建筑设备第七章空气的净化与质量控制

AirConditioning----Chapter7第七章空气的净化与质量控制AirConditioning-----Chapter7污染源控制

通风和气流组织

空气净化污染检测技术污染对人的影响目标：Ci<Ci,标准空气净化化流程AirConditioning-----Chapter7第五节空空气气质量控控制第一节内内部空空间空气气净化的的要求第二节空空气悬悬浮微粒粒的特性性及其捕捕集机理理第三节空空气气过滤器器第四节空空气气净化系系统主要内容容AirConditioning-----Chapter7第一节内内部空间间空气净净化的要要求1、质量浓浓度——单位体积积中含有有的灰尘尘质量(kg／m3)；2、计数浓浓度——单位体积积空气中中含有的的灰尘颗颗粒数(粒／m３或粒／L)；3、粒径颗颗粒浓度度——单位体积积空气中中所含的的某一粒粒径范围围内的灰灰尘颗粒数数(粒／m３或者粒／／L)。

一般室内内空气允允许含尘尘标准采采用质量量浓度，，而洁净净室的洁洁净标准(洁净度)采用计数数浓度(每升空气气中大于于等于某某一粒径径的尘粒粒总数)。一、空气气的含尘尘浓度表表示法AirConditioning-----Chapter7二、净化化标准(一)一般净化化对室内含含尘浓度度无具体体要求，，只要对对进气进进行一般般净化处处理，保持空气气清洁即即可。大大多数以以温湿度度要求为为主的民民用与工工业建筑筑空调工工程均属属于此类类。(二)中等净化化对室内空空气含尘尘浓度有有一定的的要求，，通常提提出质量量浓度指指标。(三)超净净化化对室内空空气含尘尘浓度提提出严格格要求，，由于尘尘粒对生生产工艺艺的有害程度与与尘粒的的大小和和数量有有关，所所以均以以粒径颗颗粒浓度度作为浓浓度指标标。AirConditioning-----Chapter7空气洁净净度等级级是以空空气含尘尘浓度的的高低来来划分的的。我国与国国外通用用的标难难是一致致的，见见下表。。表上列出出了划分分洁净度度等级的的各含尘尘浓度限限定值，，该含尘尘浓度是室内空空气含尘尘浓度的的平均值值，即工工作人员员进行正正常操作作时，在在工作区区平面上上连续续一段时时间内测测得的计计数含尘尘浓度的的平均值值。三、洁净净级别的的划分英制：1；10；100；1000；10000（0.5M粒子个数数/立方英尺尺）SI制：M1；M1.5；M2；M2.5；…；M7（5M粒子个数数/立方米））AirConditioning-----Chapter7AirConditioning-----Chapter7第二节空空气悬浮浮微粒的的特性及及其捕集集机理微粒分散散于气态态介质则则形成一一种气溶溶胶，实实际上，，人们通通常处于或生活活于气溶溶胶之中中。组成成气溶胶胶的微粒粒称为分分散相，，气态介介质称为为分散介介质。表表征气气溶胶粒粒子的性性质包括括微粒的的形状、、大小、、比重、、粒径分分布及浓浓度等物物理因素素，有有时也需需了解其其化学成成分。除除液体微微粒外，，固体微微粒的形形状一般般不是球球形，因因此其大大小的度度量有多多种方法法。显微微镜下统统计粒子子的大小小可用一一维投影影长度来来表示粒粒径，称称为定向向粒径。。一、空气气悬浮微微粒的特特性(一)空气悬浮浮微粒的的分布特特性(二)微粒的运运动特性性1.球形粒子子在空气气介质中中的直线线运动2.粒子在流流动空气气中的曲曲线运动动3.粒子的布布朗运动动AirConditioning-----Chapter7二、空气气悬浮微微粒的捕捕集(一)单纤维的的捕集机理理目前常用用的捕集集机理主主要有以以下几个个方面：：（1）惯性效效应（2）重力作作用（3）截留效效应（4）扩散效效应（5）静电效效应AirConditioning-----Chapter7悬浮微粒粒滤芯纤维维滤芯纤维维（1）惯性效效应由于纤维维错综排排列，故故气流在在纤维层层内穿过时，，其流线线要多次次转弯，，此时，，若尘粒粒质量较大大或速度度(可以看成成等于气气流速度度)较大，则尘尘粒受惯惯性力作作用，不不能随气气流转弯弯，而仍保持持其原有有的运动动方向，，便与纤纤维碰撞撞并附着在在纤维上上。这种现象象称为惯惯性效应应。惯性作用用随尘粒粒质量和和过滤风速的的增加而而增大。。AirConditioning-----Chapter7悬浮微粒介质纤维介质纤维（3）截留效效应对于粒径径在亚微微米范围围内的小小尘粒，，可以以认为没没有惯性性，尘粒随着着气流流流线运动动，当流流线紧靠靠纤维表表面时，，尘粒由由于与纤纤维表面面发生接接触而被被拦截(阻留)下来，这这种作用用称为截留效应应。另外当当微粒尺寸大于于纤维网网眼而被被阻留时时，这种种现象称称为筛滤滤作用。。粗孔或或中孔的的泡沫塑塑料过滤滤器主要要依靠筛筛滤作用用进行除除尘。含尘气流流通过纤纤维层时时，尘粒粒在重力力作用下下，产生生脱离流流线的位位移而沉沉降到纤纤维表面上，这这种作用用只有在在尘粒较较大(＞5m)时才存在在。对小小尘粒(＜0.5m)的过滤，，完全可可以忽咯咯重力作作用。（2）重力作作用AirConditioning-----Chapter7微粒<0..3μm（4）扩散效效应小于1μm的微粒在在气体分分子撞击击下，像像气体分分子一样样作布朗朗运动。。如果微粒在运动过过程中和和物体表表面接触触，就会会从气流流中分离离，这个个机理称称为扩散散效应。。对于dc≤0.3μm的微粒，这是一一个很重重要的机机理。AirConditioning-----Chapter7（5）静电效效应当含尘气气流通过过纤维滤滤料时，，由于气气流摩擦擦，使纤纤维和尘尘粒部可可能带上上电荷，，从而增加了纤纤维吸附附尘粒的的能力。。但是，，因这种种电荷既既不能长长时间存存在，电电场强度度又很弱弱，故产生的的吸附力力很小，，所以，，一般可可以忽略略。屏蔽板激化纤维维7000V直流电压压激化纤维维空气AirConditioning-----Chapter7Howahigh-voltageelectronicaircleanerworksElectronicallyCleanedAirCirculatedBackThroughYourBuildingElectricallyChargedPlatesAttractParticlesLikeMagnetsElectronicallyChargedWiresZapParticlesAirflowPre-filterScreenStage1:ChargingSectionStage2:CollectionSection尘埃病毒细菌花粉Smoke真菌静电吸附附（双级级）AirConditioning-----Chapter7截留效应应惯性效应应扩散效应应重力作用用静电效应应在纤维过过滤器内内，尘粒粒被捕集集，可能能是出于于上述滤滤尘机理理的共同同作用，，也可能是由于于其中一一种或几几种滤尘尘机理的的作用，，这是由由尘粒粒粒径、纤纤维直径径、纤维维层填充充率以及及气流速速度等条条件决定定的。除尘机理理AirConditioning-----Chapter7(二)单纤维的的捕集效效率（1）惯性碰碰撞效率率Ei（2）截留效效率Ein（3）扩散效效率Ed（4）扩散－－截留效效率Ed,in（5）静电效效应（不不予考虑虑）综合上列列各项，，对于单单纤维的的总捕集集效率为为：EΣ＝Ei＋Ein＋Ed＋Ed,in(三)纤维层的的捕集效效率AirConditioning-----Chapter7第三节空空气过滤滤器工业除尘尘是用各种种类型的的除尘器器，把含含尘量较较大(每立方米米空气中中含几至至上百毫毫克)的空气经经净化处处理后排排至室外外，以使大气气不受或或少受到到污染。。空调工程程是把含尘尘量低(每立方米米空气中中含零点点几至几几毫克)的空气，，经净化化处理后后送入室室内，通通常采用用过滤方方法，使用用的设备备是各种种空气过过滤器。。过滤器主主要功能能：处理空气气中的颗颗粒污染染常见误解解：过滤器像像筛子一一样，只只有当悬悬浮在空空气中的的颗粒粒粒径比滤滤网的孔孔径大时时才能被被过滤掉掉。其实实，过滤滤器和筛筛子的工工作原理理大相径径庭。过滤器过过滤的放放大AirConditioning-----Chapter7初效过滤滤器中效过滤滤器高效过滤滤器高效袋式式过滤器器一、空气气过滤器器的类型型1.初效过滤滤器2.中效过滤滤器3.高效过滤滤器4.静电集尘尘器AirConditioning-----Chapter7初效过滤滤器（＞＞５ｍ）材料：易易于清洗洗和更换换的粗、、中孔泡泡沫塑料料或其它它滤料过滤对象象：新风风过滤，，尘粒>10ｍ阻力：≤≤30Pa计数效率率(对于0.3μm的粉尘):<20%金属丝网网、玻璃璃纤维、、泡沫塑塑料；块块状、自自动卷绕绕式1）块状过过滤器（（即平板板状）:金属网格格浸油过过滤器、、干式玻玻璃纤维维填充式式过滤器器。2）YP型抽屉式式泡沫塑塑料过滤滤器：过滤效效率和额额定风量量比板式式高。AirConditioning-----Chapter7AirConditioning-----Chapter73）M1型袋式泡泡沫塑料料过滤器器:过滤效率率和额定定风量比比板式高高AirConditioning-----Chapter74）自动卷卷绕式空空气过滤滤器减少清洗洗过滤器器的工作作量（人人工清洗洗或更换换），提提高运转转维护水水平。这这种过滤滤器采用用合成纤纤维制成成的毡状状滤料，，并装置置在能自自动卷绕的机构构上，当当滤料积积尘到一一定程度度后，卷卷绕机构构在滤料前后后空气压压差的控控制下，，使滤料料自上而而下地移移动，当一一卷滤料料用完后后，再更更换新的的。5）自动清清洗浸油油过滤器器金属过滤滤网板由由传动机机构带动动，慢速速移动，，沾尘后后在油梢梢内自行行清洗，，因此能能连续工工作。浸油式初初效过滤滤器AirConditioning-----Chapter72.中效过滤滤器（＞＞１ｍ）材料：中中、细孔孔泡沫塑塑料或其其它纤维维滤料常用的中中效过滤滤器M—1、2、3型泡沫塑塑料过滤滤器YB型玻璃纤纤维过滤滤器结构形式式：抽屉屉式或袋袋式过滤对象象：新风风和回风风过滤，，延长高高效过滤滤器的使使用期限限，尘粒粒1-10ｍ阻力：≤≤100Pa计数效率率(对于0.3μm的粉尘):20-90%袋式过滤滤器抽屉式过过滤器AirConditioning-----Chapter73.高效过滤滤器（亚亚高效、、高效、、超高效效）0.1ｍ级高效过过滤器亚高效过过滤器：：过滤对象象：尘粒粒<5ｍ静电过滤滤器属于于该类阻力：≤≤150Pa计数效率率(对于0.3ｍ的粉尘):90-99.9%%滤料：超超纫玻璃璃纤维和和超细石石棉纤维维。滤料均做做成纸状状，这些些滤纸的的孔隙非非常小，，并且允允许采用用的滤速很低(几cm／s)，这就增增强了小小尘粒的的筛滤作作用和扩扩散作作用，所所以，具具有很高高的过滤滤效率。。在一定定的风量量下，为为能实现现低滤速速以减少少过滤器器阻力和和提高过过滤效率率，就必必须尽量量增大过过滤面积积，为此此，在制制作过滤滤器时，，将滤纸纸往返折折叠多次次，使其其过滤面面积为迎迎风面积积的60余倍。折折叠后的的滤纸间间通道用用波纹分分照片分分隔。高效过滤滤器AirConditioning-----Chapter74.静电集尘尘器结构：由由电过滤滤器、高高压发生生器、控控制盒以以及清洗洗用水系系同等组组成。性质：中中效或亚高效效过滤器器，可以以过滤掉10um以下的大大部分尘尘粒。特点：空空气阻力力低，以及及积尘后后阻力变变化小等等，一般般仅作为中间间过滤器器使用。。空调净化化工程中中使用的的静电过过滤器，，通常采采用二区区式电场场结构：：第一区区为电离离区(使尘粒粒荷电)；第二区区为集尘尘区(使尘粒沉沉积)。静电集尘尘器原理理AirConditioning-----Chapter7电离区：：在一组组等距离离平行安安装的的金属板板(也有管柱柱状的)接地电极极之间间，布有有金属放放电线(如0．2mm钨丝，亦亦称电晕晕极或电电离极)，并在在其上加加有足够够高的直直流正电电压(10——１2kV))，放电线线与接地地电极之之间形形成不均均匀电场场，致使使金属放放电线线周围产产生电晕晕放电现现象，含含尘空空气经过过电离极极时，空空气被电电离，使使放电线线周围充充满正离离子和电电子，电电子移向向放电线线，并在在其上中中和，而而正离子子在遇有有中性性尘粒时时就附着着在上面面，使中中性尘粒粒带上正正电荷，，然后，，随气流流流入集集尘区。。集尘区：：由一组组接地金金属极板板(集尘极)和高正电电位的金金属极板板(加有5000V直流电压压)按平行于于气流的的方向交交替排列列而成，，在各对电极之之间形成成一个均均匀电场场．当来来自电离离区的的带有正正电荷的的尘粒进进入均匀匀电场后后，在强强大的电电场作用用下，尘尘粒使沉沉积在负负极性的的接池极极扳上。。静电过滤滤器的过过滤效率率随着电电场强度度的增加加和过滤滤风量的的减少而而提高。。AirConditioning-----Chapter7二、过滤滤器的性性能1.过滤效率率在额定风风量下，，过滤器器捕获的的灰尘量量与过滤滤器前进进入过滤滤器的的灰尘量量之比的的百分比比。当空气含含尘浓度度分别以以质量浓浓度、计计数浓度度和粒径径颗粒浓浓度表示示时，则则所得的的效率相相应为质质量效率率、计数数效率和和粒径分分组计数数效率。。计数效率率与各粒粒径分组组计数效效率的关关系为AirConditioning-----Chapter7过滤器串串联时：：N个过滤器器串联时时：AirConditioning-----Chapter72.过滤器阻阻力过滤器的阻力包括滤料阻力和结构阻力。新过滤器阻力一般有下列经验公式：

其中u0为迎面风速，A、B和m分别为经验系数与指数。或：

其中u为气溶胶通过滤料的流速，也叫滤速。对于国产过滤器，一般a＝3～10，n＝1～2。过滤器的阻力随着迎面风速u0或者滤速u的增大而增大，过滤效率随着滤速增大而降低。

AirConditioning-----Chapter73.过滤器的的容尘量量当过滤器器在额定定风量下下的阻力力达到过过滤器的的终阻力力时，过滤器所所容纳的的尘粒质质量称为为该过滤滤器的容容尘量。。面速：过过滤器迎迎风断面面通过气气流的速速度u，一般以以m／s表示，即即4.过滤器的的面速和和滤速滤速：滤滤料面积积上气流流通过的的速度，，一般以以cm／s或L／(cm2min)表示，即即：AirConditioning-----Chapter7第四节空空气气净化系系统（一）全全室洁净净乱流式平行流式式（层流流式）（二）局局部洁净净洁净隧道道洁净管道道装配式洁洁净室一、净化化系统的的分类AirConditioning-----Chapter7应取热湿湿处理所所需风量量和净化化所需风风量的最最大值当净化所所需风量量大得多多时，应应加设循循环（过过滤）风风机二、系统统风量1、层流洁洁净室：：按室内内断面风风速确定定：100级垂直层流流，速度度≮0.25m/s100级水平层层流,速度≮0.35m/s2、乱流洁洁净室：：按换气气次数估估算：1000级，换气气次数≮≮50//h10000级，换气气次数≮≮25//h100000级，换气气次数≮≮15//hAirConditioning-----Chapter7四、新风风量应满足正正压及排排风要求求取最大值值：1、层流洁洁净室：：总送风风量的2-4%%乱流洁净净室：总总送风量量的10-30%2、补偿室室内正压压和排风风需要3、保证室室内人员员的最小小新风量量活塞流紊流（有有涡流区区）三、系统统气流分分布AirConditioning-----Chapter71、面积大大、净高高较高、、位置集集中和消消声件震震要求严严格的洁洁净室，应采采用集中中净化系系统，否否则，采采用分散散系统；；2、无特殊殊要求时时，在保保证新风风量和室室内正压压条件下下，尽量量利用回风。。如果回回风含尘尘浓度较较高，在在回风系系统中设设置中效效过滤器器；3、除了直直流式系系统和设设置值班班风机的的系统外外，应采采取防止止室外污染空空气通过过新风口口渗透洁洁净室的的防止倒倒灌措施施；4、过滤器器的选择择、设置置和安装装；5、送风机机可按净净化系统统的总送送风量和和总阻力力进行选选择。中中、高效过滤滤器的阻阻力按终终阻力计计算。风机应设设在中效效过滤器器之前；6、如果需需要电加加热，应应用不锈锈钢管状状电加热热器，布布置在高高效过滤器的的上侧，，并注意意防火。。五、设计计原则AirConditioning-----Chapter7综合措施施建筑地址址工艺布置置建筑处理理建筑材料料高纯气体体电气照明明其它洁净室的的结构形形式整体式装配式局部净化化式局部和全全面净化化相结合合人、物净净化方法法人员净化化程序物品净化化程序六、设计计的综合合要求AirConditioning-----Chapter7第五节空空气气质量控控制在高层建建筑中，，为了节节能，采采取了一一系列的的技术措措施：增增强围护结构构的隔热热性、增增强房间间的密闭闭性、降降低送风风新风量量、降低低空气环环境参数数标准。。因此，室室内建筑筑材料中中放射性性（氡等等）有害害物质辐辐射影响响加剧，生物物、化学学等有害害物质沉沉淀，使使室内污污染物浓浓度增加加，造成成室内空空气质量量变差；；并由此此对人体体引发了了各种病病状—病态建筑筑综合症症（SickBuildingSyndrome）。造成病态态建筑综综合症的的与空调调有关的的因数有有：通风不良良：新风风不足或或没有新新风空气过滤滤不佳系统污染染严重：：通风系系统、空空调机组组一、概述述AirConditioning-----Chapter7污染现状状（全国国）60多个城市市、937家公共场场所（宾宾馆、超超市、商商场）存在问题题——缺乏制度度，管理理不当，，部分单单位从未未清洗——设计不合合理，新新风量不不足检测结果果项目不合格率（％）最大值积尘量（>20g/m2）90%486g/m2积尘中细菌总数（>100000cfu/g）80%2770000cfu/g积尘中真菌总数（>100000cfu/g）73%4800000cfu/gAirConditioning-----Chapter7概况室内空气气质量涉涉及建筑筑环境物物理、建建筑气候候、建筑筑材料、、生态学学、生理理及心理理学等诸诸多学科科领域。。研究方向向室内空气气污染、、病态建建筑综合合症、热热舒适及及工作效效率室内空气气质量与与气候的的评价能量控制制、HVAC系统、通通风质量量室内污染染物、微微生物与与衍生物物良好空气气质量的的建筑设设计建筑湿度度问题、、洁净技技术研究目的的排除房间间在使用用过程中中产生的的污染，，解决室室内空气气新鲜问问题，减减少污染染源、节节能和通通风。二、空气气质量控控制的研研究AirConditioning-----Chapter7评价利用人的的嗅觉的的灵敏性性，将一一个群体体的嗅觉觉反应作作为环境境空气质质量的评评价标准准，从众众多人的的调查统统计中找找出相当当于一个个标准人人的气味味污染量量，并以以此作为为其他污污染源污污染量的的比较基基础。以以一个个人的生生物排出出物的污污染量叫叫作1Olf，在不同同的通风风条件下下，人们们对此空空气质量量的不满满意率为为PD：HVAC面临的问问题通风与节节能的矛矛盾；由热湿处处理发展展为卫生生处理，，相关的的生化处处理技术术薄弱；；如何防止止空调系系统成为为污染源源；缺乏控制制室内空空气质量量及HVAC设计运行行所需的的卫生、、医学数数据标准准。AirConditioning-----Chapter7增大新风风量并尽尽量减少少对新风风的污染染；改进空调调系统的的维护和和管理：：过滤器的的清理与与更换；；热湿交交换设备备的清理理；重视水系系统的质质量管理理：循环水水的过滤滤与清洗洗；凝结结水的排排除；提高管理理水平与与质量，，健全制制度与法法规。三、减少少通风空空调系统统污染的的措施活性炭吸吸附器

空气离子子化四、提高高空气质质量的技技术措施施AirConditioning-----Chapter7物理污染染化学污染染微生物污污染普通过滤滤吸附静电除尘尘要了解““病情””，对症症下药。。目前，空空气净化化方法产产品宣传传中大多多为“