空气净化器对室内甲醛_氨气和TVOC净化效果的实验研究

1、洁净与空调技术 CC&AC 2007年第 1期空气净化器对室内甲醛 、氨气和 TVOC 净化效果的实验研究烟台宝源净化有限公司 田世爱 于自强摘 要 在 30m 3的标准环境试验舱中 , 将一款空气净化器对甲醛、 TVOC 和氨气的净化性能进行了测试 , 计算了该净 化器对试验气体的洁净空气量、净化效率和去除率。结果表明 , 该空气净化器对试验的三种气体均有较好的净化效果。关键词 空气净化器 甲醛 总挥发性有机物 氨气 净化效率Experim ental Study on the Air Cleaner'sPurification Effect for Indoor Form

2、aldehyde, Am m onia and TVOCBy TIAN Shiai and YU ZiqiangAbstract In a controlled environmental chamber with a volume of 30m 3, the performance test for a air cleaner were carried out to purify formaldehyde, TVOC and ammonia,calculated the clean air delivery rate (CADR and purifying efficiency.The ai

3、r cleaner presented a good purifying efficiency to formaldehyde, TVOC and ammonia in indoor air.Keywords Air cleaner Formaldehyde TVOC Ammonia Purifying efficiencyYANTAIR, China 田世爱 , 男 , 1976年 10月生 , 大学 , 工程师 264003烟台市高新区宝源路 3号(0535 6715529收稿日期 :2006-10-10修回日期 :2006-10-30前言由于室内装修、建筑材料和施工等原因 , 导致室内空

4、 气质量 (indoor air quality , 简称 “ IAQ ” 问 题 成 为 人 们 关 注 的 焦 点 。 在 众 多 污 染 气 体 中 , 甲 醛 、 总 挥 发 性 有 机 物 (Total volatile organic compounds , 简称 “ TVOC ” 和氨气因 其 广 泛 性 和 严 重 性 , 更 引 起 人 们 的 重 视 。 在 GB/T18883-2002室内空气质量 1标准中 , 规定了甲醛限制是 0.1mg/m 3, TVOC 为 0.6mg/m 3, 氨气为 0.2mg/m 3。空气净化器可以有效去除室内空气中的粉尘和污染气 体 , 改

5、善和提高室内空气质量 , 因此净化器正逐步进入人 们的生活。目前 , 市场上的空气净化器形式多种多样 , 按净 化 原 理 可 分 为 机 械 除 尘 、物 理 吸 附 、化 学 吸 附 、光 催 化 、 负离子、等离子体、臭氧等。2002年 国 家 出 台 空 气 净 化 器 (GB/T18801-2002 标准2, 标准中采用洁净空气量、净化效率、去除率、使用寿命等指标来评价净化器。其中洁净空气量 (Clean AirDelivery Rate , 缩写为 CADR 是一项涉及净化器产品使用特征的重要性能指标 , 能够准确反映净化器去除污染物的能 力大小。它相当于空气净化器的“ 有效风量”

6、 (常用 m 3/min 或m 3/h 表示 , 是指空气净化器通过风机吸入含某种污染物 (如甲醛 的空气 , 然后送出不含该污染物的空气流量。为检 验 我 们 研 制 的 该 款 净 化 器 去 除 污 染 气 体 的 能 力 , 采用 空气净化器 (GB/T18801-2002 标准中的洁净空 气量、净化效率和去除率作为评价指标 , 在 30m 3的标准试 验舱内做了两类试验 , 一类是释放单一气体 , 分别测试净 化器对甲醛、 TVOC 和氨 气 的 净 化 能 力 ; 另 一 类 是 在 试 验 舱内同时释放甲醛、 TVOC 和 氨 气 , 以 考 察 净 化 器 同 时 净 化多种气

7、体的能力。1材料与方法1.1环境试验舱体 积 为 30m 3的 标 准 玻 璃 舱 , 空 气 泄 漏 量 0.04m 3/h , 新 风进气设备中装有高效过滤器和化学过滤器 , 混合样品的 搅拌风扇吊于玻璃舱顶部 , 温湿度由放于试验舱中的空调 调节。1.2空气净化器我们研制的该款空气净化器采用 HEPA 过滤器滤除灰 尘 , 圆 筒 式 化 学 过 滤 器 净 化 污 染 气 体 。采 用 外 转 子 风 机 , 额 定 风 量 (既 风 机 的 固 有 风 量 为 8.2m 3/min , 额 定 功 率*科技型中小企业技术创新基金项目 (编号 :04C26213701250专 题 研

8、讨 4洁净与空调技术 CC&AC 2007年第 1期时间 min甲醛 , mg/m 3氨气 , mg/m 3TVOC , mg/m 3自然衰减 总衰减 自然衰减 总衰减 自然衰减 总衰减01.081.053.672.9118.1417.66 21.080.833.612.3318.1612.8 41.080.633.521.8718.158.81 61.070.493.481.4218.096.34 81.070.383.411.2618.014.21 101.070.303.340.9817.983.08 121.070.243.280.7517.942.09 141.060.193

9、.140.6117.841.41 161.060.153.090.4917.731.02 181.060.113.030.3817.730.74 201.050.092.950.3117.680.53 60-0.03-0.22-0.12 120-0.02-0.17-0.03 180-0.02-0.14-0.02时间 min甲醛 , mg/m 3氨气 , mg/m 3TVOC , mg/m 3自然衰减 总衰减 自然衰减 总衰减 自然衰减 总衰减00.910.893.342.7118.9218.41 20.910.733.262.2818.8713.35 40.90.563.191.7718.84

10、9.56 60.90.423.121.4518.817.11 80.90.323.071.2218.755.43 100.90.252.990.9718.693.78 120.90.22.930.7518.642.86 140.890.162.880.6718.541.92 160.890.132.830.5618.471.42 180.890.12.780.4318.441.08 200.890.082.730.3618.420.73 60-0.05-0.28-0.15 120-0.03-0.22-0.03 180-0.02-0.18-0.02180W 。1.3检测仪器甲 醛 检 测 仪 为

11、 Interscan 公 司 4160-2型 甲 醛 测 定 仪 , TVOC 检测仪为 RAE 公司 PGM-7240K 型 VOC 检测仪 , 氨气 检测采用国产 ZH-1521氨气监测仪。1.4实验方法调节环境舱温度到 22±3 , 相对湿度到 50±5%, 同时 开启空气净化系统 , 净化试验室内空气 , 使污染物浓度小 于分析仪器的检测下限。甲醛采用含有 37%甲醛的原液进 行挥发 , TVOC 采用市售涂 料 自 然 挥 发 , 氨 气 采 用 纯 氨 气 注射。在环境试验舱内释放一定量的污染源 (单一气体释 放和 三 种 气 体 同 时 释 放 , 开 启 室

12、 内 风 扇 将 空 气 搅 匀 后 停 止 , 稍后 1min 记录测定仪显示气体浓度。然后每 2min 测 定 1次气体浓度 , 连续测定 20min , 以测试气体的自然衰减。 开启空气净化机 , 每 2min 读取一次数据 , 连续测定 20min , 以测试气体的总衰减。为观察更长时间的净化效果 , 我们 连续进行试验 180min , 每 60min 测定一次。根据试验数据 计算洁净空气量和净化效率。2测试结果空 气 净 化 器 对 环 境 试 验 舱 中 存 在 的 甲 醛 、 氨 气 和 TVOC 的净化效果见表 1、表 2和图 1、图 2、图 3。表 1单一释放甲醛、氨气和

13、TVOC 时的浓度数据表 2同时释放甲醛、氨气和 TVOC 的浓度数据专 题 研 讨 5洁净与空调技术 CC&AC 2007年第 1期指标 气体 洁净空气量CADR , m 3/min净化效率Y , %总衰减常数Ke , min -1自然衰减常数Kn , min -1去除率 , %20min 60min 120min 180min 甲醛 3.6244.15-0.12172-0.0011691.0194.3896.6397.75氨气2.7333.29-0.10113-0.0100586.7289.6791.8893.36TVOC4.7557.93-0.15989-0.0014696.03

14、99.1999.8499.893计算方法按照国家 空气净化器 标准 2(GB/T18801-2002 中的计算方法 , 计算净化器的洁净空气量、净化效率、衰减常数 和去除效率。计算结果见表 3和表 4。3.1洁净空气量 (CADR 的计算 CADR=-V (Ke-Kn 式中 :CADR-洁净空气量 (m 3/min ;V-试验舱体积 (m 3 ; Ke-总衰减常数 (min -1 ; Kn-自然衰减常数 (min -1 。注 :标准中 CADR 的计算公式是 :CADR=V (Ke-Kn , 个人认为应在公式前加一负号。3.2衰减常数 K 的计算 C t =C 0e -kt式中 :Ct-在时间

15、 t 时的浓度 (mg/m 3 ;C 0-在 t=0时的初始浓度 (mg/m 3 ;K-衰减常数 (min -1 ; t-时间 (min 。上式变换为线性方程 :LnC t =LnC 0-ktLnCt 对 t 作线性回归处理可求得衰减常数 K 。 3.3净化效率 (Y 和去除率 的计算 Y=CADR/Q式中 :Y-净化效率 (% ;CADR-洁净空气量 (m 3/min ; Q-空气净化器额定风量 (m 3/min 。=(C 0-C t /C 0式中 :-去除率 (% ;C 0-净化开始时的浓度 (mg/m 3 ; C t -净化 t 时间的浓度 (mg/m 3 。指标 气体 洁净空气量CAD

16、R , m 3/min净化效率Y , %总衰减常数Ke , min -1自然衰减常数Ke , min -1去除率 ! , %20min 60min 120min 180min 甲醛 3.6544.51-0.12285-0.0013291.4397.1498.1098.10氨气3.0336.95-0.11217-0.0110489.3592.4494.1695.16TVOC5.2964.51-0.17776-0.0014897.0099.3299.8399.89表 3单一释放气体时净化器的洁净空气量、净化效率、衰减常数及去除率的计算结果表 4同时释放气体时净化器的洁净空气量、净化效率、衰减常数及

17、去除率的计算结果 图 1甲醛的衰减曲线 (A :单一气体测试 ;B :同时存在多种气体时测试 1.11.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10浓 度 (m g /m 3时间 (min 0246810121416182022A 自然衰减 A 总衰减 B 自然衰减 B 总衰减 国标图 2氨气的衰减曲线 (A :单一气体测试 ;B :同时存在多种气体时测试 3.63.33.02.72.42.11.81.51.20.90.60.30浓 度 (m g /m 3时间 (min 246810121416182022A 自然衰减 A 总衰减 B 自然衰减 B 总衰减 国标图 3TVOC 的

18、衰减曲线 (A :单一气体测试 ;B :同时存在多种气体时测试 20181614121086420浓 度 (m g /m 3时间 (min 246810121416182022A 自然衰减 A 总衰减 B 自然衰减 B 总衰减 国标专 题 研 讨 6洁净与空调技术 CC&AC 2007年第 1期 速为 0.02m/s 时需要 110单位空调箱面积的滤料面积。对空气洁净度有要求的建筑如电子厂房 , 生物洁净室 等 , 使用驻极体滤料可以过滤大部分颗粒并杀灭多数细菌 , 因此可以减轻末端高效、亚高效过滤器的负担 , 延长高效、 亚高效过滤器的使用年限 , 更换高效、亚高效过滤器滤料 的周期

19、变长 , 从而又可降低运行费用。为减小压降 , 系统 可以适当增加过滤器迎风面积 , 从而驻极体表面的面风速 可以降低 , 滤料前后的压降也可以降低 , 风机的压头可以 选择小些 , 这样可以节省用电量 , 降低运行成本。但此时 因管路迎风面积增大 , 管路初投资增大。不过从长远角度 来看运行费用的降低可以弥补初投资的增加 , 甚至可以带 来收益。因此由上述分析可得在有净化需要的建筑中 , 使 用驻极体滤料可以节省总投资 (包括初投资和运行费用 。对于民用空调 , 虽然对洁净度没有特殊要求 , 但随着 人们生活水平的日益提高 , 人们对室内空气环境的要求也 越来越高。因此空调领域所面临的问题就

20、是在新风进入室 内时 , 尽可能减少空气中的颗粒与病菌的浓度 , 而驻极体 在吸附颗粒物与除菌方面有特殊的功效。但由于使用驻极 体会 使 管 路 压 降 增 大 , 初 投 资 和 运 行 费 用 也 会 相 应 上 升 , 这些都是业主在投资时所要考虑的经济性问题。虽然目前 不一定会大范围应用 , 但随着人们对自身健康度的日趋关 注 , 驻极体滤料在民用空调中也会得到广泛的应用。参考文献1殷平 . 室内环境的安全性和独立新风系统 . 暖通空调 , 2003, 33(暖通空调与 SAILS 特集 :2-30.2夏钟福 . 驻极体 . 北京 :科学出版社 , 2001.3黄翔 , 顾群 , 吴生

21、 . 聚合物驻极体空气过滤 (材料 器在暖通空调中的应用 . 洁净与空调技术 , 2003, 40(5 :38-42.4Baumgartner, H. P., &Loffler, F. The collection per-formance of electret filters in the particle size range 10nm 10m.Journal of Aerosol Science, 1986,17,438-445.5Brown, R. C., Gray, W. R., Blackford, D. B., &Bo-stock, G. J. Effect o

22、f industrial aerosols on the performance of electrically charged filter material. Annals of Occupational Hy-giene,1988,32,271-294.6Walsh, D. C., &Stenhouse, J. I. T.The effect of particle size, charge and composition on the loading characteristics of an electrically active fibrous filter materia

23、l.Journal of Aerosol Science,1997,28,307-321.7Kanoka, C., Hiragi, S., &Tanthapanichakoon, W.Stochastic simulation of the agglomerative deposition process of aerosol particles on an electret fiber. Powder Technology, 2001,118,97-106.8Ji, J. H., Bae, G. N., Kang, S. H., &Hwang, J.Effect of par

24、ticle loading on the collection performance of an electret cabin air filter for submicron aerosols. Journal of Aerosol Sci-ence, 2003,34,1493-1504.9Tanthapanichakoon, W., Maneeintr, K., Charinpanitkul, W., &Kanaoka, C. Estimation of collection efficiency en-hancement factor for an electret fiber

25、 with dust load. Journal of Aerosol Science,2003,34,1505-1522.10David L Myers , B Bean Arnold. Electrets and filtra-tionLab testing and field performance head to head. Filtration &Separation, 2005,42(7 , 44-49.11AFFCO , Cleaner, Healthier Environments -AFFCO Enhances Air Filter Performance with

26、Electret Composites. Fil-tration &Separation,1998, 35(2 , 118-122.12Weeraya Sae -lim,Wiwut Tanthapanichakoon andChikao Kanaoka. Correlation for the efficiency enhancement factor of a single electret fiber. Journal of Aerosol Science, 2006,37(2,228-240.滤料面 风速 (m/s压降 (Pa过滤器面风速 (m/s1.52.23.00.011.41502203000.022.9751101500.034.65073.3100表 2驻极体滤料过滤面积 (m