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室内空气中化学/微生物污染物及湿度的控制研究

作　者: 郑晓红
导　师: 王如竹
学　校: 上海交通大学
专　业: 制冷与低温工程
关键词: 可挥发性有机化合物复合净化器平均净化全效率空气龄烘焙通风
分类号: X51
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

室内空气品质与人们的生活息息相关,对人类的生存环境、生活质量和社会经济的发展有着直接重要的影响。本文针对室内空气中的可挥发性有机化合物(VOC)和微生物污染物做了散发机理分析,探讨了空气净化器内空气的流动模式对净化效率的影响,并根据这些研究结果开发设计了复合型高压静电和光催化空气净化器,试验研究发现空气相对湿度的大小对净化效率有较大影响,最后探讨了被动式调节室内空气的相对湿度的方法。本文主要内容可通过以下三方面来论述:一是研究了装修建材中VOC的散发特性,建立了VOC在材料内部和向空气中散发的传递模型,并经过文献中实验数据验证了该模型的正确性。应用该模型研究了材料厚度、换气次数和烘焙温度对材料内和空气中VOC散发传递的影响,得出了烘焙的有效工作范围。最后从理论上验证了间歇通风烘焙方法是有效的降低室内VOC浓度的措施。二是研究了复合空气净化器提高室内空气质量。针对如何从室内环境中降低VOC、颗粒物和病毒污染物,提出了高压静电和光催化技术复合净化的方法并设计出复合净化器,对其内部结构进行了模型分析和CFD计算,从净化空气龄上分析得出活塞流动方式是最优的内部空气流动。在全封闭的中央空调模拟系统中试验得到该复合净化器对微尘的平均净化全效率为86.2%,能够促进VOC的分解、微尘污染的过滤和阻断病毒的空气传播途径,从而起到了彻底净化清洁空气的效果。该复合净化器在爆发流行性疾病如非典型性肺炎(SARS)时能做到净化空气,创造出安全室内环境,并预期对可能到来的禽流感的传播起到一定的阻断作用。三是研究了被动式除湿技术。环境的湿度是影响悬浮在空气中微生物死亡率的重要因素,湿度高低也是决定复合空气净化器中光催化单元组件的催化效率的一个因素,适宜的湿度范围能够有效抑制病毒的生长,提高净化器效率,更能提高人体热舒适性。为此,本文配制了节能环保的复合硅胶材料发展室内空气的被动除湿技术,通过大量的小型环境箱和恒温环境室的试验研究发现,能够维持空气相对湿度在45%～60%内。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-25
  1.1 室内空气品质研究的必要性  11-14
    1.1.1 人类健康的需要  11
    1.1.2 室内空气污染治理的需要  11-13
    1.1.3 节能环保的需要  13-14
  1.2 国内外对室内空气品质问题的研究概述  14-20
    1.2.1 试验研究方法  16-17
    1.2.2 理论研究和数学模型发展  17-20
  1.3 提高室内空气品质的控制策略  20-23
    1.3.1 绿色建材和烘焙法  21-22
    1.3.2 通风稀释  22
    1.3.3 空气净化器  22-23
  1.4 目前研究所面临的问题  23
  1.5 本文主要研究内容  23-25
第二章室内挥发性有机化合物散发模型的建立和应用  25-52
  2.1 VOC 散发模型的建立和验证  25-31
    2.1.1 模型假设条件  25-26
    2.1.2 模型的建立  26-27
    2.1.3 VOC 散发模型中系数的确定  27-28
    2.1.4 散发模型的验证  28-31
  2.2 控制室内VOC 浓度的有效措施  31-50
    2.2.1 绿色建材  31-32
    2.2.2 通风  32
    2.2.3 烘焙法  32-42
    2.2.4 模型在实际房间的应用  42-50
  2.3 本章小结  50-52
第三章空气流动模式对净化器效率的影响  52-72
  3.1 微生物死亡率  52-53
  3.2 空气龄的计算  53-55
  3.3 净化器出口处空气龄对通风效率的影响  55-64
    3.3.1 活塞流  55-56
    3.3.2 充分混合流动  56
    3.3.3 短路流动  56-63
    3.3.4 流动模式的比较  63-64
  3.4 模型的应用讨论  64-71
    3.4.1 CFD 模型的建立  64-66
    3.4.2 模型计算结果  66-71
  3.5 本章小结  71-72
第四章复合空气净化器的净化实验研究  72-89
  4.1 引言  72
  4.2 复合空气净化器装置的研制  72-76
    4.2.1 复合高压静电装置  72-74
    4.2.2 纳米光催化净化装置  74-76
  4.3 模拟中央空调室内微环境的试验台及性能测试  76-82
    4.3.1 实验测试台  76-77
    4.3.2 在试验台上进行的物理性能试验  77-80
    4.3.3 化学性能试验  80-82
  4.4 空气净化器的灭病毒病菌试验  82-86
    4.4.1 模拟SARS 病毒的噬菌体的分离、鉴定  82-83
    4.4.2 超声雾化制备、回收噬菌体气溶胶的方法  83-85
    4.4.3 高压静电复合装置的噬菌体气溶胶去除性能测定  85-86
  4.5 实际楼宇空调使用效果检测  86-88
  4.6 本章小结  88-89
第五章室内空气环境的湿度调节实验研究  89-103
  5.1 引言  89-91
    5.1.1 室内空气湿度调节的重要性  89
    5.1.2 调湿材料调节室内湿度的原理  89-91
  5.2 材料等温吸湿试验研究  91-94
    5.2.1 试验装置和试验样品  91-93
    5.2.2 试验结果  93-94
  5.3 容湿性能试验研究  94-102
    5.3.1 试验装置和方案  94-96
    5.3.2 容湿性能重复性试验研究  96-97
    5.3.3 容湿性能间隔吸放湿试验研究  97-99
    5.3.4 材料容湿性能对比试验研究  99-102
  5.4 本章小结  102-103
第六章总结与问题  103-106
参考文献  106-112
攻读学位期间发表的学术论文目录及其它  112-114
致谢  114

室内空气中化学/微生物污染物及湿度的控制研究

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