの近くで放出される汚染。 ラドンガス、ガソリンタンクや農薬からの漏れなどの汚染された土壌からの放射。

内部汚染の原因の中で、換気および空調システム自体に関連するもの (主に、そのようなシステムのあらゆる部分の微生物汚染)、建物の建設および装飾に使用される材料、および建物の居住者に言及する価値があります。建物。 室内汚染の具体的な発生源は、タバコの煙、実験室、コピー機、写真ラボ、印刷機、ジム、美容室、キッチン、カフェテリア、バスルーム、駐車場、ボイラー室です。 これらすべての発生源には全体的な換気システムが必要であり、これらの領域から排出された空気は建物内で再利用されるべきではありません。 状況に応じて、これらのエリアには、抽出によって動作する局所換気システムも設置する必要があります。

室内空気の質の評価には、建物内に存在する可能性のある汚染物質の測定と評価が含まれます。 建物内の空気の質を確認するために、いくつかの指標が使用されます。 それらには、一酸化炭素と二酸化炭素の濃度、総揮発性有機化合物 (TVOC)、総浮遊粒子 (TSP)、および換気率が含まれます。 内部空間に存在するいくつかの物質の評価には、さまざまな基準または推奨される目標値が存在します。 これらは、世界保健機関 (WHO) によって公布された室内空気の品質に関するガイドラインや、米国暖房冷凍空調技術者協会 (ASHRAE) の基準など、さまざまな基準またはガイドラインに記載されています。

ただし、これらの物質の多くについては、定義された基準がありません。 今のところ推奨される行動方針は、米国政府産業衛生士会議 (ACGIH 1992) によって提供された産業環境の価値と基準を適用することです。 安全係数または補正係数は、指定された値の XNUMX 分の XNUMX、XNUMX 分の XNUMX、または XNUMX 分の XNUMX のオーダーで適用されます。

室内空気の制御方法は、汚染源の制御、または換気と空気清浄戦略による環境の制御の XNUMX つの主要なグループに分けることができます。

汚染源の管理

汚染源は、次のようなさまざまな手段で制御できます。

  1. 制圧. 汚染源を排除することは、室内の空気の質を制御するための理想的な方法です。 この措置は恒久的であり、将来のメンテナンス操作は必要ありません。 たばこの煙のように、汚染源がわかっている場合に適用され、汚染物質の代用を必要としません。
  2. 置換. 場合によっては、汚染源である製品の代替が使用されるべき手段です。 使用する製品の種類 (クリーニング、装飾など) を、同じサービスを提供するが毒性が低く、使用者へのリスクが少ない他の製品に変更することが可能な場合があります。
  3. 隔離または空間的閉じ込め. これらの対策は、情報源へのアクセスを制限することで暴露を減らすように設計されています。 この方法は、周囲の空気への排出を最小限に抑え、汚染源の近くの地域への人々のアクセスを制限するために、汚染源の周りにバリア(部分的または全体的)または封じ込めを挿入することから成ります。 これらのスペースには、空気を抽出し、必要に応じて空気の流れを導くことができる補助換気システムを装備する必要があります。 このアプローチの例は、密閉されたオーブン、ボイラー室、コピー室です。
  4. ソースの封印. この方法は、最小限のレベルの汚染を放出するか、まったく放出しない材料を使用することから成ります。 このシステムは、樹脂で処理された壁からのホルムアルデヒドの放出を抑制するだけでなく、古い断熱材からのばらばらのアスベスト繊維の飛散を抑制する方法として提案されています。 ラドン ガスで汚染された建物では、この技術を使用して燃えがらブロックと地下の壁の隙間を密閉します。土壌からのラドンの侵入を防ぐポリマーが使用されます。 地下室の壁は、エポキシ塗料とポリエチレンまたはポリアミドのポリマーシーラントで処理して、壁や土壌から浸透する可能性のある汚染を防ぐこともできます.
  5. 局所抽出による換気. 局所換気システムは、発生源または発生源にできるだけ近い場所での汚染物質の捕捉に基づいています。 捕獲は、汚染物質を空気の流れに閉じ込めるように設計されたベルによって行われます。 その後、空気は浄化されるファンの助けを借りて導管を通って流れます。 抽出された空気を浄化またはろ過できない場合は、屋外に排出し、建物に戻して再利用しないでください。

 

環境の管理

非工業用建物の室内環境には、通常、多くの汚染源があり、さらにそれらが散らばっている傾向があります。 したがって、屋内の汚染問題を是正または防止するために最も一般的に採用されているシステムは、一般的または希釈による換気です。 この方法は、空気の流れを動かして方向付けて、汚染物質をその発生源から換気システムに捕捉、封じ込め、輸送することから成ります。 さらに、全体換気では、空調と再循環空気によって室内環境の温度特性を制御することもできます (この章の「全体換気と希釈換気の目的と原則」を参照)。

内部汚染を希釈するために、外気の量を増やすことは、システムが適切なサイズであり、システムの他の部分で換気が不足しない場合、または追加された量が適切な空調を妨げない場合にのみ推奨されます. 換気システムを可能な限り効果的にするには、汚染源に局所的な換気装置を設置する必要があります。 汚染が混ざった空気は再利用すべきではありません。 居住者は空気拡散ベントの近くに配置し、排出ベントの近くに汚染源を配置する必要があります。 汚染物質は、可能な限り最短のルートで排出する必要があります。 また、局地的な汚染源がある空間は、外気圧に対して負圧に保つ必要があります。

ほとんどの換気不足は、不十分な外気量に関連しているようです。 ただし、換気された空気が不適切に分配されると、空気の質が低下する可能性もあります。 たとえば、天井が非常に高い部屋では、暖かい(密度の低い)空気が上から供給されるため、気温が成層化し、換気によって部屋に存在する汚染物質を希釈することができなくなります。 換気システムを設計する際には、居住者と汚染源に対する空気拡散ベントと空気還流ベントの配置と位置を考慮する必要があります。

空気清浄技術

空気清浄方法は、特定の非常に具体的なタイプの汚染物質に対して正確に設計および選択する必要があります。 設置後は、定期的なメンテナンスにより、システムが新たな汚染源になるのを防ぎます。 以下は、空気から汚染物質を除去するために使用される XNUMX つの方法の説明です。

粒子のろ過

ろ過は懸濁液中の液体や固体を除去するのに便利な方法ですが、ガスや蒸気を除去するわけではないことに注意してください。 フィルターは、妨害、衝撃、遮断、拡散、静電引力によって粒子を捕捉することがあります。 室内空調システムのろ過は、多くの理由で必要です。 XNUMXつは、暖房や冷房の効率を低下させる原因となる汚れの蓄積を防ぐことです。 システムは、特定の粒子 (硫酸および塩化物) によって腐食することもあります。 ファンブレードの堆積物による換気システムの平衡の喪失や、目詰まりしたセンサーによる誤った情報が制御装置に送られるのを防ぐためにも、ろ過が必要です。

室内空気ろ過システムは、少なくとも XNUMX つのフィルターを直列に配置すると効果的です。 最初のプレフィルターまたは一次フィルターは、より大きな粒子のみを保持します。 このフィルターは頻繁に交換する必要があり、次のフィルターの寿命を延ばします。 二次フィルターは、最初のフィルターよりも効率的で、真菌の胞子、合成繊維、および一般的に一次フィルターで収集されたものより細かい粉塵を除去できます。 これらのフィルターは、刺激物や有毒な粒子を除去するのに十分なほど細かい必要があります。

フィルターは、その有効性、ほこりを蓄積する能力、電荷の損失、および必要な空気純度のレベルに基づいて選択されます。 フィルタの有効性は、ASHRAE 52-76 および Eurovent 4/5 規格 (ASHRAE 1992; CEN 1979) に従って測定されます。 彼らの能力 保持 保持された粉塵の質量にろ過された空気の量を掛けたものを測定し、大きな粒子のみを保持するフィルター (低および中効率フィルター) を特徴付けるために使用されます。 その保持能力を測定するために、既知の濃度と粒度の合成エアロゾルダストをフィルターに通します。 フィルターに保持された部分は、重量測定によって計算されます。

  効率 フィルターの吸着力は、保持された粒子の数にろ過された空気の体積を掛けて表されます。 この値は、より細かい粒子も保持するフィルターを特徴付けるために使用される値です。 フィルターの効率を計算するには、直径 0.5 ~ 1 μm の粒子のエアロゾルを含む大気中のエアロゾルの流れを強制的に通過させます。 捕捉された粒子の量は、堆積物によって引き起こされる不透明度を測定する不透明度計で測定されます。

DOP は、非常に高効率の粒子状空気 (HEPA) フィルターを特徴付けるために使用される値です。 フィルターの DOP は、直径 0.3 μm の粒子を生成するフタル酸ジオクチルを蒸発させて凝縮させたエアロゾルを使用して計算されます。 この方法は、フタル酸ジオクチルの滴の光散乱特性に基づいています。フィルターをこのテストに通すと、散乱光の強度はこの材料の表面濃度に比例し、フィルターの浸透は相対強度によって測定できます。エアロゾルをフィルタリングする前後の散乱光。 フィルターが HEPA 指定を取得するには、このテストに基づいて効率が 99.97% を超えている必要があります。

それらの間には直接的な関係がありますが、1 つの方法の結果を直接比較することはできません。 すべてのフィルターは目詰まりすると効率が低下し、悪臭や汚染の原因となります。 高効率フィルターの前に定格の低いフィルターを 52 つまたは複数使用することにより、高効率フィルターの耐用年数を大幅に延ばすことができます。 表 76 は、直径 0.3 μm の粒子について ASHRAE XNUMX-XNUMX によって確立された基準に従って、さまざまなフィルターの初期、最終、および平均収量を示しています。

表 1. 直径 52 mm の粒子に対するフィルターの有効性 (ASHRAE 規格 76-3 による)

フィルターの説明

アシュラエ 52-76

効率 (%)

 

ダストスポット (%)

逮捕率 (%)

初期

中央値

M

25-30

92

1

25

15

M

40-45

96

5

55

34

ハイ

60-65

97

19

70

50

ハイ

80-85

98

50

86

68

ハイ

90-95

99

75

99

87

95% ヘパ

-

-

95

99.5

99.1

99.97% ヘパ

-

-

99.97

99.7

99.97

 

静電沈降

この方法は、粒子状物質の制御に役立ちます。 この種の装置は、粒子をイオン化し、集電電極に引き寄せられて捕捉されるときに気流から粒子を除去することによって機能します。 イオン化は、汚染された廃水が、収集電極と放電電極の間に印加された強い電圧によって生成された電界を通過するときに発生します。 電圧は直流発電機によって得られます。 集電電極は表面積が大きく、通常は正に帯電していますが、放電電極は負に帯電したケーブルで構成されています。

粒子のイオン化に影響を与える最も重要な要因は、流出液の状態、その排出、および粒子の特性 (サイズ、濃度、抵抗など) です。 捕捉の有効性は、湿度、粒子のサイズと密度とともに増加し、流出液の粘度が増加すると減少します。

これらのデバイスの主な利点は、粒子サイズが非常に細かい場合でも、固体と液体を非常に効果的に収集できることです。 さらに、これらのシステムは、大容量および高温にも使用できます。 圧力損失は最小限です。 これらのシステムの欠点は、初期コストが高いこと、必要なスペースが大きいこと、および関連する非常に高い電圧を考慮すると、特に産業用アプリケーションに使用される場合に生じる安全上のリスクです。

電気集塵機は、産業用設定から粒子の排出を削減するための家庭用設定まで、室内空気の質を改善するためのあらゆる範囲で使用されます。 後者は、10,000 ~ 15,000 ボルトの範囲の電圧で動作する小型のデバイスです。 彼らは通常、自動電圧調整器を備えたシステムを備えており、両方の電極間で放電を引き起こすことなくイオン化を生成するのに十分な張力が常に適用されることを保証します。

マイナスイオンの発生

この方法は、空気中に浮遊する粒子を除去するために使用され、一部の著者の意見では、より健康的な環境を作り出すために使用されます。 不快感や病気を軽減する方法としてのこの方法の有効性は、まだ研究されています.

ガス吸着

この方法は、ホルムアルデヒド、二酸化硫黄、オゾン、窒素酸化物、有機蒸気などの汚染ガスや蒸気を除去するために使用されます。 吸着は、ガス分子が吸着剤固体によってトラップされる物理現象です。 吸着剤は、非常に大きな表面積を持つ多孔質の固体で構成されています。 この種の汚染物質を空気から取り除くために、吸着剤で満たされたカートリッジを通過させます。 活性炭は最も広く使用されています。 広範囲の無機ガスと有機化合物をトラップします。 脂肪族、塩素化および芳香族炭化水素、ケトン、アルコールおよびエステルがその例です。

シリカゲルは無機吸着剤でもあり、アミンや水などのより極性の高い化合物を捕捉するために使用されます。 多孔性ポリマーで構成された他の有機吸着剤もあります。 すべての吸着固体は一定量の汚染物質のみを捕捉し、飽和すると再生または交換する必要があることに留意することが重要です。 吸着固体による捕捉の別の方法は、特定の反応物を含浸させた活性アルミナと炭素の混合物を使用することです。 たとえば、一部の金属酸化物は、水銀蒸気、硫化水素、エチレンを捕捉します。 二酸化炭素は吸着によって保持されないことに留意する必要があります。

ガス吸収

吸収によるガスや煙の除去には、化学的に反応する吸収溶液に分子を通すことで分子を固定するシステムが必要です。 これは非常に選択的な方法であり、捕捉する必要がある汚染物質に固有の試薬を使用します。

試薬は通常、水に溶解します。 また、使い切る前に交換または再生する必要があります。 このシステムは汚染物質を気相から液相に移動させることに基づいているため、試薬の物理的および化学的特性は非常に重要です。 その溶解性と反応性は特に重要です。 この気相から液相への移行において重要な役割を果たすその他の側面は、pH、温度、および気体と液体の接触面積です。 汚染物質の溶解度が高い場合は、溶液をバブリングして試薬に定着させるだけで十分です。 汚染物質が容易に溶けない場合、採用しなければならないシステムは、ガスと液体の間のより大きな接触面積を確保する必要があります。 吸収剤とそれらが特に適している汚染物質の例を表 2 に示します。

表 2. さまざまな汚染物質の吸着剤として使用される試薬


吸収剤

汚染物質

ジエチルヒドロキシアミン

硫化水素

過マンガン酸カリウム

臭気ガス

塩酸および硫酸

アミン

硫化ナトリウム

アルデヒド類

水酸化ナトリウム

ホルムアルデヒド


オゾン化

室内の空気の質を改善するこの方法は、オゾンガスの使用に基づいています。 オゾンは、紫外線や放電によって酸素ガスから生成され、空気中に飛散する汚染物質を除去するために使用されます。 このガスの優れた酸化力は、抗菌剤、消臭剤、消毒剤としての使用に適しており、有害なガスや煙を除去するのに役立ちます. また、一酸化炭素濃度の高い空間の浄化にも使用されます。 工業環境では、キッチン、カフェテリア、食品および魚加工工場、化学工場、残留下水処理工場、ゴム工場、冷凍工場などで空気を処理するために使用されます。 オフィススペースでは、室内の空気の質を改善するために空調設備とともに使用されます。

オゾンは青みがかったガスで、特徴的な浸透臭があります。 高濃度では毒性があり、人間にとって致命的ですらあります。 オゾンは、酸素に対する紫外線または放電の作用によって形成されます。 オゾンの意図的、偶発的、および自然生成は区​​別されるべきです。 オゾンは、短期的にも長期的にも非常に有毒で刺激性の高いガスです。 体内での反応方法のため、生物学的影響がないレベルは知られていません. これらのデータについては、本書の化学物質のセクションで詳しく説明します 百科事典.

オゾンを使用するプロセスは、密閉された空間で実行するか、発生源でガスの放出を捕捉するための局所的な抽出システムを備えている必要があります。 オゾンシリンダーは、還元剤、可燃性物質、または分解を触媒する可能性のある製品から離れた冷蔵エリアに保管する必要があります。 オゾン発生器が負圧で機能し、故障の場合に自動遮断装置を備えている場合、漏れの可能性は最小限に抑えられることに留意する必要があります。

オゾンを使用するプロセスの電気機器は完全に絶縁し、メンテナンスは経験豊富な担当者が行う必要があります。 オゾナイザーを使用する場合、コンジットおよび付属機器には、漏れが検出されたときにオゾナイザーを即座にシャットダウンするデバイスが必要です。 換気、除湿、冷蔵機能の効率が低下した場合。 過剰な圧力または真空が発生した場合 (システムによって異なります); または、システムの出力が過剰または不十分な場合。

オゾン発生器を設置する場合は、オゾン専用の検出器を備える必要があります。 嗅覚は飽和する可能性があるため、信頼できません。 オゾン漏れは、青色に変わるヨウ化カリウムの反応性ストリップで検出できますが、テストはほとんどの酸化剤に対して陽性であるため、これは特定の方法ではありません. 特定の濃度に達したときに作動する警報システムに直接接続された選択された検出デバイスを使用して、電気化学セル、紫外線測光法、または化学発光を使用して、漏れを継続的に監視することをお勧めします。

 

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内容

室内環境管理の参考資料

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