1建筑物室内污染控制模型的建立和应用(二)IAQ 模型的应用摘要 本文用第一部分所建立的通用 IAQ 模型来分析建筑物内装饰材料的物性对室内有机物污染的影响，这些物性包括挥发性有机物（VOCs）的扩散系数、初始含量、平衡常数及对流传质系数对房间内 VOCs 浓度的影响；确定一种材料面积及通风量不同时对室内有机物污染的影响；建筑物内多种装饰材料并存且存在无机污染（VOCs）汇的情况下房间内 VOCs 浓度及房间散发率关键词 扩散系数 初始含量 平衡常数 对流传质系数 通风量 多种材料挥发性有机物是建筑内一类重要的污染物质，它们对人体造成的影响越来越得到关注近年来由于装修不当引起的争议越来越多文献[1]中给出 VOCs 的定义对人体造成的影响本文用文献[2]所建立的通用 IAQ 模型通过三个不同例题来分析建筑物内装饰材料的物性、通风量及多源多汇存在时房间内 VOCs 浓度的影响1 模型应用举例 1-确定装饰材料物性对室内 VOCs 的影响设某房间尺寸为 5×4×3（m3）房间内有一个胶合板 M1 散发挥发性有机物苯M1 尺寸为 1×2×0.02（m3） ，对表 1.1 所列的各种情况分别计算换气次数为1h-1 时房间内苯的浓度及材料的苯散发率。
各种情况列表 表 1.1 情况初始浓度 mg/ m3扩散系数 m2/s2对流传质系数 m/s平衡常数情况 19×1031.42×10-100.000458416情况 119×1031.42×10-100.000458416情况 129×1041.42×10-100.000458416情况 139×1031.42×10-1030.00458416情况 149×1031.42×10-100.004581空气的物性参数为 D=0.027m2/h ,μ=1193g/ m3 ,μ=66.52g/(h·m)，v=0.056 m2/h,Sc=2.0651．1 材料扩散系数对室内浓度和散发量的影响由图 1.1、图 1.2 可知，情况 1 的扩散系数是情况 2 的 10 倍，在开始的1392 小时内，情况 1 房间内浓度大于情况 11这是由于在开始的一段时间内情况 1 的散发量大于情况 11，见图 1.3但从图 1.4 可看出，从第 775 小时起，情况 2 的散发率大于情况 1，这是由于材料内所剩余的苯含量不相同的原因虽然从 775 小时起，情况 11 的散发量大于情况 1，但从第 1393 小时起，房间内苯的浓度才发生改变，原因是影响房间内各时刻苯的浓度的因素有三个，即房间内上一时刻的浓度、通风量及散发量。
图 1.1 不同扩散系数房间内浓度比较（0～100h）图 1.2 不同扩散系数房间内浓度比较（1340～1440h）图 1.3 不同扩散系数房间内散发率比较（0～100h）图 1.4 不同扩散系数房间内散发率比较（740～740h）1．2 材料初始浓度对室内浓度和散发量的影响4从图 1.5、图 1.6 可以看出，情况 12 的初始浓度为情况 1 的 10 倍，在通风量一样的情况下，房间内的浓度及散发率均为 10 倍的关系，从表 2 可看出，两种情况同一时间散发结束 图 1.5 不同材料初始浓度时房间内浓度比较（0～24h）图 1.6 不同材料初始浓度时房间散发率比较（0～24h）1．3 对流传质系数对室内浓度和散发量的影响情况 13 的对流传质系数是情况 1 的 10 倍，但从图 1.7、图 1.8 可知不同对流传质系数对散发量的影响只在开始阶段明显，随后则不明显这也说明了建筑装饰材料苯的散发阻力在于材料内部扩散从表 1.2 可看出，这两种情况散发结束的时间基本相同 图 1.7 不同对流传质时房间内浓度比较（0～24h）图 1.8 不同对流传质时房间散发率比较（0～24h）达以稳定比值所需时间表 1.2 项目情况 1情况 11情况 12情况 135情况 14剩余量达到初始量的千分之一所需时间（h）2156*224221302126*对于第二种情况，经过 10000 小时后散发了初始量的 96.4%。
2 模型应用举例 2--确定一种材料面积及通风量不同时对室内有机物污染的影响假设上例房间内可能会有一个胶合板 M1，M1 内有一种挥发性有机物即苯M1 尺寸为 1×2×0.02(m3)，M1 物性见表 2.1，房间内也可能会有十个这样的材料，即把地板铺满，分成几种情况来研究其散发量及房间浓度各情况见表2.2M1 的物性参数表 2.1 内容M1苯初浓度 C0（mg/m3）9×103苯扩散系数 Dm（m2/s）1.42×10-106平衡常数 Kvm416各种情况列表表 2.2 情况换气次数（h-1）M1情况换气次数（h-1）M1情况 111情况 1151情况 212情况 21572情况 315情况 3155情况 4110情况 41510图 2.1 到图 2.5 是房间内通风换气次数为 1 h-1 时，房间内浓度及散发量随时间变化情况从图 2.1 可看出，对于只有一个材料 M1，房间苯内的浓度随时间下降这是由于散发率时间下降，见图 2.3 和图 2.5虽然散发率随时间下降但由图 2.5 可看出，经过 911 小时后苯的散发率基本一个稳定值散发第一时刻的散发率为 10.766mg/h，第 911 小时起散发率为 0.054mg/h，由图 2.2 可看出，随着材料面积地增加，房间内苯浓度在某一时间后也是随着材料面积成比例的增加。
这一稳定时间与房间内布置的污染物面积有关当房间内放置 2 块材料面积成比例的增加这一稳定时间与房间内布置的污染物面积有关当房间内放置 2块材料时，房间内浓度或散发率达到放置 1 的 2 倍时所时间为 4 小时，当房间内放置 5 块材料时，房间内浓度或散发率达到放置 1 的 5 倍时所时间为 12 小时，当房间内放置 10 块材料时，房间内浓度或散发率达到放置 1 的 10 倍时所时间为32 小时，见表 2.3不同面积的污染材料当剩余量为初始量的千分之一时所达到的时间最大差 263 小时，见表 2.4 8图 2.1 通风换气次数为 1 h-1 情况 1 时房间内苯的浓度图 2.2 通风换气次数为 1 h-1 情况 1 时房间内苯无因次浓度（以情况 1 为基准）图 2.3 通风换气次数为 1 h-1 情况 1 时散发率图 2.4 通风换气次数为 1 h-1 情况 1 时房间内无因次散发率（以情况 1 为基准）图 2.5 通风换气次数为 1 h-1 情况 1 无因次散发率（以第一时刻为基准）图 2.6 通风换气次数为 5 h-1 时情况 1 时房间内苯的浓度通风换气次数为 1 h-1 时达到稳定比值所需时间表 2.3 项目情况 1情况 2情况 3情况 4稳定浓度与情况 1 比值192510达到稳定比值所需时间（h）-41232通风换气次数为 1 h-1 时散发结束所需时间表 2.4 项目情况 1情况 2情况 3情况 4剩余量达到初始量的 1‰所需时间（h）171919151970198210图 2.6 到图 2.10 是房间内通风换气次数为 5h-1 时，房间内浓度及散发量随时间变化情况。
从图 2.6 可看出，对于只有一个材料 M1，房间苯内的浓度同样也是随时间下降由图 2.10 可看出，经过 910 小时后苯的散发率基本一稳定值散发第一时刻的散发率为 10.795mg/h，第 910 小时起散发率为 0.054mg/h同样由图 2.9 可看出，随着材料面积地增加，房间内苯浓度在某时间后也是随着材料面积成比例的增加，但由于换气次数增加故房间内浓度或散发率达到放置 1的 2 倍时所时间为 1 小时，当房间内放置 5 块材料时，房间内浓度或散发率达到放置 1 的 5 倍时所时间为 4 小时，当房间内放置 10 块材料时，房间内浓度或散发率达到放置 1 的 10 时所时间为 7 小时，见表 2.5不同面积的污染材料当剩余量为初始量的千分之一时所达到的时间最大差 263 小时，见表 2.6 图 2.7 图 2.7 通风换气次数为 5 h-1 时房间内苯无因次浓度（以情况 11 为基准）图 2.8 通风换气次数为 5 h-1 时情况 11 散发率图 2.9 通风换气次数为 5 h-1 时房间内苯无因次散发率（以情况 11 为基准）图 2.10 通风换气次数为 5 h-1 时情况因次散发率（以第一时刻为基准）通风换气次数为 5 h-1 时散发结束所需时间 表 2.5 项目情况 1情况 2情况 311情况 4稳定浓度与情况 1 比值12510达到稳定比值所需时间（h）-147通风换气次数为 5 h-1 时达到稳定比值所需时间表 2.6 项目情况 1情况 2情况 3情况 4剩余量达到初始量的千分之一所需时间（h）1718191319641971从图 2.11 和图 2.12 可看出，当房间内换气次数从 1 h-1 增加到 5 h-1 时，材料散发量最大只增加了千分之四，同此可知材料散发苯的阻力主要来自于材料12内部。
但由于换气次数的增加，房间内的浓度下降在 21 小时后可近似认为房间内浓度与换气次数成正比 图 2.11 两种通风时情况时同一块毯子的无因次浓度（以情况 1 为基准）图 2.12 两种通风时情况时同一块毯子的无因次散发率（以情况 1 为基准）3 模型应用举例 3-确定多种材料对室内有机物污染的影响假设上例房间内可能会有一个胶合板 M1、一个粒子板 M2 和一窗帘 M3 组成M1 内有一种挥发性有机物即苯M1 尺寸为 5×2×0.02（m3） ，M2 为一块不含苯，但对于苯有扩散和吸收作用窗帘作为表面材料，它的吸会表面积即 BET 面积为1000m2M1 和 M2 的物性如表 3.1 所示窗帘对苯的吸附常数 Ka 为 0.25m/h，对苯的解吸附常数为 Kd 为 0.41 h-1对表 3.2 所列的各种情况均假定空气渡过材料时的对流传质系数同上例均为 1.65m/h分别计算换气次数为 1 h-1 时表 10所示不同情况下房间内苯的浓度及各材料的苯散发率M1 和 M2 的物性参数表 3.1 内容M1M1苯初浓度 C0（mg/m3）9×1030×103苯扩散系数 Dm（m2/s）131.42×10-107.33×10-10平衡常数 Kvm416266各种情况列表表 3.2 情况M1M2M3情况 1有无无情况 2有面积 10m2 无情况 2114有面积为 50 m2无情况 3有无有图 3.1 到图 3.6 为房间内浓度及散发率随时间变化情况。
从图中可看出，对于只有一个材料 M1，房间苯内的浓度随时间下降对第一种情况而言，第一时刻的散发率为 52.956mg/h，浓度为 0.441mg/m3从第 919 小时起，房间内浓度和散发率则基本稳定，第 919 小时散发率为 0.261mg/h，浓度为 0.004mg/m3当几种材料并存时，虽然它们之间的影响可以在一定时间内消除，但它们对整个房间内的浓度及总的散发率随时间的变化关系却发生了改变，本题房间内浓度及总散发率稳定值变化量为 3%由图 3.2 可看出，对于一个厚材料以扩散形式散发苯，另一个厚材料以扩散形式影响苯的情况而言，影响时间较短，情况 2 影响的时间为 32 小时，此时无因次浓度（即任一时刻和情况浓度与同一时刻第一种情况的比值）与情况 1 相同，即稳定在 1.0情况 21 的影响时间为 44 小时，无因次浓度稳定在 1.02如果是一个厚材料以扩散形式散发，另一个薄材料以表面吸附及脱附方式而影响苯的浓度及散发，则对房间内浓度的影响时间较长，本例为 216 小时，无因次浓度稳定在 1.03详细结果见表 3.3图 3.7 和图 3.8 为房间内总的无因次净散发率，由此可知，虽然材料间的影响在几天内可以达到稳定值，但不同材。