建筑物室内污染控制模型的建立和应用(二)IAQ模型的应用

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局部所建立的通用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Vs的扩散系数、初始含量、平衡常数及对流传质系数对房间内Vs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Vs汇的情况下房间内Vs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Vs的定义对人体造成的影响。本文用文献2

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Vs浓度的影响。1模型应用举例1-确定装饰材料物性对室内Vs的影响设某房间尺寸为5433房间内有一个胶合板1散发挥发性有机物苯。1尺寸为120.023，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g/3扩散系数2/s对流传质系数/s平衡常数情况191031.4210-100.000458416情况1191031.4210-100.000458416情况1291041.4210-100.000458416情况1391031.421

3、0-100.00458416情况1491031.4210-100.004581空气的物性参数为D=0.0272/h,=1193g/3,=66.52g/(h)，v=0.0562/h,S=2.065。11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，在开场的1392小时内，情况1房间内浓度大于情况11。这是由于在开场的一段时间内情况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一样的原因。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

4、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拟0100h图1.2不同扩散系数房间内浓度比拟13401440h图1.3不同扩散系数房间内散发率比拟0100h图1.4不同扩散系数房间内散发率比拟740740h12材料初始浓度对室内浓度和散发量的影响从图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完毕。图1.5不同材料初始浓度时房间内浓度比拟024h图1.6不同材料初始浓度时房间散发率比拟024h13

5、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场阶段明显，随后那么不明显。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，这两种情况散发完毕的时间根本一样。图1.7不同对流传质时房间内浓度比拟024h图1.8不同对流传质时房间散发率比拟024h达以稳定比值所需时间表1.2工程情况1情况11情况12情况13情况14剩余量到达初始量的千分之一所需时间h2156*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

6、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1，1内有一种挥发性有机物即苯。1尺寸为120.02(3)，1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2.2。1的物性参数表2.1内容1苯初浓度0g/39103苯扩散系数D2/s1.4210-10平衡常数Kv416各种情况列表表2.2情况换气次数h-11情况换气次数h-11情况111情况1151情况212情况2152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1h-1时，房间内浓度及散发量随时间变化情况。从图2.1可看

7、出，对于只有一个材料1，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小时后苯的散发率根本一个稳定值散发。第一时刻的散发率为10.766g/h，第911小时起散发率为0.054g/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到达放置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到达放

8、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到达放置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到达的时间最大差263小时，见表2.4。图2.1通风换气次数为1h-1情况1时房间内苯的浓度图2.2通风换气次数为1h-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1h-1情况1时散发率图2.4通风换气次数为1h-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1h-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5h-1时情况1时房间内苯的浓度通风换气次数为1h-1时到达稳定比

9、值所需时间表2.3工程情况1情况2情况3情况4稳定浓度与情况1比值12510到达稳定比值所需时间h-41232通风换气次数为1h-1时散发完毕所需时间表2.4工程情况1情况2情况3情况4剩余量到达初始量的1所需时间h1719191519701982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1，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小时后苯的散发率根本一稳定值散发。第一时刻的散发率为10.795g/h，第910小时起散发率为0.054g/h。同样由图2.9可看出，随着材料面积地增加，房间内苯

10、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到达放置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到达放置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到达放置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到达的时间最大差263小时，见表2.6。图2.7图2.7通风换气次数为5h-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5h-1时情况11散发率图2.9通风换气次数为5h-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5h-1时情况因次

11、散发率以第一时刻为基准通风换气次数为5h-1时散发完毕所需时间表2.5工程情况1情况2情况3情况4稳定浓度与情况1比值12510到达稳定比值所需时间h-147通风换气次数为5h-1时到达稳定比值所需时间表2.6工程情况1情况2情况3情况4剩余量到达初始量的千分之一所需时间h1718191319641971从图2.11和图2.12可看出，当房间内换气次数从1h-1增加到5h-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

12、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1、一个粒子板2和一窗帘3组成。1内有一种挥发性有机物即苯。1尺寸为520.023，2为一块不含苯，但对于苯有扩散和吸收作用。窗帘作为外表材料，它的吸会外表积即BET面积为10002。1和2的物性如表3.1所示。窗帘对苯的吸附常数Ka为0.25/h，对苯的解吸附常数为Kd为0.41h-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1.65/h。分别计算换气次数为1h-1时表10所示不同情况下房间内苯的浓度及各材料

13、的苯散发率。1和2的物性参数表3.1内容11苯初浓度0g/391030103苯扩散系数D2/s1.4210-107.3310-10平衡常数Kv416266各种情况列表表3.2情况123情况1有无无情况2有面积102无情况21有面积为502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1，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52.956g/h，浓度为0.441g/3。从第919小时起，房间内浓度和散发率那么根本稳定，第919小时散发率为0.261g/h，浓度为0.004g/3。当几种材料并存时，虽然它们之间的影响可以在

14、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，此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1一样，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。假如是一个厚材料以扩散形式散发，另一个薄材料以外表吸附及脱附方式而影响苯的浓度及散发，那么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

15、.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到达稳定值，但不同材料一起放入房间时，由于它们的互相作用，使得房间内的稳定散发率及浓度也不一样。对四种情况而言，当材料1及整个房间剩余量为初始量的千分之一时所到达的时间均为2205小时。图3.1情况1时房间内苯的浓度图3.2房间内苯无因次浓度以情况1为基准图3.3房间内苯无因次浓度以情况1为基准图3.4情况1散发率图3.5房间内无因次散发率以情况1为基准图3.6情况1无因次散发率以第一时刻为基准到达稳定比值所需时间表3.3工程情况1情况2情况21情况3稳定浓度(总散发率)与情况1同一时刻比值11.01.021.03到达稳定比

16、值所需时间h-32442164结论本文通过对一个房间内可以放置各种材料情况及通风情况的研究可以得出以下几个结论：41建筑装饰材料V扩散系数越大，开场一段时间的散发率越大，后来的散发率那么越校选择建筑材料进假如选择扩散系数大的材料，其带来的好处是在初期可以散发更多的V，在将来建筑使用中所剩的V量减少。但这要求初期过程处理V的才能要强，同时扩散系数大材料对环境中的V的吸收作用也越大，选择材料时应综合考虑。图3.7房间内无因次散发率以情况1为基准图3.8房间内无因次散发率以第一时刻为基准42应该选择V初始含量低的建筑装饰材料，这样可使散发率及房间内浓度降低。43对流传质系数对建筑材料V的散发速率影响较好，有些情况下当对流传质系数没有得到时，可以用一个经历值来代替，或者在模拟分析中就把重点放在建筑材料本身的研究上。44平衡常数对建筑材料V的散发率影响较小，对于没有平衡常数的建筑材料，作为近似计算可取1。45通风换气量只对房间内浓度有较大影响，