空氣凈化器對(duì)室內(nèi)甲醛_氨氣和TVOC凈化效果的實(shí)驗(yàn)研究

1、潔凈與空調(diào)技術(shù) CC&AC 2007年第 1期空氣凈化器對(duì)室內(nèi)甲醛 、氨氣和 TVOC 凈化效果的實(shí)驗(yàn)研究煙臺(tái)寶源凈化有限公司 田世愛 于自強(qiáng)摘 要 在 30m 3的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境試驗(yàn)艙中 , 將一款空氣凈化器對(duì)甲醛、 TVOC 和氨氣的凈化性能進(jìn)行了測試 , 計(jì)算了該凈 化器對(duì)試驗(yàn)氣體的潔凈空氣量、凈化效率和去除率。結(jié)果表明 , 該空氣凈化器對(duì)試驗(yàn)的三種氣體均有較好的凈化效果。關(guān)鍵詞 空氣凈化器 甲醛 總揮發(fā)性有機(jī)物 氨氣 凈化效率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 田世愛 , 男 , 1976年 10月生 , 大學(xué) , 工程師 264003煙臺(tái)市高新區(qū)寶源路 3號(hào)(0535 6715529收稿日期 :2006-10-10修回日期 :2006-10-30前言由于室內(nèi)裝修、建筑材料和施工等原因 , 導(dǎo)致室內(nèi)空

4、 氣質(zhì)量 (indoor air quality , 簡稱 “ IAQ ” 問 題 成 為 人 們 關(guān) 注 的 焦 點(diǎn) 。 在 眾 多 污 染 氣 體 中 , 甲 醛 、 總 揮 發(fā) 性 有 機(jī) 物 (Total volatile organic compounds , 簡稱 “ TVOC ” 和氨氣因 其 廣 泛 性 和 嚴(yán) 重 性 , 更 引 起 人 們 的 重 視 。 在 GB/T18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量 1標(biāo)準(zhǔn)中 , 規(guī)定了甲醛限制是 0.1mg/m 3, TVOC 為 0.6mg/m 3, 氨氣為 0.2mg/m 3。空氣凈化器可以有效去除室內(nèi)空氣中的粉塵和污染氣 體 , 改

5、善和提高室內(nèi)空氣質(zhì)量 , 因此凈化器正逐步進(jìn)入人 們的生活。目前 , 市場上的空氣凈化器形式多種多樣 , 按凈 化 原 理 可 分 為 機(jī) 械 除 塵 、物 理 吸 附 、化 學(xué) 吸 附 、光 催 化 、 負(fù)離子、等離子體、臭氧等。2002年 國 家 出 臺(tái) 空 氣 凈 化 器 (GB/T18801-2002 標(biāo)準(zhǔn)2, 標(biāo)準(zhǔn)中采用潔凈空氣量、凈化效率、去除率、使用壽命等指標(biāo)來評(píng)價(jià)凈化器。其中潔凈空氣量 (Clean AirDelivery Rate , 縮寫為 CADR 是一項(xiàng)涉及凈化器產(chǎn)品使用特征的重要性能指標(biāo) , 能夠準(zhǔn)確反映凈化器去除污染物的能 力大小。它相當(dāng)于空氣凈化器的“ 有效風(fēng)量”

6、 (常用 m 3/min 或m 3/h 表示 , 是指空氣凈化器通過風(fēng)機(jī)吸入含某種污染物 (如甲醛 的空氣 , 然后送出不含該污染物的空氣流量。為檢 驗(yàn) 我 們 研 制 的 該 款 凈 化 器 去 除 污 染 氣 體 的 能 力 , 采用 空氣凈化器 (GB/T18801-2002 標(biāo)準(zhǔn)中的潔凈空 氣量、凈化效率和去除率作為評(píng)價(jià)指標(biāo) , 在 30m 3的標(biāo)準(zhǔn)試 驗(yàn)艙內(nèi)做了兩類試驗(yàn) , 一類是釋放單一氣體 , 分別測試凈 化器對(duì)甲醛、 TVOC 和氨 氣 的 凈 化 能 力 ; 另 一 類 是 在 試 驗(yàn) 艙內(nèi)同時(shí)釋放甲醛、 TVOC 和 氨 氣 , 以 考 察 凈 化 器 同 時(shí) 凈 化多種氣

7、體的能力。1材料與方法1.1環(huán)境試驗(yàn)艙體 積 為 30m 3的 標(biāo) 準(zhǔn) 玻 璃 艙 , 空 氣 泄 漏 量 0.04m 3/h , 新 風(fēng)進(jìn)氣設(shè)備中裝有高效過濾器和化學(xué)過濾器 , 混合樣品的 攪拌風(fēng)扇吊于玻璃艙頂部 , 溫濕度由放于試驗(yàn)艙中的空調(diào) 調(diào)節(jié)。1.2空氣凈化器我們研制的該款空氣凈化器采用 HEPA 過濾器濾除灰 塵 , 圓 筒 式 化 學(xué) 過 濾 器 凈 化 污 染 氣 體 。采 用 外 轉(zhuǎn) 子 風(fēng) 機(jī) , 額 定 風(fēng) 量 (既 風(fēng) 機(jī) 的 固 有 風(fēng) 量 為 8.2m 3/min , 額 定 功 率*科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項(xiàng)目 (編號(hào) :04C26213701250專 題 研

8、討 4潔凈與空調(diào)技術(shù) CC&AC 2007年第 1期時(shí)間 min甲醛 , mg/m 3氨氣 , mg/m 3TVOC , mg/m 3自然衰減 總衰減 自然衰減 總衰減 自然衰減 總衰減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時(shí)間 min甲醛 , mg/m 3氨氣 , mg/m 3TVOC , mg/m 3自然衰減 總衰減 自然衰減 總衰減 自然衰減 總衰減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檢測儀器甲 醛 檢 測 儀 為

11、 Interscan 公 司 4160-2型 甲 醛 測 定 儀 , TVOC 檢測儀為 RAE 公司 PGM-7240K 型 VOC 檢測儀 , 氨氣 檢測采用國產(chǎn) ZH-1521氨氣監(jiān)測儀。1.4實(shí)驗(yàn)方法調(diào)節(jié)環(huán)境艙溫度到 22±3 , 相對(duì)濕度到 50±5%, 同時(shí) 開啟空氣凈化系統(tǒng) , 凈化試驗(yàn)室內(nèi)空氣 , 使污染物濃度小 于分析儀器的檢測下限。甲醛采用含有 37%甲醛的原液進(jìn) 行揮發(fā) , TVOC 采用市售涂 料 自 然 揮 發(fā) , 氨 氣 采 用 純 氨 氣 注射。在環(huán)境試驗(yàn)艙內(nèi)釋放一定量的污染源 (單一氣體釋 放和 三 種 氣 體 同 時(shí) 釋 放 , 開 啟 室

12、 內(nèi) 風(fēng) 扇 將 空 氣 攪 勻 后 停 止 , 稍后 1min 記錄測定儀顯示氣體濃度。然后每 2min 測 定 1次氣體濃度 , 連續(xù)測定 20min , 以測試氣體的自然衰減。 開啟空氣凈化機(jī) , 每 2min 讀取一次數(shù)據(jù) , 連續(xù)測定 20min , 以測試氣體的總衰減。為觀察更長時(shí)間的凈化效果 , 我們 連續(xù)進(jìn)行試驗(yàn) 180min , 每 60min 測定一次。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù) 計(jì)算潔凈空氣量和凈化效率。2測試結(jié)果空 氣 凈 化 器 對(duì) 環(huán) 境 試 驗(yàn) 艙 中 存 在 的 甲 醛 、 氨 氣 和 TVOC 的凈化效果見表 1、表 2和圖 1、圖 2、圖 3。表 1單一釋放甲醛、氨氣和

13、TVOC 時(shí)的濃度數(shù)據(jù)表 2同時(shí)釋放甲醛、氨氣和 TVOC 的濃度數(shù)據(jù)專 題 研 討 5潔凈與空調(diào)技術(shù) CC&AC 2007年第 1期指標(biāo) 氣體 潔凈空氣量CADR , m 3/min凈化效率Y , %總衰減常數(shù)Ke , min -1自然衰減常數(shù)Kn , min -1去除率 , %20min 60min 120min 180min 甲醛 3.6244.15-0.12172-0.0011691.0194.3896.6397.75氨氣2.7333.29-0.10113-0.0100586.7289.6791.8893.36TVOC4.7557.93-0.15989-0.0014696.03

14、99.1999.8499.893計(jì)算方法按照國家 空氣凈化器 標(biāo)準(zhǔn) 2(GB/T18801-2002 中的計(jì)算方法 , 計(jì)算凈化器的潔凈空氣量、凈化效率、衰減常數(shù) 和去除效率。計(jì)算結(jié)果見表 3和表 4。3.1潔凈空氣量 (CADR 的計(jì)算 CADR=-V (Ke-Kn 式中 :CADR-潔凈空氣量 (m 3/min ;V-試驗(yàn)艙體積 (m 3 ; Ke-總衰減常數(shù) (min -1 ; Kn-自然衰減常數(shù) (min -1 。注 :標(biāo)準(zhǔn)中 CADR 的計(jì)算公式是 :CADR=V (Ke-Kn , 個(gè)人認(rèn)為應(yīng)在公式前加一負(fù)號(hào)。3.2衰減常數(shù) K 的計(jì)算 C t =C 0e -kt式中 :Ct-在時(shí)間

15、 t 時(shí)的濃度 (mg/m 3 ;C 0-在 t=0時(shí)的初始濃度 (mg/m 3 ;K-衰減常數(shù) (min -1 ; t-時(shí)間 (min 。上式變換為線性方程 :LnC t =LnC 0-ktLnCt 對(duì) t 作線性回歸處理可求得衰減常數(shù) K 。 3.3凈化效率 (Y 和去除率 的計(jì)算 Y=CADR/Q式中 :Y-凈化效率 (% ;CADR-潔凈空氣量 (m 3/min ; Q-空氣凈化器額定風(fēng)量 (m 3/min 。=(C 0-C t /C 0式中 :-去除率 (% ;C 0-凈化開始時(shí)的濃度 (mg/m 3 ; C t -凈化 t 時(shí)間的濃度 (mg/m 3 。指標(biāo) 氣體 潔凈空氣量CAD

16、R , m 3/min凈化效率Y , %總衰減常數(shù)Ke , min -1自然衰減常數(shù)Ke , min -1去除率 ! , %20min 60min 120min 180min 甲醛 3.6544.51-0.12285-0.0013291.4397.1498.1098.10氨氣3.0336.95-0.11217-0.0110489.3592.4494.1695.16TVOC5.2964.51-0.17776-0.0014897.0099.3299.8399.89表 3單一釋放氣體時(shí)凈化器的潔凈空氣量、凈化效率、衰減常數(shù)及去除率的計(jì)算結(jié)果表 4同時(shí)釋放氣體時(shí)凈化器的潔凈空氣量、凈化效率、衰減常數(shù)及

17、去除率的計(jì)算結(jié)果 圖 1甲醛的衰減曲線 (A :單一氣體測試 ;B :同時(shí)存在多種氣體時(shí)測試 1.11.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10濃 度 (m g /m 3時(shí)間 (min 0246810121416182022A 自然衰減 A 總衰減 B 自然衰減 B 總衰減 國標(biāo)圖 2氨氣的衰減曲線 (A :單一氣體測試 ;B :同時(shí)存在多種氣體時(shí)測試 3.63.33.02.72.42.11.81.51.20.90.60.30濃 度 (m g /m 3時(shí)間 (min 246810121416182022A 自然衰減 A 總衰減 B 自然衰減 B 總衰減 國標(biāo)圖 3TVOC 的

18、衰減曲線 (A :單一氣體測試 ;B :同時(shí)存在多種氣體時(shí)測試 20181614121086420濃 度 (m g /m 3時(shí)間 (min 246810121416182022A 自然衰減 A 總衰減 B 自然衰減 B 總衰減 國標(biāo)專 題 研 討 6潔凈與空調(diào)技術(shù) CC&AC 2007年第 1期 速為 0.02m/s 時(shí)需要 110單位空調(diào)箱面積的濾料面積。對(duì)空氣潔凈度有要求的建筑如電子廠房 , 生物潔凈室 等 , 使用駐極體濾料可以過濾大部分顆粒并殺滅多數(shù)細(xì)菌 , 因此可以減輕末端高效、亞高效過濾器的負(fù)擔(dān) , 延長高效、 亞高效過濾器的使用年限 , 更換高效、亞高效過濾器濾料 的周期

19、變長 , 從而又可降低運(yùn)行費(fèi)用。為減小壓降 , 系統(tǒng) 可以適當(dāng)增加過濾器迎風(fēng)面積 , 從而駐極體表面的面風(fēng)速 可以降低 , 濾料前后的壓降也可以降低 , 風(fēng)機(jī)的壓頭可以 選擇小些 , 這樣可以節(jié)省用電量 , 降低運(yùn)行成本。但此時(shí) 因管路迎風(fēng)面積增大 , 管路初投資增大。不過從長遠(yuǎn)角度 來看運(yùn)行費(fèi)用的降低可以彌補(bǔ)初投資的增加 , 甚至可以帶 來收益。因此由上述分析可得在有凈化需要的建筑中 , 使 用駐極體濾料可以節(jié)省總投資 (包括初投資和運(yùn)行費(fèi)用 。對(duì)于民用空調(diào) , 雖然對(duì)潔凈度沒有特殊要求 , 但隨著 人們生活水平的日益提高 , 人們對(duì)室內(nèi)空氣環(huán)境的要求也 越來越高。因此空調(diào)領(lǐng)域所面臨的問題就

20、是在新風(fēng)進(jìn)入室 內(nèi)時(shí) , 盡可能減少空氣中的顆粒與病菌的濃度 , 而駐極體 在吸附顆粒物與除菌方面有特殊的功效。但由于使用駐極 體會(huì) 使 管 路 壓 降 增 大 , 初 投 資 和 運(yùn) 行 費(fèi) 用 也 會(huì) 相 應(yīng) 上 升 , 這些都是業(yè)主在投資時(shí)所要考慮的經(jīng)濟(jì)性問題。雖然目前 不一定會(huì)大范圍應(yīng)用 , 但隨著人們對(duì)自身健康度的日趨關(guān) 注 , 駐極體濾料在民用空調(diào)中也會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1殷平 . 室內(nèi)環(huán)境的安全性和獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng) . 暖通空調(diào) , 2003, 33(暖通空調(diào)與 SAILS 特集 :2-30.2夏鐘福 . 駐極體 . 北京 :科學(xué)出版社 , 2001.3黃翔 , 顧群 , 吳生

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