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45. 室內環境控制

章節編輯:  胡安·古施·法拉斯

 


 

目錄 

數字和表格

室內環境控制:一般原則
A.埃爾南德斯卡列哈

室內空氣:控制和清潔方法
E. Adán Liébana 和 A. Hernández Calleja

一般和稀釋通風的目的和原則
埃米利奧·卡斯特洪

非工業建築的通風標準
A.埃爾南德斯卡列哈

供暖和空調系統
F. Ramos Pérez 和 J. Guasch Farrás

室內空氣:電離
E. Adán Liébana 和 J. Guasch Farrás

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1. 最常見的室內污染物及其來源
2. 基本要求-稀釋通風系統
3. 控制措施及其效果
4. 調整工作環境和效果
5. 過濾器的有效性(ASHRAE 標準 52-76)
6. 用作污染物吸收劑的試劑
7. 室內空氣質量等級
8. 由於建築物的居住者造成的污染
9. 不同建築物的佔用程度
10. 建築污染
11. 室外空氣質量等級
12. 擬議的環境因素規範
13. 熱舒適溫度(基於 Fanger)
14. 離子的特性

人物

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週三,二月16 2011:00 42

室內環境控制:一般原則

城市環境中的人們在工作和休閒時間進行久坐活動時,80% 到 90% 的時間都在室內度過。 (見圖 1)。

圖 1. 城市居民 80% 到 90% 的時間都在室內度過

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這一事實導致在這些室內空間內創造出比氣候條件不斷變化的室外環境更舒適、更均勻的環境。 為了實現這一點,必須對這些空間內的空氣進行調節,在寒冷季節加熱,在炎熱季節冷卻。

為了使空調高效且具有成本效益,必須控制從外部進入建築物的空氣,而這些空氣預計不會具有所需的熱特性。 結果是越來越密閉的建築物和更嚴格的控制用於更新停滯室內空氣的環境空氣量。

1970 世紀 XNUMX 年代初的能源危機——以及由此產生的節能需求——代表了另一種事態,通常是導致用於更新和通風的環境空氣量急劇減少的原因。 當時通常做的是多次循環利用建築物內的空氣。 當然,這樣做是為了降低空調成本。 但其他事情開始發生:這些建築物的居住者的投訴、不適和/或健康問題的數量顯著增加。 這反過來又增加了因曠工造成的社會和經濟成本,並促使專家研究投訴的來源,直到那時,人們還認為這些投訴與污染無關。

解釋導致投訴出現的原因並不復雜:建築物越來越密封,用於通風的空氣量減少,更多的材料和產品用於建築物隔熱,化學產品的數量所使用的合成材料成倍增加並多樣化,個人對環境的控制逐漸喪失。 結果是室內環境越來越受到污染。

在大多數情況下,環境退化的建築物的居住者的反應是表達對環境各方面的抱怨和表現出臨床症狀。 最常聽到的症狀有以下幾類:粘膜刺激(眼睛、鼻子和喉嚨)、頭痛、呼吸急促、感冒、過敏等的發病率較高。

當需要確定引發這些抱怨的可能原因時,當人們試圖建立因果關係時,任務表面上的簡單性實際上讓位於非常複雜的情況。 在這種情況下,必須查看可能與投訴或出現的健康問題有關的所有因素(無論是環境因素還是其他因素)。

經過多年研究這個問題後得出的結論是,這些問題有多個根源。 例外情況是因果關係已明確確定的情況,例如軍團病爆發的情況,或因暴露於甲醛而引起的刺激或敏感性增加的問題。

這種現像被命名為 病態建築綜合症,並且被定義為影響建築物居住者的那些症狀,其中由於不適而引起的投訴比合理預期的要頻繁。

表 1 顯示了一些可能與室內空氣質量下降有關的污染物示例和最常見的排放源。

除了受化學和生物污染物影響的室內空氣質量外,病態建築綜合症還歸因於許多其他因素。 有些是物理的,例如熱量、噪音和照明; 有些是社會心理方面的,其中最主要的是工作組織方式、勞資關係、工作節奏和工作量。

表 1. 最常見的室內污染物及其來源

現場

排放源

污染物

戶外

固定來源

 
 

工業用地、能源生產

二氧化硫、氮氧化物、臭氧、顆粒物、一氧化碳、有機化合物

 

機動車

一氧化碳、鉛、氮氧化物

 

氡、微生物

在室內

建築材料

 
 

石材、混凝土

 

木材複合材料,單板

甲醛、有機物

 

絕緣

甲醛、玻璃纖維

 

阻燃劑

石棉

 

有機化合物,鉛

 

設備和裝置

 
 

供暖系統,廚房

一氧化碳和二氧化碳、氮氧化物、有機化合物、顆粒物

 

影印機

臭氧

 

通風系統

纖維、微生物

 

住戶

 
 

代謝活動

二氧化碳、水蒸氣、異味

 

生物活性

微生物

 

人類活動

 
 

抽烟

一氧化碳、其他化合物、顆粒物

 

空氣清新劑

碳氟化合物、異味

 

清潔

有機化合物、氣味

 

休閒、藝術活動

有機化合物、氣味

 

室內空氣在病態建築綜合症中起著非常重要的作用,因此在大多數情況下,控制其質量有助於糾正或幫助改善導致出現該綜合症的條件。 然而,應該記住,空氣質量並不是評估室內環境時應該考慮的唯一因素。

室內環境控制措施

經驗表明,室內環境中出現的大多數問題都是在建築物的設計和建造過程中做出決定的結果。 儘管這些問題可以在以後通過採取糾正措施來解決,但應該指出的是,在建築設計過程中預防和糾正缺陷更為有效且更具成本效益。

可能的污染源種類繁多,決定了可以採取多種糾正措施來控制它們。 建築物的設計可能涉及來自各個領域的專業人士,例如建築師、工程師、室內設計師等。 因此,在這個階段,重要的是要牢記有助於消除或盡量減少因空氣質量差而可能出現的未來問題的不同因素。 應考慮的因素是

  • 選址
  • 建築設計
  • 選料
  • 用於控制室內空氣質量的通風和空調系統。

 

選擇建築工地

空氣污染的來源可能靠近或遠離所選地點。 這種類型的污染主要包括燃燒產生的有機和無機氣體——無論是來自機動車輛、工業廠房還是現場附近的發電廠——以及各種來源的空氣懸浮顆粒物。

土壤中發現的污染包括來自掩埋的有機物和氡的氣態化合物。 這些污染物可以通過與土壤接觸的建築材料的裂縫或通過半滲透性材料的遷移滲透到建築物中。

當建築物的建造處於規劃階段時,應對不同的可能地點進行評估。 應選擇最佳地點,同時考慮以下事實和信息:

  1. 顯示該地區環境污染水平的數據,以避免遠處的污染源。
  2. 分析相鄰或附近的污染源,考慮到車輛交通量和可能的工業、商業或農業污染源等因素。
  3. 土壤和水中的污染程度,包括揮發性或半揮發性有機化合物、氡氣和氡分解產生的其他放射性化合物。 如果必須決定更改場地或採取措施減少未來建築物內這些污染物的存在,則此信息非常有用。 可以採取的措施包括有效密封滲透通道或設計通用通風系統,以確保未來建築物內的正壓。
  4. 有關該地區氣候和主要風向以及每日和季節性變化的信息。 這些條件對於確定建築物的正確方向很重要。

 

另一方面,必須使用各種特定技術來控製本地污染源,例如排水或清潔土壤、對土壤減壓或使用建築或景觀擋板。

建築設計

幾個世紀以來,建築的完整性一直是規劃和設計新建築時的基本要求。 為此,今天和過去一樣,一直在考慮材料承受濕度、溫度變化、空氣流動、輻射、化學和生物製劑的攻擊或自然災害造成的退化的能力。

事實上,在進行任何建築項目時都應考慮上述因素,這在當前情況下不是問題:此外,項目必須針對居住者的完整性和福祉做出正確的決定。 在項目的這個階段,必須對內部空間的設計、材料的選擇、可能成為潛在污染源的活動地點、建築物對外的開口、窗戶和通風系統。

建築開口

建築物設計期間的有效控制措施包括規劃這些開口的位置和方向,著眼於最大限度地減少可能從先前檢測到的污染源進入建築物的污染量。 應牢記以下注意事項:

  • 開口應遠離污染源,並且不在風的主要方向。 當開口靠近煙源或廢氣源時,應規劃通風系統以在該區域產生正氣壓,以避免排出的空氣重新進入,如圖 2 所示。
  • 應特別注意確保排水並防止建築物與土壤接觸的地方、滲入地基、舖有瓷磚的區域、排水系統和管道所在的位置以及其他位置。
  • 裝卸碼頭和車庫的通道應遠離建築物的正常進氣口以及主要入口。

 

圖 2. 外部污染的滲透

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Windows

近年來,1970 年代和 1980 年代的趨勢發生了逆轉,現在有一種趨勢是在新的建築項目中加入工作窗。 這帶來了幾個優勢。 其中之一是能夠在那些需要它的區域(希望數量很少)提供補充通風,假設通風系統在這些區域有傳感器以防止不平衡。 應該記住,打開窗戶的能力並不總能保證新鮮空氣進入建築物; 如果通風系統加壓,打開窗戶不會提供額外的通風。 其他優勢具有明顯的心理社會特徵,允許居住者對周圍環境進行一定程度的個人控制,並直接和視覺進入戶外。

防潮

控制的主要手段包括降低建築物地基的濕度,微生物,尤其是真菌,可以經常在建築物地基中傳播和生長。

對該區域進行除濕並對土壤加壓可以防止生物製劑的出現,還可以防止土壤中可能存在的化學污染物的滲透。

密封和控制最容易受空氣濕度影響的建築物封閉區域是另一項應考慮的措施,因為濕度會損壞用於覆蓋建築物的材料,結果這些材料可能成為微生物污染的來源.

室內空間規劃

在規劃階段了解建築物的用途或將在其中進行的活動非常重要。 最重要的是要知道哪些活動可能是污染源; 這些知識隨後可用於限制和控制這些潛在的污染源。 可能成為建築物內污染源的一些活動示例包括準備食物、印刷和圖形藝術、吸煙和使用複印機。

這些活動在特定地點的位置,與其他活動分開和隔離,應以盡可能減少建築物居住者受到影響的方式來決定。

建議為這些過程提供局部抽氣系統和/或具有特殊特性的一般通風系統。 這些措施中的第一項旨在控制排放源的污染物。 第二種適用於污染源較多、分佈在給定空間內或污染物極其危險的情況,應符合以下要求:所涉活動的標準,不應通過將空氣與建築物的一般通風氣流混合來重複使用任何空氣,並且應在需要時包括補充強制通風。 在這種情況下,應仔細規劃這些場所的空氣流動,以避免在相鄰空間之間轉移污染物——例如,通過在給定空間中產生負壓。

有時,控制是通過過濾或化學清潔空氣來消除或減少空氣中污染物的存在來實現的。 在使用這些控制技術時,應牢記污染物的物理和化學特性。 例如,過濾系統足以從空氣中去除顆粒物——只要過濾器的效率與被過濾顆粒的大小相匹配——但允許氣體和蒸汽通過。

消除污染源是控制室內空間污染最有效的方法。 一個很好的例子說明了這一點,即限制和禁止在工作場所吸煙。 在允許吸煙的地方,通常僅限於配備特殊通風系統的特殊區域。

材料的選擇

在試圖防止建築物內可能出現的污染問題時,應注意用於建築和裝飾的材料的特性、家具、將要進行的正常工作活動、建築物清潔和消毒的方式以及昆蟲和其他害蟲的控制方式。 還可以降低揮發性有機化合物 (VOC) 的水平,例如,通過僅考慮已知這些化合物排放率的材料和家具,並選擇那些水平最低的材料和家具。

今天,儘管一些實驗室和機構已經對此類排放進行了研究,但關於建築材料污染物排放率的可用信息卻很少; 此外,可用產品的數量眾多以及它們隨著時間的推移表現出的可變性進一步加劇了這種稀缺性。

儘管存在這種困難,一些生產商已經開始研究他們的產品,並且通常應消費者或建築專業人士的要求,將已完成的研究信息包括在內。 產品貼標籤的頻率越來越高 對環境安全, 無毒 等等。

然而,仍有許多問題需要克服。 這些問題的例子包括必要的分析在時間和金錢上的高成本; 用於分析樣品的方法缺乏標準; 由於缺乏對某些污染物對健康影響的了解,對結果的複雜解釋; 並且研究人員對於短時間排放的高排放材料是否優於長時間排放的低排放材料是否更可取,對此研究人員之間缺乏共識。

但事實是,未來幾年建築和裝飾材料市場的競爭將更加激烈,並將面臨更大的立法壓力。 這將導致某些產品被淘汰或被其他排放率較低的產品替代。 此類措施已經針對用於生產室內裝飾用絨頭織物的粘合劑採取,並進一步體現在塗料生產中消除危險化合物,例如汞和五氯苯酚。

在了解更多信息並且該領域的立法法規成熟之前,有關選擇最合適的材料和產品以在新建築物中使用或安裝的決定將留給專業人員。 這裡概述了一些可以幫助他們做出決定的考慮因素:

  • 應提供有關產品化學成分和任何污染物排放率的信息,以及有關暴露於這些產品的居住者的健康、安全和舒適度的任何信息。 該信息應由產品製造商提供。
  • 應選擇污染物排放率最低的產品,特別注意是否存在致癌和致畸化合物、刺激物、全身毒素、有氣味的化合物等。 具有較大發射或吸收表面的粘合劑或材料,如多孔材料、紡織品、未塗層纖維等,應加以規定並限制其使用。
  • 應對這些材料和產品的處理和安裝採取預防措施。 在安裝這些材料期間和之後,空間應徹底通風,並且 烘烤 工藝(見下文)應用於固化某些產品。 還應採取推薦的衛生措施。
  • 在安裝和完成階段以及建築物的初始佔用期間,為盡量減少暴露於新材料排放物的建議程序之一是使建築物通風 24 小時,使室外空氣保持 100%。 通過使用該技術消除有機化合物可防止這些化合物保留在多孔材料中。 當這些多孔材料將儲存的化合物釋放到環境中時,它們可能充當儲層和後來的污染源。
  • 在建築物關閉一段時間後(一天中的頭幾個小時)以及週末或假期停工後重新使用建築物之前,將通風量增加到最大可能水平也是可以實施的便捷措施。
  • 一種特殊的程序,稱為 烘烤,已在一些建築物中用於“固化”新材料。 這 烘烤 程序包括將建築物的溫度升高 48 小時或更長時間,同時將空氣流量保持在最低限度。 高溫有利於揮發性有機化合物的排放。 然後建築物通風,從而減少其污染負荷。 迄今為止獲得的結果表明,該過程在某些情況下是有效的。

 

通風系統和室內氣候控制

在封閉空間中,通風是控制空氣質量的最重要方法之一。 這些空間的污染源非常多,這些污染物的特性千差萬別,在設計階段就幾乎不可能做到完全管理。 建築物的居住者——他們從事的活動和他們用於個人衛生的產品——所產生的污染就是一個很好的例子; 一般來說,這些污染源是設計者無法控制的。

因此,通風是通常用於稀釋和消除污染室內空間污染物的控制方法; 它可以用乾淨的室外空氣或方便淨化的循環空氣進行。

如果通風系統要作為一種適當的污染控制方法,在設計通風系統時需要考慮許多不同的點。 其中包括將要使用的外部空氣的質量; 某些污染物或其產生源的特殊要求; 通風系統本身的預防性維護,也應被視為可能的污染源; 以及建築物內的空氣分佈。

表 2 總結了在設計通風系統以維持優質室內環境時應考慮的要點。

在典型的通風/空調系統中,從室外吸入並與可變部分的循環空氣混合的空氣通過不同的空調系統,通常被過濾,根據季節加熱或冷卻並加濕或根據需要除濕。

表 2. 稀釋通風系統的基本要求

系統組成
或功能

需求

被外界空氣稀釋

應保證乘員每小時的最小空氣量。

 

目標應該是每小時至少更新一次內部空氣量。

 

應根據污染源強度增加室外送風量。

 

對於將要進行污染產生活動的空間,應保證向外直接抽取。

進氣口位置

應避免將進氣口靠近已知污染源的羽流。

 

人們應該避免靠近死水和製冷塔散發的氣溶膠的區域。

 

應防止任何動物進入,並應防止鳥類在取水口附近棲息或築巢。

抽氣位置
通風口

抽氣口應盡可能遠離進氣口,並增加排氣口的高度。

 

排放口的方向應與進氣罩的方向相反。

過濾清洗

應使用顆粒物的機械和電子過濾器。

 

應該安裝一套化學消除污染物的系統。

微生物控制

應避免將任何多孔材料直接與氣流接觸,包括分配管道中的材料。

 

應避免在空調機組形成冷凝水的地方收集積水。

 

應制定預防性維護計劃,並安排定期清潔加濕器和製冷塔。

空氣分配

人們應該消除和防止任何死區(沒有通風的地方)和空氣分層的形成。

 

最好在居住者呼吸的地方混合空氣。

 

根據在其中進行的活動,所有場所都應保持足夠的壓力。

 

應控制空氣推進和提取系統以保持它們之間的平衡。

 

經過處理後,空氣通過管道分配到建築物的每個區域,並通過擴散格柵輸送。 然後,它在整個被佔用的空間中混合,交換熱量並更新室內空氣,最後通過回流管道將其從每個場所抽走。

用於稀釋和消除污染物的外部空氣量是許多研究和爭論的主題。 近年來,建議的室外空氣水平和公佈的通風標準發生了變化,在大多數情況下,室外空氣的使用量有所增加。 儘管如此,人們注意到這些建議不足以有效控制所有污染源。 這是因為既定標準是基於入住率而忽略了其他重要的污染源,例如建築中使用的材料、家具和從室外吸入的空氣質量。

因此,所需的通風量應基於三個基本考慮因素:您希望獲得的空氣質量、可用的室外空氣質量以及通風空間的總污染負荷。 這是 PO Fanger 教授及其團隊進行的研究的出發點 (Fanger 1988, 1989)。 這些研究旨在建立新的通風標準,以滿足空氣質量要求,並提供居住者感知的可接受的舒適度。

影響內部空間空氣質量的因素之一是可用的室外空氣質量。 外部污染源的特徵,如車輛交通和工業或農業活動,使它們超出了建築物的設計者、業主和居住者的控制範圍。 正是在這種情況下,環境主管部門必須承擔制定環境保護準則並確保其得到遵守的責任。 然而,有許多控制措施可以應用並且有助於減少和消除空氣污染。

如上所述,應特別注意進氣和排氣管道的位置和方向,以避免將污染物從建築物本身或其裝置(製冷塔、廚房和浴室通風口等)吸入。 ,以及附近的建築物。

當發現室外空氣或循環空氣受到污染時,建議的控制措施包括過濾和清潔。 去除顆粒物的最有效方法是使用靜電除塵器和機械保留過濾器。 後者越精確地校準到要消除的顆粒大小,就越有效。

使用能夠通過化學吸收和/或吸附消除氣體和蒸汽的系統是一種在非工業情況下很少使用的技術; 然而,通過使用空氣清新劑等方式掩蓋污染問題(尤其是氣味)的系統很常見。

其他清潔和改善空氣質量的技術包括使用離子發生器和臭氧發生器。 在清楚了解其真實特性和可能對健康造成的負面影響之前,謹慎使用這些系統以改善空氣質量是最佳策略。

一旦空氣經過處理和冷卻或加熱,它就會被輸送到室內空間。 空氣分佈是否可接受在很大程度上取決於擴散格柵的選擇、數量和位置。

鑑於對混合空氣應遵循的不同程序的有效性存在意見分歧,一些設計師已開始在某些情況下使用在地板或牆壁上輸送空氣的空氣分配系統作為擴散格柵的替代方案在天花板上。 在任何情況下,都應仔細規劃返回寄存器的位置,以避免空氣的進出短路,這會阻止空氣完全混合,如圖 3 所示。

圖 3. 室內空氣分配如何短路的示例

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根據工作空間的分隔程度,空氣分配可能會出現各種不同的問題。 例如,在擴散格柵位於天花板上的開放式工作空間中,房間內的空氣可能不會完全混合。 當所使用的通風系統類型可以提供可變體積的空氣時,這個問題往往會變得更加複雜。 這些系統的分配管道配備有終端,可以根據從區域恆溫器接收到的數據修改供應到管道的空氣量。

當空氣以較低的速度流過大量這些終端時,就會出現困難——當不同區域的恆溫器達到所需溫度時會出現這種情況——並且推動空氣的風扇的功率會自動降低。 結果是通過系統的總空氣流量減少,在某些情況下甚至更少,甚至完全中斷了新的外部空氣的輸入。 在系統的進氣口放置控制外部空氣流量的傳感器可以確保始終保持最小的新空氣流量。

另一個經常出現的問題是由於工作空間中部分或全部分區的放置而導致氣流受阻。 有很多方法可以糾正這種情況。 一種方法是在分隔小隔間的面板的下端留出一個開放空間。 其他方式包括安裝輔助風扇和在地板上放置擴散格柵。 使用輔助感應風機盤管有助於混合空氣,並允許對給定空間的熱條件進行個性化控制。 在不影響空氣質量重要性的情況下 本身 以及控制它的方法,應該記住,舒適的室內環境是通過影響它的不同元素的平衡來實現的。 採取任何影響其中一個因素而不考慮其他因素的行動——甚至是積極行動——可能會影響它們之間的平衡,從而導致建築物居住者的新抱怨。 表 3 和表 4 顯示了其中一些旨在改善室內空氣質量的行動如何導致等式中的其他要素失效,因此調整工作環境可能會對室內空氣質量產生影響。

表 3. 室內空氣質量控制措施及其對室內環境的影響

行動

影響

熱環境

增加新鮮空氣量

草稿增加

降低相對濕度以檢查微生物製劑

相對濕度不足

聲學環境

間歇性供應室外空氣以節約能源
能源

間歇性噪聲暴露

視覺環境

減少熒光燈的使用以減少
光化學污染

照明效率降低

社會心理環境

開放式辦公室

失去親密感和明確的工作空間

 

表 4 工作環境的調整及其對室內空氣質量的影響

行動

影響

熱環境

基於熱力的外部空氣供應
注意事項

新鮮空氣量不足

加濕器的使用

潛在的微生物危害

聲學環境

增加絕緣材料的使用

可能釋放的污染物

視覺環境

完全基於人工照明的系統

不滿、植物死亡率、微生物製劑的生長

社會心理環境

在工作區使用設備,例如復印機和打印機

污染程度增加

 

在設計階段確保建築物整體環境的質量在很大程度上取決於其管理,但最重要的是取決於對該建築物居住者的積極態度。 居住者是建築物所有者可以依賴的最佳傳感器,以衡量旨在提供優質室內環境的設施是否正常運行。

基於“老大哥”方法的控制系統做出所有調節室內環境(如照明、溫度、通風等)的決定,往往會對居住者的心理和社會福祉產生負面影響。 然後,居住者會發現他們創造滿足其需求的環境條件的能力減弱或受阻。 此外,這種類型的控制系統有時無法改變以滿足不同的環境要求,這些要求可能由於在給定空間中執行的活動的變化、在其中工作的人數或空間分配方式的變化而出現。

該解決方案可能包括為室內環境安裝一個集中控制系統,並由居住者進行本地控制。 這個想法在視覺環境領域非常常用,其中一般照明由更多局部照明補充,應該擴展到其他問題:一般和局部供暖和空調,一般和局部新鮮空氣供應等。

綜上所述,可以說,在每種情況下,應基於安全、健康和經濟考慮,通過集中控制的方式優化一部分環境條件,而不同的局部環境條件應由用戶進行優化。空間。 不同的用戶將有不同的需求,並對給定條件做出不同的反應。 不同部分之間的這種妥協無疑會帶來更大的滿足感、幸福感和生產力。

 

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週三,二月16 2011:00 49

室內空氣:控制和清潔方法

建築物內的空氣質量取決於一系列因素,包括室外空氣質量、通風/空調系統的設計、系統的工作和維護方式以及室內污染源。 一般而言,室內空間任何污染物的濃度水平將取決於污染物的產生與其消除速率之間的平衡。

至於污染物的產生,污染源也可能是外部的,也可能是內部的。 外部源包括工業燃燒過程、車輛交通、發電廠等造成的大氣污染; 在空氣被吸入建築物的進氣軸附近排放的污染物,例如來自製冷塔或其他建築物的排氣口的污染物; 受污染土壤的排放物,例如氡氣、汽油罐或殺蟲劑的洩漏。

在內部污染源中,值得一提的是與通風和空調系統本身相關的污染源(主要是此類系統任何部分的微生物污染)、用於建造和裝飾建築物的材料以及建築物的居住者建造。 室內污染的具體來源是煙草煙霧、實驗室、複印機、攝影實驗室和印刷機、健身房、美容院、廚房和自助餐廳、浴室、停車場和鍋爐房。 所有這些來源都應該有一個通用的通風系統,並且從這些區域抽取的空氣不應通過建築物進行循環。 當情況允許時,這些區域還應該有一個通過抽氣運行的局部通風系統。

評估室內空氣質量包括測量和評估建築物中可能存在的污染物等任務。 有幾個指標用於確定建築物內的空氣質量。 它們包括一氧化碳和二氧化碳的濃度、總揮發性有機化合物 (TVOC)、總懸浮顆粒 (TSP) 和通風率。 存在用於評估室內空間中發現的某些物質的各種標准或推薦目標值。 這些列在不同的標准或指南中,例如世界衛生組織(WHO)頒布的室內空氣質量指南,或美國供暖、製冷和空調工程師協會(ASHRAE)的標準。

然而,對於這些物質中的許多,沒有明確的標準。 目前推薦的行動方案是應用美國政府工業衛生學家會議 (ACGIH 1992) 提供的工業環境價值觀和標準。 然後按規定值的二分之一、十分之一或百分之一的數量級應用安全係數或修正係數。

控制室內空氣的方法可分為兩大類:控制污染源,或通過通風和空氣淨化策略控制環境。

污染源頭控制

可以通過多種方式控制污染源,包括:

  1. 消除. 消除污染源是控制室內空氣質量的理想方法。 該措施是永久性的,不需要未來的維護操作。 它適用於污染源已知的情況,例如煙草煙霧,並且不需要替代污染劑。
  2. 替代. 在某些情況下,應該採用替代污染源產品的措施。 有時可以將使用的產品(用於清潔、裝飾等)的種類更換為提供相同服務但毒性較低或對使用者風險較小的其他產品。
  3. 隔離或空間限制. 這些措施旨在通過限制對源的訪問來減少暴露。 該方法包括在污染源周圍設置屏障(部分或全部)或圍堵,以最大限度地減少對周圍空氣的排放,並限制人們進入污染源附近的區域。 這些空間應配備輔助通風系統,可以抽取空氣並在需要時提供定向氣流。 這種方法的例子是封閉的烤箱、鍋爐房和影印室。
  4. 封源. 這種方法包括使用排放最低污染水平或根本不排放污染的材料。 該系統已被建議作為一種方法來抑制鬆散的石棉纖維從舊絕緣材料中擴散,以及抑制甲醛從用樹脂處理過的牆壁中釋放出來。 在被氡氣污染的建築物中,這種技術用於密封煤渣塊和地下室牆壁的裂縫:使用聚合物來防止氡從土壤中滲入。 地下室牆壁也可以用環氧塗料和聚乙烯或聚酰胺的聚合物密封劑處理,以防止可能通過牆壁或土壤滲入的污染。
  5. 通過局部提取進行通風. 局部通風系統基於在源頭或盡可能靠近源頭捕獲污染物。 捕獲是通過一個鐘罩完成的,該鐘罩旨在將污染物捕獲在氣流中。 然後,空氣在風扇的幫助下通過管道流動以進行淨化。 如果抽取的空氣無法淨化或過濾,則應排放到室外,不應再循環回建築物。

 

環境控制

非工業建築的室內環境,通常污染源較多,而且具有分散性。 因此,最常用於糾正或防止室內污染問題的系統是一般通風或稀釋通風。 該方法包括移動和引導空氣流以捕獲、控制污染物並將其從源頭輸送到通風系統。 此外,一般通風還允許通過空調和再循環空氣控制室內環境的熱特性(參見本章其他地方的“一般通風和稀釋通風的目的和原則”)。

為了稀釋內部污染,只有在系統尺寸合適且不會導致系統其他部分通風不足或增加的體積不會妨礙適當的空調時,才建議增加外部空氣量. 為使通風系統盡可能有效,應在污染源安裝局部抽氣機; 混有污染的空氣不應回收; 住戶應靠近空氣擴散口,污染源應靠近抽氣口; 污染物應以最短路徑排出; 具有局部污染源的空間應保持相對於外部大氣壓力的負壓。

大多數通風不足似乎與室外空氣量不足有關。 然而,通風空氣分佈不當也會導致空氣質量問題。 例如,在天花板很高的房間裡,溫暖的(密度較低的)空氣從上面供應,空氣溫度可能會分層,通風將無法稀釋房間內的污染。 空氣擴散通風口和空氣回流口相對於乘員和污染源的佈置和位置是設計通風系統時需要特別注意的一個考慮因素。

空氣淨化技術

應該針對特定的、非常具體的污染物類型精確設計和選擇空氣淨化方法。 安裝後,定期維護將防止系統成為新的污染源。 以下是用於消除空氣中污染物的六種方法的說明。

過濾顆粒

過濾是去除懸浮液中液體或固體的有用方法,但應牢記它不能去除氣體或蒸汽。 過濾器可以通過阻塞、衝擊、攔截、擴散和靜電吸引來捕獲顆粒。 出於多種原因,室內空調系統的過濾是必要的。 一是防止可能導致其加熱或冷卻效率降低的污垢積聚。 系統也可能被某些顆粒(硫酸和氯化物)腐蝕。 過濾也是必要的,以防止由於風扇葉片上的沉積物導致通風系統失去平衡,以及由於傳感器堵塞而將錯誤信息提供給控制裝置。

室內空氣過濾系統受益於串聯放置至少兩個過濾器。 第一個是預過濾器或主過濾器,僅保留較大的顆粒。 該過濾器應經常更換,並會延長下一個過濾器的使用壽命。 二級過濾器比一級過濾器更有效,可以濾除真菌孢子、合成纖維和通常比初級過濾器收集的更細的灰塵。 這些過濾器應該足夠精細以消除刺激物和有毒顆粒。

過濾器的選擇基於其有效性、積塵能力、電荷損失和所需的空氣純度水平。 過濾器的有效性是根據 ASHRAE 52-76 和 Eurovent 4/5 標準(ASHRAE 1992;CEN 1979)測量的。 他們的能力 保留 測量保留的灰塵質量乘以過濾空氣的體積,用於表徵僅保留大顆粒的過濾器(低效和中效過濾器)。 為了測量其保留能力,將已知濃度和粒度的合成氣溶膠粉塵強制通過過濾器。 保留在過濾器中的部分通過重力法計算。

效率 過濾器的過濾效率是通過將保留的顆粒數乘以過濾後的空氣體積來表示的。 該值用於表徵過濾器也保留更細顆粒的值。 為了計算過濾器的效率,大氣氣溶膠流被迫通過它,其中包含直徑在 0.5 到 1 μm 之間的顆粒氣溶膠。 捕獲的顆粒量用不透光度計測量,該透光度計測量由沉積物引起的不透明度。

DOP 是用於表徵超高效微粒空氣 (HEPA) 過濾器的值。 過濾器的 DOP 是使用通過蒸發和冷凝鄰苯二甲酸二辛酯製成的氣溶膠計算的,它會產生直徑為 0.3 μm 的顆粒。 該方法基於鄰苯二甲酸二辛酯液滴的光散射特性:如果我們對濾光片進行該測試,則散射光的強度與該材料的表面濃度成正比,濾光片的穿透力可以通過相對強度來測量過濾氣溶膠前後的散射光。 對於獲得 HEPA 稱號的過濾器,根據該測試,它的效率必須高於 99.97%。

雖然它們之間存在直接關係,但三種方法的結果沒有直接可比性。 所有過濾器的效率都會隨著它們的堵塞而降低,然後它們就會成為氣味和污染的來源。 高效過濾器的使用壽命可以通過在高效過濾器前使用一個或多個較低等級的過濾器來大大延長。 表 1 顯示了根據 ASHRAE 52-76 針對直徑為 0.3 μm 的顆粒制定的標準,不同過濾器的初始、最終和平均產量。

表 1. 過濾器(根據 ASHRAE 標準 52-76)對直徑為 3 毫米的顆粒的有效性

過濾器說明

阿什萊 52-76

效率 (%)

 

塵點(%)

逮捕率(%)

初始

最後

中位數

Medium

25-30

92

1

25

15

Medium

40-45

96

5

55

34

60-65

97

19

70

50

80-85

98

50

86

68

90-95

99

75

99

87

95% 高效過濾器

-

-

95

99.5

99.1

99.97% 高效過濾器

-

-

99.97

99.7

99.97

 

靜電沉澱

該方法被證明可用於控制顆粒物。 這種設備的工作原理是電離粒子,然後在粒子被收集電極吸引並捕獲時將它們從氣流中消除。 當受污染的流出物通過施加在收集電極和放電電極之間的強電壓所產生的電場時,會發生電離。 電壓由直流發電機獲得。 集電極表面較大,通常帶正電,而放電電極由帶負電的電纜組成。

影響粒子電離的最重要因素是流出物的狀況、排放和粒子的特性(大小、濃度、電阻等)。 捕獲的有效性隨著濕度、顆粒的大小和密度的增加而增加,並隨著流出物粘度的增加而降低。

這些設備的主要優點是即使顆粒尺寸非常小,它們也能非常有效地收集固體和液體。 此外,這些系統可用於大體積和高溫。 壓力損失最小。 這些系統的缺點是初始成本高、空間要求大以及由於涉及非常高的電壓而帶來的安全風險,尤其是當它們用於工業應用時。

靜電除塵器的使用範圍很廣,從用於減少顆粒物排放的工業環境到用於改善室內空氣質量的家庭環境。 後者是在 10,000 至 15,000 伏電壓範圍內工作的較小設備。 他們通常有帶自動電壓調節器的系統,確保始終施加足夠的張力以產生電離,而不會在兩個電極之間引起放電。

產生負離子

這種方法用於消除懸浮在空氣中的顆粒,並且在一些作者看來,用於創造更健康的環境。 這種方法作為一種減少不適或疾病的方法的功效仍在研究中。

氣體吸附

該方法用於消除污染氣體和蒸汽,如甲醛、二氧化硫、臭氧、氮氧化物和有機蒸汽。 吸附是氣體分子被吸附劑固體捕獲的一種物理現象。 吸附劑由具有非常大表面積的多孔固體組成。 為了從空氣中清除這種污染物,需要讓它流過裝滿吸附劑的濾筒。 活性炭應用最廣泛; 它捕獲範圍廣泛的無機氣體和有機化合物。 脂肪族、氯化和芳香烴、酮、醇和酯是一些例子。

矽膠也是一種無機吸附劑,用於吸附胺類、水等極性較大的化合物。 還有其他由多孔聚合物製成的有機吸附劑。 重要的是要記住,所有吸附劑固體只吸附一定量的污染物,一旦飽和,就需要再生或更換。 另一種通過吸附劑固體捕獲的方法是使用活性氧化鋁和浸有特定反應物的碳的混合物。 例如,一些金屬氧化物可以捕獲汞蒸氣、硫化氫和乙烯。 必須記住,二氧化碳不會被吸附保留。

氣體吸收

通過吸收消除氣體和煙霧涉及一個系統,該系統通過使分子通過吸收劑溶液來固定分子,分子與吸收劑溶液發生化學反應。 這是一種非常有選擇性的方法,它使用特定於需要捕獲的污染物的試劑。

該試劑一般溶於水。 它也必須在用完之前更換或再生。 由於該系統基於將污染物從氣相轉移到液相,因此試劑的物理和化學性質非常重要。 它的溶解性和反應性尤為重要; 在從氣相到液相的轉變中發揮重要作用的其他方面是 pH 值、溫度和氣液接觸面積。 在污染物高度可溶的情況下,將其鼓泡通過溶液以將其固定到試劑上就足夠了。 在污染物不易溶解的情況下,必須採用的系統必須確保氣體和液體之間有更大的接觸面積。 表 2 給出了一些吸收劑的例子以及它們特別適用的污染物。

表 2. 用作各種污染物吸收劑的試劑


吸水性

污染物

二乙基羥胺

硫化氫

高錳酸鉀

惡臭氣體

鹽酸和硫酸

胺類

硫化鈉

醛類

氫氧化鈉

甲醛


臭氧化

這種改善室內空氣質量的方法是基於臭氧氣體的使用。 臭氧是通過紫外線輻射或放電從氧氣中產生的,用於消除散佈在空氣中的污染物。 這種氣體的強大氧化能力使其適合用作抗菌劑、除臭劑和消毒劑,並有助於消除有毒氣體和煙霧。 它還用於淨化一氧化碳濃度高的空間。 在工業環境中,它用於處理廚房、自助餐廳、食品和魚類加工廠、化工廠、殘餘污水處理廠、橡膠廠、製冷廠等的空氣。 在辦公空間,它與空調裝置一起使用,以改善室內空氣質量。

臭氧是一種具有特殊刺鼻氣味的藍色氣體。 在高濃度下,它對人類有毒甚至致命。 臭氧是由紫外線輻射或對氧氣的放電作用形成的。 應區分有意、意外和自然產生的臭氧。 臭氧在短期和長期接觸時都是一種劇毒和刺激性氣體。 由於它在體內的反應方式,沒有已知的沒有生物效應的水平。 這些數據在本文的化學品部分進行了更全面的討論 百科全書.

使用臭氧的工藝應在封閉空間內進行,或配備局部提取系統以捕獲源頭釋放的任何氣體。 臭氧氣瓶應存放在冷藏區,遠離任何還原劑、易燃材料或可能催化其分解的產品。 應該牢記的是,如果臭氧發生器在負壓下運行,並且在發生故障時有自動關閉裝置,洩漏的可能性就會降到最低。

使用臭氧的工藝的電氣設備應完全絕緣,並且應由有經驗的人員進行維護。 使用臭氧發生器時,導管和附屬設備應具有在檢測到洩漏時立即關閉臭氧發生器的裝置; 在通風、除濕或製冷功能失效的情況下; 當出現過壓或真空時(取決於系統); 或者當系統輸出過多或不足時。

安裝臭氧發生器時,應為其配備臭氧專用探測器。 嗅覺是不可信的,因為它會變得飽和。 可以用變成藍色的碘化鉀反應試紙檢測臭氧洩漏,但這不是一種特定的方法,因為該測試對大多數氧化劑呈陽性。 最好使用電化學電池、紫外光度法或化學發光法持續監測洩漏情況,選擇的檢測設備直接連接到報警系統,當達到特定濃度時報警系統就會動作。

 

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週三,二月16 2011:00 52

一般和稀釋通風的目的和原則

當要通過對我們所說的整個場所進行通風來控制工地產生的污染物時 一般通風. 使用一般通風意味著接受這樣一個事實,即污染物會在一定程度上分佈在整個工作場所的空間中,因此可能會影響遠離污染源的工人。 因此,全面通風是一種與 局部提取. 局部提取旨在通過盡可能靠近源頭攔截污染物來消除污染物(參見本章其他部分的“室內空氣:控制和清潔方法”)。

任何一般通風系統的基本目標之一是控制體味。 這可以通過每分鐘供應不少於 0.45 立方米,m3/min,每位住戶的新空氣量。 經常吸煙或體力勞動時,所需通風量較大,可超過0.9m3/每人分鐘。

如果通風系統必須克服的唯一環境問題是剛剛描述的那些,那麼最好記住每個空間都通過所謂的“滲透”進行一定程度的“自然”空氣更新,這通過門窗發生,即使它們是關閉的,也可以通過其他穿牆部位發生。 空調手冊通常在這方面提供了充足的信息,但可以說,由於滲透而導致的通風水平至少在每小時 0.25 到 0.5 次更新之間。 工業場所通常每小時會經歷 0.5 到 3 次空氣更新。

當用於控制化學污染物時,一般通風必須僅限於污染物產生量不是很高、毒性相對適中以及工人不在污染源附近執行任務的情況。污染。 如果不遵守這些禁令,就很難獲得對工作環境的充分控制的認可,因為必須使用如此高的更新率,以至於高空氣速度可能會造成不適,而且維持高更新率的成本很高。 因此,不推薦使用一般通風來控制化學物質,除非溶劑的允許濃度超過百萬分之 100。

另一方面,當全面通風的目標是為了保持工作環境的熱特性以符合法律可接受的限製或技術建議(例如國際標準化組織 (ISO) 指南)時,此方法的限制較少。 因此,一般通風更常用於控制熱環境,而不是限制化學污染,但應清楚地認識到其作為局部抽取技術的補充的有用性。

雖然多年來的短語 一般通風稀釋通風 被認為是同義詞,但由於新的一般通風策略,今天情況已不再如此: 置換通風. 儘管稀釋通風和置換通風符合我們上面概述的一般通風的定義,但它們在控制污染的策略上有很大不同。

稀釋通風 目標是將機械引入的空氣盡可能完全地與空間內已有的所有空氣混合,以便給定污染物的濃度在整個過程中盡可能均勻(或使溫度盡可能均勻)盡可能均勻,如果熱控制是期望的目標)。 為了實現這種均勻混合,空氣以相對較高的速度從天花板以氣流的形式註入,這些氣流會產生強烈的空氣循環。 結果是新空氣與空間內已有的空氣高度混合。

置換通風, 在其理想的概念化中,包括將空氣注入空間,使新空氣取代先前存在的空氣而不與之混合。 置換通風是通過將新空氣以低速注入靠近地板的空間,並抽取天花板附近的空氣來實現的。 使用置換通風來控制熱環境的優勢在於,它受益於由於溫度差異本身導致的密度變化所產生的空氣的自然運動。 儘管置換通風已經在工業環境中得到廣泛應用,但關於該主題的科學文獻仍然非常有限,因此對其有效性的評估仍然很困難。

稀釋通氣

稀釋通風系統的設計基於這樣的假設,即污染物的濃度在整個相關空間中是相同的。 這就是化學工程師通常稱為攪拌罐的模型。

如果您假設注入空間的空氣不含污染物,並且在初始時間空間內的濃度為零,則需要了解兩個事實才能計算所需的通風率:空間中產生的污染物的數量以及所尋求的環境濃度水平(假設在整個過程中都是相同的)。

在這些條件下,相應的計算得出以下等式:

哪裡

c(噸) = 污染物在某個時間點的濃度 t

a =污染物產生量(單位時間內的質量)

Q = 供應新空氣的速率(每單位時間的體積)

V = 相關空間的體積。

上式表明濃度在該值時會趨於穩定狀態 /Q,並且它的值越小,它就會越快 質量/電壓,通常稱為“每單位時間的續訂次數”。 雖然有時通風質量指標被認為實際上等於該值,但上述等式清楚地表明其影響僅限於控制 穩定速度 環境條件,但不是出現這種穩定狀態的濃度水平。 這將取決於 僅由 產生的污染物量(a), 以及通風率 (Q).

當給定空間的空氣受到污染但沒有產生新的污染物量時,一段時間內濃度降低的速度由以下表達式給出:

哪裡 QV 具有上述含義, t1t2 分別是初始時間和最終時間 c1c2 是初始濃度和最終濃度。

在初始濃度不為零 (Constance 1983; ACGIH 1992) 的情況下,可以找到用於計算的表達式,其中註入空間的空氣並非完全沒有污染物(因為要減少空氣中冬季部分的加熱成本例如,被回收利用),或者產生的污染物量隨時間變化的地方。

如果我們忽略過渡階段並假設已經達到穩定狀態,則該方程表明通風率相當於 空調LIM,其中 cLIM 是在給定空間中必須保持的濃度值。 該值將由法規或作為輔助規範由技術建議確定,例如美國政府工業衛生學家會議 (ACGIH) 的閾值限值 (TLV),建議通風率按以下公式計算

哪裡 acLIM 具有已經描述的含義並且 K 是安全係數。 的價值 K 必鬚根據給定空間中空氣混合物的功效、溶劑的毒性(較小的 cLIM 是,值越大 K 將是),以及工業衛生學家認為相關的任何其他情況。 ACGIH 除其他外,引用了過程的持續時間、操作週期和工人在污染物排放源方面的通常位置、這些源的數量及其在給定空間中的位置、季節性自然通風量的變化和通風設備功能功效的預期降低作為其他確定標準。

在任何情況下,使用上述公式需要對值的合理準確的了解 a K 應該使用它,因此我們在這方面提出了一些建議。

產生的污染物的數量通常可以通過產生污染物的過程中消耗的某些材料的數量來估算。 因此,在溶劑的情況下,使用的量將很好地指示在環境中可以發現的最大量。

如上所述,值 K 應根據給定空間中空氣混合物的功效來確定。 因此,該值將更小,與在給定空間內的任何點找到相同污染物濃度的估計有多好成正比。 反過來,這將取決於空氣在通風空間內的分佈方式。

根據這些標準,最小值 K 當空氣以分佈式方式註入空間時(例如,通過使用增壓室),以及當空氣的注入和抽取位於給定空間的兩端時,應該使用。 另一方面,較高的價值 K 當間歇性供應空氣並在靠近新空氣入口的位置抽取空氣時,應使用這種方法(圖 1)。

圖 1. 有兩個送風口的室內空氣流通示意圖

IEN030F1

應該注意的是,當空氣被注入給定空間時——尤其是在高速情況下——產生的氣流會對周圍的空氣產生相當大的拉力。 然後,這種空氣與水流混合併使其減速,同時產生可測量的湍流。 因此,這個過程會導致空間中已有的空氣與註入的新空氣強烈混合,從而產生內部氣流。 預測這些電流,即使是一般預測,也需要大量經驗(圖 2)。

圖 2. 進氣和排氣位置的建議 K 係數

IEN030F2

為了避免工人因承受相對高速的氣流而導致的問題,空氣通常通過擴散格柵注入,這些格柵的設計方式有助於新空氣與已經存在的空氣快速混合空間。 通過這種方式,空氣高速移動的區域盡可能小。

剛剛描述的氣流效應不會在空氣逸出或通過門、窗、抽氣口或其他開口抽出的點附近產生。 空氣從各個方向到達抽氣格柵,因此即使距離它們相對較近,空氣運動也不容易被感知為氣流。

無論如何,在處理空氣分配時,重要的是要牢記工作站的便利性,盡可能讓新空氣在到達污染源之前到達工作人員。

當給定空間中存在重要的熱源時,空氣的運動將在很大程度上受對流的影響,對流是由於密度較大的冷空氣與較輕的暖空氣之間的密度差異造成的。 在這種空間中,氣流組織的設計者不能忘記這些熱源的存在,否則氣流的運動可能會與預測的大相徑庭。

另一方面,化學污染的存在不會以可測量的方式改變空氣的密度。 雖然在純淨狀態下,污染物的密度可能與空氣的密度非常不同(通常大得多),但考慮到工作場所實際存在的濃度,空氣和污染物的混合物的密度與空氣中的密度沒有顯著差異純淨空氣的密度。

此外,應該指出的是,在應用這種通風方式時最常犯的錯誤之一是只為空間提供抽氣機,而沒有預先考慮足夠的空氣攝入量。 在這些情況下,抽氣式通風機的效率會降低,因此實際抽氣率遠低於計劃。 結果是給定空間中污染物的環境濃度高於最初計算的濃度。

為了避免這個問題,應該考慮如何將空氣引入空間。 推薦的做法是使用吸入式通風機和抽氣式通風機。 通常,提取速率應大於注入速率,以便允許通過窗戶和其他開口滲透。 此外,宜使空間保持微負壓,以防止產生的污染物飄散到未被污染的區域。

排量通風

如上所述,通過置換通風,人們尋求最大限度地減少新空氣與給定空間中先前發現的空氣的混合,並嘗試將系統調整為稱為活塞流的模型。 這通常是通過在給定空間中以低速和低海拔引入空氣並在天花板附近抽出來實現的; 與稀釋通風相比,這有兩個優點。

首先,它可以降低空氣更新率,因為污染集中在空間的天花板附近,那裡沒有工人呼吸。 這 平均 給定空間中的濃度將高於 cLIM 我們之前提到過的值,但這並不意味著工人面臨更高的風險,因為在給定空間的佔用區域內,污染物的濃度將等於或低於 cLIM.

此外,當通風的目標是控制熱環境時,置換通風可以將比稀釋通風系統所需的暖空氣引入給定空間。 這是因為抽取的暖空氣的溫度比空間佔用區域的溫度高幾度。

置換通風的基本原理由 Sandberg 提出,他在 1980 世紀 1981 年代初期提出了一個通用理論,用於分析封閉空間中污染物濃度不均勻的情況。 這使我們能夠克服稀釋通風的理論局限性(假設在整個給定空間內濃度均勻),並為實際應用開闢了道路(Sandberg XNUMX)。

儘管置換通風在一些國家被廣泛使用,特別是在斯堪的納維亞半島,但很少有研究發表在實際安裝中比較不同方法的功效。 這無疑是因為在真實工廠中安裝兩種不同的通風系統存在實際困難,並且因為對這些類型的系統進行實驗分析需要使用示踪劑。 示踪是通過向通風氣流中添加示踪氣體,然後測量空間內不同點和抽取空氣中的氣體濃度來完成的。 這種檢查可以推斷空氣在空間內的分佈情況,然後比較不同通風系統的功效。

在實際現有裝置中進行的少數可用研究不是結論性的,除了關於採用置換通風的系統提供更好的空氣更新的事實。 然而,在這些研究中,人們往往對結果持保留態度,因為這些結果尚未通過對工作場所環境污染水平的測量得到證實。

 

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週三,二月16 2011:00 58

非工業建築的通風標準

進行非工業活動(辦公室、學校、住宅等)的建築物的主要功能之一是為居住者提供健康舒適的工作環境。 這種環境的質量在很大程度上取決於建築物的通風和氣候系統是否得到充分設計和維護以及是否正常運行。

因此,這些系統必須提供可接受的熱條件(溫度和濕度)和可接受的室內空氣質量。 換句話說,他們的目標應該是室外空氣與室內空氣的適當混合,並且應該採用能夠消除室內環境中發現的污染物的過濾和清潔系統。

自 XNUMX 世紀以來,人們就表達了清潔室外空氣對於室內空間健康所必需的觀點。 本傑明·富蘭克林認識到,如果通過打開窗戶讓房間自然通風,房間內的空氣會更健康。 提供大量室外空氣有助於降低結核病等疾病傳染風險的想法在 XNUMX 世紀流行起來。

1930 年代進行的研究表明,為了將人類生物性排泄物稀釋至不會因氣味引起不適的濃度,房間所需的新室外空氣量為每位住戶每小時 17 至 30 立方米。

在 62 年制定的第 1973 號標準中,美國供暖、製冷和空調工程師協會 (ASHRAE) 建議每個住戶每小時至少要吸入 34 立方米的室外空氣以控制氣味。 絕對最小值 8.5 m3/hr/occupant 建議防止二氧化碳超過 2,500 ppm,這是工業環境設定的暴露限值的一半。

同一個組織,在 90 年制定的第 1975 號標準中——在能源危機中——採用了上述絕對最小值,暫時擱置了更大的通風流量以稀釋煙草煙霧、生物廢氣等污染物的需要向前。

在其第 62 號標準 (1981) 中,ASHRAE 糾正了這一遺漏並將其建議確定為 34 m3/hr/occupant 對於允許吸煙的區域和 8.5 m3/hr/occupant 在禁止吸煙的區域。

ASHRAE 發布的最新標準,也是第 62 號 (1989),規定最小高度為 25.5 m3/hr/occupant 用於佔用的室內空間,與是否允許吸煙無關。 它還建議當進入建築物的空氣在呼吸區沒有充分混合或建築物中存在異常污染源時,增加該值。

1992 年,歐洲共同體委員會公佈了其 建築物通風要求指南. 與現有的通風標準建議相比,本指南未指定應為給定空間提供的通風流量; 相反,它提供的建議是根據所需的室內空氣質量計算得出的。

現有的通風標準規定了每位住戶應提供的固定通風量。 新指南中顯示的趨勢表明,單靠體積計算並不能保證每種環境的室內空氣質量都很好。 這是出於三個根本原因。

首先,他們假設居住者是唯一的污染源。 最近的研究表明,除了居住者之外,其他污染源也應被視為可能的污染源。 例子包括家具、室內裝潢和通風系統本身。 第二個原因是,無論輸送到建築物中的空氣質量如何,這些標準都推薦相同數量的外部空氣。 第三個原因是他們沒有明確定義給定空間所需的室內空氣質量。 因此,建議未來的通風標準應基於以下三個前提:為要通風的空間選擇定義的空氣質量類別、佔用空間的污染物總負荷和可用的室外空氣質量.

感知的空氣質量

室內空氣質量可以定義為滿足人類需求和要求的程度。 基本上,一個空間的居住者對他們呼吸的空氣有兩個要求:感覺他們呼吸的空氣是新鮮的,而不是污穢、陳舊或刺激性的; 並知道呼吸這種空氣可能對健康造成的不良影響可以忽略不計。

人們普遍認為空間中空氣的質量程度更多地取決於空氣的成分,而不是空氣對居住者的影響。 因此,評估空氣質量似乎很容易,假設通過了解其成分可以確定其質量。 這種評估空氣質量的方法在工業環境中很有效,我們可以在工業環境中找到涉及或源自生產過程的化合物,並且存在用於評估濃度的測量設備和參考標準。 但是,此方法不適用於非工業環境。 非工業環境是可以找到數千種化學物質的地方,但濃度非常低,有時比建議的接觸限值低一千倍; 逐一評估這些物質會導致對該空氣質量的錯誤評估,並且空氣很可能被判斷為高質量。 但是還有一個缺失的方面需要考慮,那就是缺乏關於這數千種物質對人類的綜合影響的知識,這可能是空氣被認為是骯髒、陳舊的原因或刺激性。

得出的結論是,用於工業衛生的傳統方法不適用於定義呼吸被評估空氣的人類所感知的質量程度。 化學分析的替代方法是使用人作為測量設備來量化空氣污染,並聘請評委小組進行評估。

人類通過兩種感官感知空氣質量:嗅覺,位於鼻腔,對數十萬種氣味物質敏感;化學感,位於鼻子和眼睛的粘膜,對氣味敏感空氣中存在類似數量的刺激性物質。 正是這兩種感官的綜合反應決定了空氣的感知方式,並使受試者能夠判斷其質量是否可以接受。

奧爾夫單位

OLF (來自拉丁語 = 嗅覺) 是一個標准人的空氣污染物(生物流出物)排放率。 一個標准人是指在辦公室或類似的非工業工作場所工作的普通成年人,他們久坐不動且熱舒適,使用衛生標准設備達到 0.7 浴/天。 選擇來自人類的污染來定義該術語 OLF 原因有二:一是人排出的生物臭味是眾所周知的,二是關於這種生物臭味引起不滿的數據很多。

任何其他污染源都可以表示為引起與正在評估的污染源相同數量的不滿意所需的標准人數 (olfs)。

圖 1 描繪了一條定義 olf 的曲線。 這條曲線顯示了一個標准人(1 olf)產生的污染在不同的通風率下是如何被感知的,並允許計算不滿意的人的比率——換句話說,那些在剛過後就會認為空氣質量不可接受的人他們進了房間。 該曲線基於不同的歐洲研究,其中 168 人判斷被 XNUMX 多人(包括男性和女性)污染的空氣質量被認為是標準的。 在北美和日本進行的類似研究顯示與歐洲數據高度相關。

圖 1. Olf 定義曲線

IEN040F1

十元單位

空氣中污染的濃度取決於污染源及其因通風而稀釋。 感知到的空氣污染被定義為人類生物排泄物的濃度,它會引起與正在評估的污染空氣濃度相同的不適或不滿。 一 十元 (來自拉丁語 污染) 是一個標准人 (1 olf) 在未受污染空氣的通風率為 10 升/秒時造成的污染,因此我們可以寫

1 decipol = 0.1 olf/(升/秒)

圖 2 源自與上圖相同的數據,顯示了感知空氣質量之間的關係,以不滿意的個人百分比和分位數表示。

圖 2. 空氣感知質量之間的關係,以不滿意的個人百分比和分位數表示

IEN040F2

為了從舒適的角度確定所需的通風率,選擇給定空間所需的空氣質量等級至關重要。 表 1 提出了三個質量類別或級別,它們來自圖 1 和圖 2。每個級別對應一定比例的不滿意的人。 一層或另一層的選擇主要取決於空間的用途和經濟考慮。

表 1. 室內空氣質量等級

感知空氣質量

類別
(質量等級)

不滿意的百分比
個人

分波爾

所需通風率1
升/秒 × olf

A

10

0.6

16

B

20

1.4

7

C

30

2.5

4

1 假設室外空氣乾淨,通風系統的效率等於一。

資料來源:CEC 1992。

 

如上所述,數據是評委們進行的實驗的結果,但重要的是要記住,空氣中發現的一些可能危險的物質(致癌化合物、微生物和放射性物質,對於例如)不能被感官識別,並且其他污染物的感官影響與其毒性沒有定量關係。

污染源

如前所述,當今通風標準的缺點之一是它們僅將居住者視為污染源,而人們認識到未來的標準應該考慮所有可能的污染源。 除了居住者及其活動(包括他們可能吸煙的可能性)之外,還有其他污染源對空氣污染有重大貢獻。 示例包括家具、室內裝潢和地毯、建築材料、用於裝飾的產品、清潔產品和通風系統本身。

決定給定空間中空氣污染負荷的是所有這些污染源的組合。 這種負荷可以表示為化學污染或用 olfs 表示的感官污染。 後者綜合了人類感知到的幾種化學物質的作用。

化學負荷

由給定材料發出的污染可以表示為每種化學物質的排放率。 化學污染總負荷按所有污染源相加計算,單位為微克每秒(μg/s)。

實際上,可能很難計算污染負荷,因為通常很少有關於許多常用材料排放率的數據。

感覺負荷

感官感知的污染負荷是由那些對感知空氣質量有影響的污染源造成的。 這種感覺負荷的給定值可以通過將給定空間中存在的不同污染源的所有 olfs 相加來計算。 與之前的案例一樣,關於每平方米 olfs (olfs/m2) 的許多材料。 因此,事實證明,估計整個建築物(包括居住者、家具和通風系統)的感官負荷更為實用。

表 2 顯示了建築物的居住者在進行不同類型的活動時所產生的污染負荷,作為吸煙者和不吸煙者的比例,以及各種化合物的產生,如二氧化碳 (CO2)、一氧化碳 (CO) 和水蒸氣。 表 3 顯示了不同類型空間的典型入住率的一些示例。 最後,能夠 4 反映了在不同建築物中發現的感官負荷(以每平方米 olfs 為單位)的結果。

表 2. 建築物居住者造成的污染

 

感官負荷 olf/occupant

CO2  
(l/(hr × 居住者))

CO3   
(升/(小時 × 乘員))

水蒸氣4
(g/(hr × 居住者))

久坐,1-1.2 見面1

0% 吸煙者

2

19

 

50

20% 吸煙者2

2

19

11x10-3

50

40% 吸煙者2

3

19

21x10-3

50

100% 吸煙者2

6

19

53x10-3

50

體力消耗

低,3 滿足

4

50

 

200

中等,6 個滿足

10

100

 

430

高(運動),
10 遇見

20

170

 

750

兒童

托兒所
(3-6 歲),
2.7 遇見

1.2

18

 

90

學校
(14-16 歲),
1.2 遇見

1.3

19

 

50

1 1 met 是久坐不動的人在休息時的代謝率(1 met = 58 W/m2 皮膚表面)。
2 每個吸煙者平均消費 1.2 支香煙/小時。 平均排放率,每支香煙 44 毫升二氧化碳。
3 來自煙草煙霧。
4 適用於接近熱中性的人群。

資料來源:CEC 1992。

 

表 3. 不同建築物的佔用程度示例

建造

人/米2

办公室内

0.07

會議室

0.5

劇院、其他大型聚集場所

1.5

學校(教室)

0.5

托兒所

0.5

住宅

0.05

資料來源:CEC 1992。

 

表 4. 建築物造成的污染

 

感覺負荷—olf/m2

 

中等

信號間隔

办公室内1

0.3

0.02-0.95

學校(教室)2

0.3

0.12-0.54

兒童保育設施3

0.4

0.20-0.74

電影院4

0.5

0.13-1.32

低污染建築5

 

0.05-0.1

1 在 24 個機械通風辦公室獲得的數據。
2 在 6 所機械通風學校獲得的數據。
3 在 9 個機械通風的兒童保育中心獲得的數據。
4 在 5 個機械通風的劇院中獲得的數據。
5 新建築應達到的目標。

資料來源:CEC 1992。

 

室外空氣質量

另一個前提是可用室外空氣的質量,它完善了創建未來通風標準所需的輸入。 某些物質的建議暴露值,包括內部和外部空間,出現在出版物中 歐洲空氣質量指南 世界衛生組織 (1987)。

表 5 顯示了可感知的室外空氣質量水平,以及在室外發現的幾種典型化學污染物的濃度。

表 5. 室外空氣質量等級

 

感知
空氣質量
1

環境污染物2

 

德西波爾

CO2 (毫克/米3)

一氧化碳(毫克/立方米3)

沒有2 (毫克/米3)

SO2 (毫克/米3)

在海邊,在山上

0

680

0-0.2

2

1

城市,高品質

0.1

700

1-2

5-20

5-20

城市,低質量

> 0.5

700-800

4-6

50-80

50-100

1 感知空氣質量的值是每日平均值。
2 污染物的值對應於年平均濃度。

資料來源:CEC 1992。

 

應該記住,在許多情況下,室外空氣質量可能比表中或 WHO 指南中指示的水平更差。 在這種情況下,空氣在被輸送到佔用空間之前需要進行清潔。

通風系統的效率

影響給定空間通風要求計算的另一個重要因素是通風效率(Ev), 定義為抽取空氣中污染物濃度 (Ce) 和呼吸區的濃度 (Cb).

Ev = C.e/Cb

通風效率取決於空氣的分佈和給定空間中污染源的位置。 如果空氣與污染物完全混合,則通風效率等於XNUMX; 如果呼吸區的空氣質量比抽取的空氣質量好,則效率大於 XNUMX,並且可以通過較低的通風率獲得所需的空氣質量。 另一方面,如果通風效率小於 XNUMX,或者換句話說,如果呼吸區的空氣質量不如抽取的空氣質量,則需要更大的通風率。

在計算通風效率時,將空間劃分為兩個區域很有用,一個區域輸送空氣,另一個區域包括房間的其餘部分。 對於按混合原理工作的通風系統,輸送空氣的區域通常位於呼吸區上方,當混合充分到兩個區域合二為一時,達到最佳條件。 對於按置換原理工作的通風系統,空氣是在有人的區域供應的,抽氣區通常在頭頂; 當兩個區域之間的混合最少時,這里達到了最佳條件。

因此,通風效率是供氣和抽氣元件的位置和特性以及污染源的位置和特性的函數。 此外,它還是溫度和供氣量的函數。 可以通過數值模擬或測量來計算通風系統的效率。 當數據不可用時,圖 3 中的值可用於不同的通風系統。 這些參考值考慮了空氣分佈的影響,但沒有考慮污染源的位置,而是假設它們在整個通風空間內均勻分佈。

圖 3 不同通風原理下呼吸區通風效果

IEN040F3

計算通風要求

圖 4 顯示了用於從舒適度和保護健康的角度計算通風要求的方程式。

圖 4. 計算通風要求的公式

IEN040F4

舒適的通風要求

計算舒適度要求的第一步是確定人們希望為通風空間獲得的室內空氣質量水平(見表 1),並估計可用的室外空氣質量(見表 5)。

下一步包括估計感官負荷,使用表 8、9 和 10 根據居住者及其活動、建築物類型和按平方米表面積的佔用水平選擇負荷。 通過將所有數據相加獲得總值。

根據通風系統的工作原理並使用圖 9,可以估算通風效率。 應用圖 1 中的等式 (9) 將得出所需通風量的值。

衛生防護的通風要求

一種與上述類似的程序,但使用圖 2 中的等式 (3),將提供預防健康問題所需的通風流量值。 要計算此值,有必要確定建議控制的一種物質或一組關鍵化學物質,並估計它們在空氣中的濃度; 考慮到污染物的影響和您希望保護的居住者(例如兒童或老人)的敏感性,還必須考慮到不同的評估標準。

不幸的是,由於缺乏有關進入計算的某些變量的信息,例如污染物排放率(G)、室內空間評價標準(Cv) 和別的。

在現場進行的研究表明,在需要通風以達到舒適條件的空間中,化學物質的濃度很低。 然而,這些空間可能包含危險的污染源。 在這些情況下,最好的策略是消除、替代或控制污染源,而不是通過全面通風來稀釋污染物。

 

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週三,二月16 2011:01 06

供暖和空調系統

關於供暖,一個人的需求將取決於許多因素。 它們可以分為兩大類,與環境有關的那些和與人為因素有關的那些。 在與周圍環境相關的因素中,可以包括地理(緯度和海拔高度)、氣候、人所在空間的暴露類型,或保護空間免受外部環境影響的屏障等。人為因素包括工人的能量消耗、工作節奏或工作所需的勞累量、禦寒衣物或個人喜好或品味。

許多地區對供暖的需求是季節性的,但這並不意味著在寒冷季節供暖是可有可無的。 寒冷的環境條件會影響健康、身心效率、精確度,偶爾還會增加發生事故的風險。 供暖系統的目標是保持宜人的熱條件,以防止或盡量減少對健康的不利影響。

人體的生理特性使其能夠承受熱條件的巨大變化。 人類通過皮膚中的熱感受器通過下丘腦維持熱平衡; 如圖 36 所示,體溫保持在 38 至 1°C 之間。

圖 1. 人體的體溫調節機制

IEN050F1

供暖系統需要非常精確的控制機制,尤其是在工人以坐姿或固定姿勢執行任務時,這些姿勢不會刺激四肢的血液循環。 在執行的工作允許一定的移動性的情況下,系統的控制可能不太精確。 最後,如果工作是在異常不利的條件下進行的,例如在冷藏室或非常寒冷的氣候條件下,可以採取支持措施來保護特殊組織,調節在這些條件下花費的時間或通過集成的電力系統供熱進入工人的衣服。

熱環境的定義和描述

對任何正常運行的供暖或空調系統提出的一項要求是,它應該允許控制定義熱環境的變量,在規定的限度內,一年中的每個季節。 這些變量是

    1. 氣溫
    2. 定義空間的內表面的平均溫度
    3. 空氣濕度
    4. 空間內氣流的速度和均勻性

           

          已經表明,給定空間的空氣溫度和牆壁表面溫度與在不同房間中提供相同感知熱感覺的溫度之間存在非常簡單的關係。 這種關係可以表示為

          哪裡

          T = 給定熱感覺的等效空氣溫度

          TDBT = 用乾球溫度計測量的空氣溫度

          TAST = 測得的牆壁平均表面溫度。

          例如,如果在給定空間中,空氣和牆壁的溫度為 20°C,則等效溫度將為 20°C,並且感知到的熱感將與牆壁平均溫度為15°C,空氣溫度為 25°C,因為那個房間會有相同的等效溫度。 從溫度的角度來看,熱舒適的感知感覺是一樣的。

          潮濕空氣的性質

          在實施空調計劃時,必須考慮三件事:給定空間內空氣的熱力學狀態、室外空氣以及將供應到房間的空氣。 然後,將根據每個組件的現有熱負荷來選擇能夠改變供應到房間的空氣的熱力學特性的系統。 因此,我們需要了解潮濕空氣的熱力學性質。 它們如下:

          TDBT = 幹球溫度讀數,使用與輻射熱絕緣的溫度計測量

          T能夠 = 露點溫度讀數。 這是不飽和乾燥空氣達到飽和點時的溫度

          W = 濕度關係,範圍從乾燥空氣的零到 Ws 對於飽和空氣。 表示為千克水蒸氣乘以千克乾空氣

          RH = 相對濕度

          t* = 帶濕球的熱力學溫度

          v = 空氣和水蒸氣的比容(以 m 為單位表示3/公斤)。 它是密度的倒數

          H = 焓,千卡/千克乾燥空氣和相關的水蒸氣。

          在上述變量中,只有三個是可直接測量的。 它們是乾球溫度讀數、露點溫度讀數和相對濕度。 第四個變量可通過實驗測量,定義為濕球溫度。 濕球溫度是用一個溫度計測量的,該溫度計的球體已被潤濕,並且通常藉助吊索以中等速度移動通過不飽和的潮濕空氣。 該變量與乾球溫度(3%)的熱力學溫度差別不大,因此它們都可以用於計算而不會出錯太多。

          濕度圖

          上一節中定義的屬性在功能上是相關的,可以用圖形形式描述。 這種圖形表示稱為濕度圖。 它是源自美國采暖、製冷和空調工程師協會 (ASHRAE) 表格的簡化圖表。 焓和濕度顯示在圖表的坐標上; 繪製的線條顯示乾濕溫度、相對濕度和比容。 通過濕度圖,了解上述變量中的任何兩個,您就可以推導出潮濕空氣的所有特性。

          熱舒適條件

          熱舒適被定義為一種對熱環境表示滿意的心理狀態。 它受物理和生理因素的影響。

          很難規定熱舒適應滿足的一般條件,因為各種工作情況下的條件各不相同; 當不同的人擔任同一個工作崗位時,甚至可能需要不同的條件。 由於不同的氣候條件和不同的穿著風俗習慣,舒適所需的熱條件技術規範不能適用於所有國家。

          對從事輕體力勞動的工人進行了研究,建立了一系列溫度、速度和濕度標準,如表 1 所示(Bedford 和 Chrenko,1974 年)。

          表 1. 環境因素的擬議規範

          環境因素

          擬議規範

          氣溫

          21°C

          平均輻射溫度

          ≥21℃

          相對濕度

          30-70%

          氣流速度

          0.05–0.1 米/秒

          溫度梯度(從頭到腳)

          ≤2.5°C

           

          上述因素相互關聯,在熱輻射高的情況下需要較低的空氣溫度,在氣流速度也較高的情況下需要較高的空氣溫度。

          通常,應進行的更正如下:

          應提高空氣溫度:

          • 如果氣流速度很高
          • 對於久坐的工作情況
          • 如果穿的衣服很輕
          • 當人們必須適應室內高溫時。

           

          應降低空氣溫度:

          • 如果工作涉及繁重的體力勞動
          • 使用保暖衣物時。

           

          為了獲得良好的熱舒適感,最理想的情況是環境溫度略高於空氣溫度,並且輻射熱能在所有方向上的流動相同並且不會在頭頂過高。 溫度隨高度的增加應該被最小化,保持雙腳溫暖而不在頭頂上產生太多的熱負荷。 影響熱舒適感的一個重要因素是氣流的速度。 有一些圖表根據正在進行的活動和所穿衣服的種類給出了建議的風速(圖 2)。

          圖 2. 基於整體溫度和氣流速度讀數的舒適區

          IEN050F3

          在一些國家/地區,存在最低環境溫度規範,但尚未確定最佳值。 通常,空氣溫度的最大值為 20°C。 隨著最近的技術改進,測量熱舒適度的複雜性增加了。 出現了很多指標,包括有效溫度指數(ET)和修正有效溫度指數(CET); 熱量過載指數; 熱應激指數 (HSI); 濕球球溫度 (WBGT); 和 Fanger 中值指數 (IMV) 等。 WBGT 指數使我們能夠根據工作強度確定所需的休息時間間隔,從而排除工作條件下的熱應力。 這將在本章中進行更全面的討論 熱和冷.

          濕度圖中的熱舒適區

          濕度圖上對應於成年人感知熱舒適度的條件的範圍已經過仔細研究,並已在 ASHRAE 規範中根據有效溫度進行定義,有效溫度定義為在 50 的均勻房間內用乾球溫度計測量的溫度相對濕度百分比,在這種情況下,人們通過輻射能、對流和蒸發進行的熱交換與他們在給定當地環境中的濕度水平相同。 ASHRAE 為 0.6 clo 的衣服定義了有效溫度的標度——clo 是絕緣單位; 1 clo 對應於一套普通衣服提供的隔熱——假定隔熱水平為 0.155 K m2W - 1,其中 K 是以每平方米瓦特測量的傳導熱交換(W m - 2) 對於 0.2 毫秒的空氣運動 - 1 (在休息時),在選定的 1 met 久坐活動中暴露一小時(代謝率單位 = 50 Kcal/m2H)。 該舒適區如圖 2 所示,可用於輻射熱測得的溫度與乾球溫度計測得的溫度大致相同且氣流速度低於 0.2 毫秒的熱環境 - 1 適用於穿著淺色衣服並進行久坐活動的人。

          舒適公式:方格法

          PO Fanger 開發的方法基於一個公式,該公式涉及環境溫度、平均輻射溫度、氣流相對速度、環境空氣中的水蒸氣壓力、活動水平和所穿衣服的熱阻等變量。 表 2 顯示了從舒適度公式導出的一個例子,它可以在實際應用中用於根據所穿的衣服、所進行的活動的代謝率和氣流的速度來獲得舒適的溫度。

          表 2. 50% 相對濕度下的熱舒適溫度 (°C)(基於 PO Fanger 的公式)

          新陳代謝(瓦特)

          105

          輻射溫度

          CLO

          20°C

          25°C

          30°C

          服裝(clo)
          0.5Va /(m.sg - 1)


          0.2


          30.7


          27.5


          24.3

           

          0.5

          30.5

          29.0

          27.0

           

          1.5

          30.6

          29.5

          28.3

          服裝(clo)
          0.5Va /(m.sg - 1)


          0.2


          26.0


          23.0


          20.0

           

          0.5

          26.7

          24.3

          22.7

           

          1.5

          27.0

          25.7

          24.5

          新陳代謝(瓦特)

          157

          輻射溫度

          CLO

          20°C

          25°C

          30°C

          服裝(clo)
          0.5Va /(m.sg - 1)


          0.2


          21.0


          17.1


          14.0

           

          0.5

          23.0

          20.7

          18.3

           

          1.5

          23.5

          23.3

          22.0

          服裝(clo)
          0.5Va /(m.sg - 1)


          0.2


          13.3


          10.0


          6.5

           

          0.5

          16.0

          14.0

          11.5

           

          1.5

          18.3

          17.0

          15.7

          新陳代謝(瓦特)

          210

          輻射溫度

          CLO

          20°C

          25°C

          30°C

          服裝(clo)
          0.5Va /(m.sg - 1)


          0.2


          11.0


          8.0


          4.0

           

          0.5

          15.0

          13.0

          7.4

           

          1.5

          18.3

          17.0

          16.0

          服裝(clo)
          0.5Va /(m.sg - 1)


          0.2


          - 7.0


          /


          /

           

          0.5

          - 1.5

          - 3.0

          /

           

          1.5

          - 5.0

          2.0

          1.0

           

          加熱系統

          任何供暖系統的設計都應與要執行的工作以及將要安裝的建築物的特性直接相關。 就工業建築而言,很難找到考慮到工人供暖需求的項目,通常是因為流程和工作站尚未確定。 通常系統設計有一個非常自由的範圍,只考慮建築物中存在的熱負荷和維持建築物內給定溫度需要供應的熱量,而不考慮熱分佈、工作站的情況和其他類似的不太普遍的因素。 這導致某些建築物的設計存在缺陷,進而轉化為冷點、通風、加熱元件數量不足等問題。

          為了在規劃建築物時獲得良好的供暖系統,以下是一些應該考慮的因素:

          • 考慮適當放置隔熱材料以節省能源並最大程度地減少建築物內的溫度梯度。
          • 盡可能減少冷空氣滲入建築物,以盡量減少工作區域的溫度變化。
          • 通過置換或擴散局部抽取空氣和通風來控制空氣污染。
          • 控制由於建築物中使用的過程而產生的熱量排放及其在建築物佔用區域的分佈。

           

          當由沒有排氣煙囪的燃燒器提供加熱時,應特別注意燃燒產物的吸入。 正常情況下,可燃物為取暖油、煤氣或焦炭時,會產生二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等燃燒產物。 這些化合物存在人體接觸限值,應加以控制,尤其是在封閉空間內,這些氣體的濃度會迅速增加,燃燒反應的效率會降低。

          規劃供暖系統總是需要平衡各種考慮因素,例如較低的初始成本、服務的靈活性、能源效率和適用性。 因此,在可能更便宜的非高峰時段使用電力,例如,可以使電加熱器具有成本效益。 使用化學系統進行儲熱,然後可以在需求高峰期投入使用(例如使用硫化鈉)是另一種選擇。 還可以研究將幾個不同系統放在一起,使它們以可以優化成本的方式工作。

          安裝能夠使用燃氣或加熱油的加熱器特別有趣。 直接使用電力意味著消耗一流的能源,這在許多情況下可能會變得昂貴,但在某些情況下可能會提供所需的靈活性。 熱泵和其他利用餘熱的熱電聯產系統可以提供從財務角度來看可能非常有利的解決方案。 這些系統的問題是初始成本高。

          今天,供暖和空調系統的趨勢是旨在提供最佳功能和節能。 因此,新系統包括分佈在整個待加熱空間的傳感器和控制器,僅在獲得熱舒適所需的時間內獲得熱量供應。 這些系統最多可節省 30% 的供暖能源成本。 圖 3 顯示了一些可用的加熱系統,指出了它們的優點和缺點。

          圖 3. 工地最常用供暖系統的特徵

          IEN050F7

          空調系統

          經驗表明,在夏季接近舒適區的工業環境可以提高生產率,減少事故發生率,減少缺勤率,並且總體上有助於改善人際關係。 對於零售店、醫院和具有大表面的建築物,空調通常需要定向,以便能夠在外部條件需要時提供熱舒適性。

          在某些外部條件非常惡劣的工業環境中,供暖系統的目標更多地是為了提供足夠的熱量以防止可能的不利健康影響,而不是為舒適的熱環境提供足夠的熱量。 應仔細監測的因素是空調設備的維護和正確使用,尤其是配備加濕器時,因為它們可能成為微生物污染源,這些污染物可能對人體健康構成風險。

          今天,通風和氣候控制系統往往共同並經常使用相同的裝置來滿足對建築物的供暖、製冷和空氣調節的需求。 多種分類可用於製冷系統。

          根據系統的配置,它們可以按以下方式分類:

          • 密封裝置,在工廠安裝了製冷劑,可以在維修店打開和充電。 這些是通常用於辦公室、住宅等的空調裝置。
          • 工廠製造的中型半封閉單元,尺寸比家用單元大,可以通過為此目的設計的開口進行維修。
          • 用於倉庫和大型表面的分段系統,由明顯區分且物理分離的零部件組成(壓縮機和冷凝器與蒸發器和膨脹閥物理分離)。 它們用於大型寫字樓、酒店、醫院、大型工廠和工業建築。

           

          根據它們提供的覆蓋範圍,它們可以按以下方式分類:

          • 單區域系統:一個空氣處理裝置同時服務於同一建築物中的多個房間。 所服務的房間有類似的供暖、製冷和通風需求,它們由一個共同的控制裝置(恆溫器或類似設備)調節。 如果設計計劃沒有考慮同一區域房間之間的不同熱負荷,則此類系統最終可能無法為每個房間提供足夠的舒適度。 當房間的佔用率增加或添加照明或其他熱源(如計算機或複印機)時,可能會發生這種情況,這在系統的原始設計中是無法預料的。 房間接收的太陽輻射量的季節性變化,甚至是白天從一個房間到另一個房間的變化,也可能會導致不適。
          • 多區域系統:這種類型的系統可以通過對每個區域的空氣進行加熱、冷卻、加濕或除濕以及通過改變空氣流量來為不同區域提供不同溫度和濕度的空氣。 這些系統,即使它們通常有一個共同的集中式空氣冷卻單元(壓縮機、蒸發器等),也配備了各種元件,例如控制空氣流動的裝置、加熱盤管和加濕器。 這些系統能夠根據特定的熱負荷調整房間的條件,它們通過分佈在它們所服務區域的房間中的傳感器來檢測。
          • 根據這些系統泵入建築物的空氣流量,它們按以下方式分類:
          • 恆定體積 (CV):這些系統將恆定流量的空氣泵入每個房間。 溫度變化受加熱或冷卻空氣的影響。 這些系統經常將一定比例的室外空氣與回收的室內空氣混合。
          • 可變體積 (VAV):這些系統通過改變供應到每個空間的加熱或冷卻空氣量來保持熱舒適。 儘管它們的功能主要基於這種混合原理,但它們也可以與改變引入房間的空氣溫度的系統結合使用。

           

          最常困擾這些類型系統的問題是,如果系統沒有根據熱負荷的變化進行調整,就會出現過熱或過冷,或者如果系統沒有引入最少量的外部空氣來更新循環,則會導致通風不足室內空氣。 這會造成空氣質量惡化的陳舊室內環境。

          所有空調系統的基本要素是(另請參見圖 4):

          • 保留固體物質的裝置,通常是袋式過濾器或靜電除塵器。
          • 空氣加熱或冷卻裝置:在這些裝置中通過與冷水或製冷液體進行熱交換、夏季通過強制通風以及冬季通過電線圈加熱或通過燃燒來交換熱量。
          • 控制濕度的裝置:冬季可通過直接注入水蒸氣或直接蒸發水分來增加濕度; 在夏天,它可以通過冷凝空氣中多餘水分的冷凍盤管或通過冷凍水系統去除,在該系統中,潮濕空氣流過比潮濕空氣的露點還冷的水滴。

           

          圖 4. 空調系統的簡化示意圖

          IEN050F8

           

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          週三,二月16 2011:01 25

          室內空氣:電離

          電離是用於消除空氣中顆粒物的技術之一。 離子充當小顆粒的凝結核,當它們粘在一起時,這些顆粒會生長並沉澱。

          一般來說,如果沒有額外的離子源,封閉室內空間的離子濃度低於開放空間。 因此,人們相信增加室內空氣中負離子的濃度可以改善空氣質量。

          一些基於流行病學數據和有計劃的實驗研究的研究斷言,增加工作環境中負離子的濃度會提高工作效率並改善員工的情緒,而正離子會產生不利影響。 然而,平行研究表明,關於負電離對工人生產力影響的現有數據是不一致和矛盾的。 因此,似乎還不能明確斷言負離子的產生真的是有益的。

          自然電離

          大氣中的單個氣體分子可以通過獲得電子或通過失去電子進行正電離。 為此,給定的分子必須首先獲得足夠的能量——通常稱為 電離能 該特定分子的。 自然界中存在的許多能源,包括宇宙和地球起源的,都能夠產生這種現象:大氣中的背景輻射; 太陽電磁波(尤其是紫外線)、宇宙射線、液體霧化(如瀑布產生的噴霧)、地球表面大量空氣的運動、電現象(如閃電和風暴)、燃燒過程和放射性物質.

          以這種方式形成的離子的電構型雖然還不完全清楚,但似乎包括碳酸化離子和 H+, H3O+,O+,N+, 哦 - , H2O - 和O.2 - . 這些電離分子可以通過吸附在懸浮顆粒(霧、二氧化矽和其他污染物)上而聚集。 離子根據其大小和遷移率進行分類。 後者被定義為電場中的速度,表示為單位,例如每秒厘米乘以每厘米電壓 (cm/s/V/cm),或者更簡潔地說,

          大氣中的離子往往會因重組而消失。 它們的半衰期取決於它們的大小,並且與它們的流動性成反比。 負離子在統計上較小,半衰期為幾分鐘,而正離子較大,半衰期約為一個半小時​​。 這 空間電荷 是正離子濃度與負離子濃度的商。 這種關係的值大於 1,取決於氣候、位置和一年中的季節等因素。 在居住空間中,該係數的值可能低於 XNUMX。 表 XNUMX 給出了特性。

          表 1. 給定遷移率和直徑的離子特徵

          流動性(厘米2/ 比)

          直徑(mm)

          特徵:

          3.0-0.1

          0.001-0.003

          體積小、機動性高、壽命短

          0.1-0.005

          0.003-0.03

          中間,比小離子慢

          0.005-0.002

          > 0.03

          慢離子,聚集在顆粒物上
          (朗之萬離子)

           

          人工電離

          人類活動改變了空氣的自然電離。 人工電離可能由工業和核過程以及火災引起。 懸浮在空氣中的顆粒物有利於朗之萬離子(聚集在顆粒物上的離子)的形成。 電輻射器大大增加了正離子的濃度。 空調還增加了室內空氣的空間電荷。

          工作場所有同時產生正離子和負離子的機器,例如作為當地重要的機械能來源的機器(壓力機、紡紗機和織布機)、電能(電機、電子打印機、複印機、高壓線和裝置) )、電磁能(陰極射線屏幕、電視、計算機顯示器)或放射性能(鈷 42 療法)。 由於與負離子相比,後者的半衰期更長,因此這些類型的設備創造了具有更高濃度正離子的環境。

          離子的環境濃度

          離子濃度隨環境和氣象條件而變化。 在污染較少的地區,如森林和山區,或高海拔地區,小離子的濃度會增加; 在靠近放射源、瀑布或急流的區域,濃度可以達到每立方厘米數千個小離子。 另一方面,在靠近大海且濕度較高的情況下,大離子就會過多。 一般來說,潔淨空氣中負離子和正離子的平均濃度分別為每立方厘米500個和600個離子。

          有些風可以攜帶高濃度的正離子——瑞士的 Föhn、美國的 Santa Ana、北非的 Sirocco、落基山脈的 Chinook 和中東的 Sharav。

          在沒有顯著電離因素的工作場所,通常會積累大離子。 例如,在氣密密封的地方和礦井中尤其如此。 負離子濃度在室內空間和污染區域或多塵區域明顯降低。 在裝有空調系統的室內空間中,負離子濃度也會降低的原因有很多。 一個原因是負離子仍然被困在空氣管道和空氣過濾器中,或者被吸引到帶正電的表面。 例如,陰極射線屏幕和計算機顯示器帶正電,在它們附近形成缺乏負離子的微氣候。 專為“潔淨室”設計的空氣過濾系統要求將顆粒物的污染水平保持在非常低的最低水平,似乎也可以消除負離子。

          另一方面,濕度過高會凝結離子,而濕度過低則會產生帶有大量靜電荷的干燥環境。 這些靜電荷會在房間和人身上的塑料和合成纖維中積聚。

          離子發生器

          發電機通過提供大量能量來電離空氣。 這種能量可能來自 α 輻射源(例如氚)或通過對尖銳電極施加高壓而產生的電源。 由於放射性的次生問題,大多數國家都禁止使用放射源。

          發電機由被冠包圍的尖電極製成; 電極提供數千伏的負電壓,表冠接地。 負離子被排出,而正離子被吸引到發生器。 產生的負離子數量與施加的電壓和它包含的電極數量成正比。 電極數量多、電壓低的發生器更安全,因為當電壓超過 8,000 至 10,000 伏時,發生器不僅會產生離子,還會產生臭氧和一些一氧化二氮。 離子的傳播是通過靜電排斥實現的。

          離子的遷移將取決於發射點與周圍物體之間產生的磁場的排列。 發生器周圍的離子濃度並不均勻,並且隨著與發生器的距離增加而顯著降低。 安裝在該設備中的風扇會增加離子分散區。 重要的是要記住發電機的活性元件需要定期清潔以確保正常運行。

          發電機也可以基於霧化水、熱電效應或紫外線。 有許多不同類型和大小的發電機。 它們可以安裝在天花板和牆壁上,如果它們是小型便攜式類型,則可以放置在任何地方。

          測量離子

          離子測量裝置是通過放置兩個相距 0.75 厘米的導電板並施加可變電壓製成的。 收集的離子由皮安計測量並記錄電流強度。 可變電壓允許測量具有不同遷移率的離子濃度。 離子濃度(N) 是根據使用以下公式生成的電流強度計算的:

          哪裡 I 是以安培為單位的電流, V 是氣流的速度, q 是單價離子的電荷 (1.6x10 - 19) 在庫侖和 A 是集電板的有效面積。 假設所有離子都帶有一個電荷,並且它們都保留在收集器中。 應該記住,由於背景電流和其他因素(如濕度和靜電場)的影響,這種方法有其局限性。

          離子對身體的影響

          小負離子是那些被認為具有最大生物效應的負離子,因為它們具有更大的流動性。 高濃度的負離子可以殺死或阻止微觀病原體的生長,但對人體沒有不利影響。

          一些研究表明,接觸高濃度的負離子會使一些人產生生化和生理變化,從而產生放鬆效果、減輕緊張和頭痛、提高警覺性並縮短反應時間。 這些影響可能是由於在充滿負離子的環境中抑制了神經激素血清素 (5-HT) 和組胺; 這些因素可能會影響人群中的過敏部分。 然而,其他研究對負離子對身體的影響得出了不同的結論。 因此,負電離的好處仍有待商榷,需要進一步研究才能決定。

           

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