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1、第八章 工业与民用建筑的通风(0 第八章 工业与民用建筑的通风 81 工业与民用建筑中的污染物 一.污染物一般概念 1.空气中污染物按物态分:气体,蒸汽,固体粒子和液态粒子. 气体污染物:状态满足理想气体方程式; 蒸汽污染物:不满足理想气体方程式的气体,接近凝结状态. 粒子污染物:悬浮于空气中的固体粒子和液态粒子.悬浮状态与粒径密度有关。一般说粒径 在100m以下的粒子在空气中呈悬浮状态. 2.固体粒子分类: (1)粉尘(dust),粒径在1100m,由研磨,破碎人为产生和风化,崩塌,刮风 等自然产生; (2)凝结固体烟雾(fume),粒径约在0.11m,金属熔化形成的气体在空气 中冷却凝结而
2、成,常见由铅烟雾,锌烟雾，铁烟雾等; (3)烟(smoke)粒径约在0.5m以下,是木材,纸,布,油,煤,香烟等燃烧产物. 3.液体粒子分类:(1)霭(mist),粒径在1100m,是液体破碎或蒸汽凝结成的微少液滴. (2)雾(fog),粒径在550m,大气中水蒸汽凝结生成的液体粒子,工厂周围 产生的浓雾又称为烟雾(smog),它是烟与雾的合成物.根据危害程度,一般认为 粒径小于10m的粒子对人体有害,因为可以被吸入,称为可以吸入粒子,也有 人认为3m以下为可吸入粒子. 4.污染物的发生量(又称散发量):单位时间内产生的污染物质量(kg/s,g/s或mg/s)或体积m3/s或L/s). 5.污
3、染物浓度及表示方法:空气中污染物浓度反映了空气被污染的程度,用它来作为污染物的控制指标. 表示方法:有多种,对于气体或蒸汽污染物,可用污染物与空气的体积比作浓度,如ppm(按体积计1/106),ppb(按体积计1/109)或%(按体积计1/100);或用单位体积中污染物的体积.如L/m3,或用单位体积中污染物的质量,如g/m3,mg/m3,g/m3,g/l 其换算关系如下:1%=10000ppm=107ppb 1L/m3=0.1%=1000ppm 1 在温度为25,压力为760mmHg时,有 (ppm)(分子量)/24.45=(mg/m3)=(Mg/L) (ppm)(分子量)/0.02445=
4、(g/m3) (ppm)(分子量)/24.45=(g/m3) 对粒子污染物,浓度可表示为8/m3,mg/m3,g/m3 ,或每立方米中的粒子数(粒/m3)每升中的粒子数(粒/L),每立方厘米中粒子数(粒/cm3). 当无粒子的质量,密度,粒径等资料时,近似的有1mg/m3210粒/cm3=2.1108粒/m3 二.工业建筑中的污染物 特点:伴随生产工艺过程产生,不同的生产过程有着不同的污染物.种类和发生量必须通过 对工艺过程详细了解后获得.介绍几种工业生产过程中的污染物. 1.铸造车间 主要污染物有含二氧化硅的砂粉尘(固体粒子)CO,SO2,金属烟雾,烟气,水蒸汽等.除此之外还有大量余热和辐射
5、热,是机械工厂中污染严重的车间 2.热处理车间 将金属加热到一定程度,然后在各种介质中冷却,以提高金属的机械性能.车间内有燃烧燃料加热炉,电热炉,电热盐熔炉,电热油槽.淬火油槽.水槽等.有大量对流和辐射热,散发主要污染物有油烟,水蒸汽,不完全燃烧的CO,及有害蒸汽. 3.表面处理车间 主要处理工艺有:酸洗,电镀,钝化,氧化,皂化,铝合金制品光化.铝合金的阳极氧化,氧化后处理,磷化,浸亮.主要污染物有氟化氢, 硫酸,硝酸,氰化氢,氮氧化物,氯化氢,苛性钠,苛性钾,汽油等. 4.焊接车间 有氧化氮.臭氧,一氧化碳,二氧化碳,三氯乙烯和钨,铝.氟的化合物,烟尘. 5.油漆车间 刷漆,喷漆,两种方式.
6、刷漆时油漆中熔剂在空气中挥发.喷漆的漆雾散发到空气中,人吸入后会得职业病.此外,油漆前钢丝除锈会产生大量灰尘. 6.机械加工车间 2 用冷却液机床磨床时,产生大量水蒸汽,乳化液气溶胶,采用干磨得磨床和砂轮机会产生大量金属粉尘. 7.棉纺织厂 有棉尘产生,其中含有棉绒,灰尘,细菌等.其中得有>16%是可吸入粒子. 8.水泥工业. 产生大量粉尘,一般情况下,我国生产1kg水泥产生1015立方米的烟气和含尘空气. 三.民用建筑中得污染物 污染物来源:人,宠物,人的活动(跳舞,吸烟),建筑材料设备(复印机,空调设备)日用品.室外 空气等. 污染物主要成分:CO2,CO,可吸入粒子,病原体,烟卷烟
7、气,氮氧化物,甲醛,放射性气体氡,石棉, 挥发性有机化合物和气味等. 二氧化碳 CO2本身无毒,但空气中含量多会导致人不适,产生中病症装.甚至死亡.当CO2浓度在0.03%0.04%时,人感觉正常,浓度达到0.05%时, 使人呼吸略有加大,在1%3%时,导致呼吸加深急促.>3%时有不适感,头痛;5%时产生中毒症状,精神忧郁;10%时会使人失去知觉,甚 至死亡. 一氧化碳 人吸入CO后,与血红蛋外(Hb)亲和,生成一氧化碳血红蛋白(CO-Hb),降低血红蛋白输送氧气的能力,导致人缺氧,严重者窒息而死. CO的浓度一般在50ppm时,人无症状发生;在2000ppm时,1小时内致入死亡.目前一
8、般规定空气中CO的允许浓度为40mg/m3 (35ppm) 烟卷的烟气 3 8-2 室内空气品质的评价与必通迎风量. 一.室内空气品质的评价 1.卫生,安全,舒适的环境内涵因素:热舒适(温,湿度,空气流速),空气品质,光线,噪声,环境视觉效果. 2.空气品质的重要性:直接影响人体健康. 3.保证良好的空气品质的先决条件:室内的污染物浓度不超过允许浓度.各国都制定了允许浓度标准.有的还区别了人在该环境下停留时间的长短.我国公共场所卫生标准(GB9963-9673)规定了各种污染物在空气中最高允许浓度 . mRT10?10-6296?300=8.8?10-6m38.8ppm 10mg/m一氧化碳体
9、积V=P1013253二氧化碳0.1%=1000ppm 4 4.采用CO2浓度作为评价指标的理论根据:民用建筑中人及活动时主要污染源,人体产生CO2,水蒸汽,尘埃,体味,微生物等污染物.控制CO2在一定意义上同时控制了人体产生的其他污染物.其他污染物产生与CO2成正比. 5. CO2的控制指标:从对人体的危害而言. CO2浓度达0.5%没有明显危害.但目前许多国家都把允许浓度定在0.1%,就是为了考虑对其他污染物的控制.但实际上, CO2并不与其他污染物成不变关系,现在建筑中,装修家具等都是未知污染源. CO2浓度不是可靠指标. 7.合格空气品质新定义:传统上用CO2浓度,含尘浓度或其他已知能
10、测量的污染物的浓度作控制指标.一种或几种超标,则认为空气品质不良或不清洁.浓度等于或小于控制指标.认为空气品质合格或好,研究表明.污染物达标,但在空气中有些低浓度(实质不超标)污染物及未探明污染物,在他们综合影响下,使人感到空气污浊,有霉味,刺激秥膜,疲劳等.1989年美国采暖制冷和空调工程师学会(ASHRAE)颁布标准提出新定义,浓度没达到有权威机构确定的有害程度指标的已知污染物（客观）,人群绝大多数(80%或更多)没有表示不满意.定义前一句用允许浓度指标（主观）,后一句用人的感觉.主客观评价反映对空气品质要求更高,更严格. 二.必须的通风量. 1.保证室内空气品质的措施和方法:通风,用污染
11、物浓度低的室外空气置换室内空气. 2.所需通风量的确定原则:稀释室内污染物达到标准规定的浓度.以人群活动为主的建筑,用稀释人体散发的CO2来确定新风量.许多国家把CO2浓度控制在0.1%，世界卫生组织(WHO)建议0.25%. 3.人体的CO2发生量,发生量与人体代谢有关.即 q=4*10-5(MAP) （8-1） 式中：q每个人的CO2发生量L/s; M新陈代谢率W/m2; Ap人体表面积m2. 对一个标准中国男人,Ap平均为1.69m2,其CO2发生量为 q=6.76*10-5M .?. 5 坐着的人M=70W/m, q=4.73*10-3L/s 2. 稀释CO2所需通风量按8-3所述的稳
12、定状态稀释方程(8-10)来计算,即: v= ?.q （8-3） c-co. 式中：v每人稀释二氧化碳所需新风量，m3/(s?p) c室内二氧化碳的允许浓度，L/m3;0.1%=1 L/m3 c0室外二氧化碳浓度，L/m3;一般可取0.3 L/m3 一个坐着的人M=70W/m2,代入上式稀释所需风量为6.76L/s?p=24m3/h?p 4.吸烟问题 如果室内允许吸烟.应按稀释香烟的烟气来确定新风量.表8-2给出吸烟者必需新风量.如果房间内有吸烟者也有不吸烟者,按比例确定新风量 . 6 8-3.全面通风和稀释方程 一 全面通风稀释方程 1.全面通风:又称稀释通风.把一定量的清洁空气送入房间.稀
13、释室内污染物.使浓度达标.并将室内等量空气连同污染物排到室外. 2.稀释通风模型:图8-1,设房间内有一污染源,污染物发生量为Qp(g/s),房间通风量为VV(m3/s),通风空气的污染物浓度为CO,送入房间的空气与室内产生的污染物充分混合,同时. 向室外排出与通风量等量的空气及室内物污染的发生量. 3.全面通风稀释方程.根据上述模型可列出室内污染物随时间变化的全面迎风微分方程.求解后得到下面全面通风稀释方程: .?Qp V C=?CO+.?1-exp -V ? VrV?V?.? V?+Ciexp -V ? Vr? （8-4） ? 式中VV为房间容积,m3；为时间，s,ci为室内初始浓度当时,
14、式(8-4)可写成 C=CO+QP VV. （8-5） 上式表明当经过很长时间后,室内污染物浓度与初始浓度Ci无关,为定值 . 4.污染物浓度变化曲线. 7 将式(8-4)的变化曲线画在C-坐标图上,如图8-2.图中假设了2种室内初始浓度Ci和Ci.最后室内污染物浓度都稳定到C=CO+ 稳定. 5.通风量计算 在通风空调工程中,一般均利用稳定稀释方程进行计算.在已知污染物浓度发生量及室内允许浓度下的通风量. 式(8-5)改写成 VV= 6.换气次数 定义:每小时通风量与房间容积之比,单位为1/h 次/时,用n表示 n表示房间的空气在1h更换了n次,或每小时的通风量等于房间容积的n倍.换气次数越大,稳定时间越短. 例8-1,-体育馆比赛场的容积为1.5*105m3,容纳1.2*104人,每人CO2
