空间流动影响因子——室内空气污染控制新概念及其应用-中国科学.PDF

中国科学 E 辑 技术科学 2006, 36(1): 51~67 51 空间流动影响因子——室内空气污染控制 新概念及其应用* ** 张寅平 李晓锋 王新轲 邓 伟 钱 科 (清华大学建筑技术科学系, 北京 100084) 摘要 提出了空间流动影响因子概念. 藉此概念, 提出了室内优化有机挥发物 (VOC)源和人员活动区域布置的方法, 具体为: ( ⅰ) 在室内流动情况确定后, 对 给定的污染源, 利用空间流动影响因子可方便确定使房间或特定区域污染物浓 度最小的污染源的最优布置方式; ( ⅱ) 在给定污染源位置的情况下, 利用空间流 动影响因子可方便确定使室内特定区域污染物浓度最小的气流组织形式( 空调送 风形式); (ⅲ) 空间流动影响因子本身, 提供了流场污染危险性或免疫性的评价指 标. 通过算例, 介绍了此方法在室内空气污染控制中的应用. 关键词 室内空气品质 有机挥发物 空气净化 位置优化 流场特性 室内空气污染及由此引起的“病态建筑综合症”是当前国际上的普遍问题, 也日益成为我国社会关注的焦点问题. 目前, 我国室内的主要污染问题是化学污 染, 主要源于室内建材有机挥发物的大量散发. 这些污染物以分子状态存在于空 气中, 随空气运动, 降低了室内空气品质, 对人们的舒适、健康和工作效率造成 了负面影响. 室内空气污染控制途径一般可概括为以下三种: 源头控制、通风控 制和空气净化, 而对空气污染的控制必须凸现以人为本的思想. 如何利用以人为 本的思想同时优化源头控制、通风控制和空气净化以实现室内人员活动区空气的 高品质, 是室内空气污染控制领域重要的研究课题. 目前, 一些研究者对通风和气流组织对室内空气品质的影响开展了大量研 究. Sandberg等人提出了空气年龄概念, 空气空间某点的空气年龄为离开送风口 到达该点的空气微团中所有分子所用的平均时间, 它的大小被用来表征空气的 新鲜程度和排污能力: 某点的空气年龄越小, 说明该点的空气越新鲜, 空气品质 收稿日期: 2004-06-08; 接受日期: 2005-09-10 * 国家自然科学基金资助项目(批准号:和 ** E-mail: zhangyp@ SCIENCE IN CHINA Ser. E Technological Sciences 52 中国科学 E 辑 技术科学 第 36 卷 越好[1~3]. 一般认为, 理想活塞流的房间换气效果最好, 房间的平均空气年龄τ 和 1) τ n 3 房间的名义时间常数τ n 间存在以下关系 : τ , 其中, τ n 为V(房间体积, m )/Q 2 (房间通风换气量, m3/s). 在实际房间中, 换气效率ε 被定义为新鲜空气置换原有 τ 空气的快慢与活塞通风下置换快慢的比例[3], ε n , 可以看出, 在风口送新鲜