一、选题背景和意义:
出于对建筑能耗方面的考虑,建筑物的密封性越来越好。加上工业发展和人民生活水平的提高,人们在室内接触的有害物质的种类和数量越来越多,严重的影响了室内空气品质。新风量是影响室内空气品质和空调系统能耗的重要因素。而换气次数是房间通风变化的重要指标之一,是估算空间通风量的依据,因此其测量尤为重要。
本项目的研究目的是探究一种新的测量室内换气次数的方法。现在普遍使用的测量方法是 CO2示踪气体法,主要包括浓度衰减法、衡量释放法和室内恒定浓度法,对于测量换气次数有着很明显的干扰因素——人体本身产生CO2影响浓度、气体分布不均匀、混合时的风压改变,都将对实验结果造成影响。而本项目采用的示踪法则是利用空气中颗粒物PM2.5作为标志物,通过其先下降再上升的反弹过程,建立一种新的测量换气次数的方法,减弱以上干扰因素的影响,从而改良测量工作,精确测量结果。
本项目利用质量守恒模型对建筑房间内颗粒物(PM2.5)浓度建立模型并分析,从而确定建筑房间的换气次数与室内PM2.5浓度关系式。以此关系式为基础,在室内PM2.5浓度先下降再上升的反弹情景下,通过测量室内PM2.5浓度得到房间换气次数。同时利用CO2下降法测得的数据进行对比,以此验证测量方法的可行性与可靠性。
二、课题关键问题及难点:
1.建立实验情景(开空气净化器一段时间后再关闭)下的数学模型,推导出室内PM2.5浓度与房间换气次数的关系;
2.实验过程中CO2下降法与PM2.5反弹法测换气次数同时进行,实验后对两种方法所测换气次数进行对比以验证PM2.5反弹法的可靠性。
三、文献综述(或调研报告):
国内外学者广泛采用示踪气体法研究建筑物空气渗透与通风特性,在换气次数的测定方面作了许多基础性的研究:Nhira等人总结回顾了过去四十年建筑内气体流量测量技术方法;RR.Walker等人分析了示踪气体法与空气渗透率的关系;D.T.Harrje使用多种示踪气体测量了建筑中的空气流动和渗透率;Duftonand、Marley、Marley、Diek等人分别利用不同的示踪气体对不同的建筑结构进行了研究;Bot、de Jong、Fernandez 等人使用示踪气体对比较特殊的温室建筑的通风及各种因素的影响进行了研究;Thomas 等推导了自然通风条件下室内外颗粒物平衡点浓度,结果表明:当室外浓度大于室外平衡点浓度时,室内外I/O比将随换气次数的增加而增大。Stuart等对常用的基于二氧化碳的通风率测定方法进行了回顾和评价,并特别注意其在教室中的应用,提出了考虑到在教室中观察到的低换气率和动态占用模式,瞬态质量平衡法是最灵活和最有利的方法。
在国内,李玉国等学者从质量平衡方程出发,在假设室内无颗粒污染源的前提下,给出了房间换气次数、室内浓度与颗粒物穿透因子之间的关系;朱能等人论述了示踪气体跟踪测量的基本原理和基本方法,提出了示踪气体法在测量空气龄中的作用,认为“空气龄”应作为评价室内空气质量的主要指标之一;朱奋飞等人实验了在风机搅拌的情况下的示踪气体法测试情况;李晓锋等人通过实验说明了在换气较差,风量少的情况下,单点浓度测量不再适用,而应采用以多点浓度测量为基础的示踪气体浓度衰减法;洪燕峰等人根据室外风速、风向频率和室内外温差改进了估算室内综合换气次数的方法;邵晓亮等人提出因依据均匀混合理论,拟合浓度曲线斜率的方法得到的各点换气次数基本相同,不能很好地反映各点的换气能力差异,以及求取房间平均换气次数的方法存在数学原理上的不足。建议采用反映局部换气能力的指标——局部换气次数,提出获得新的换气次数的方法;齐美薇等人以高校学生宿舍单侧自然通风为研究对象,探究利用人体作为 CO2释放源测量宿舍换气次数方法的可行性与可靠性。以SF6作为示踪气体进行实验对比,验证了以人体作为CO2释放源测量宿舍换气次数方法的可靠性。
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