039 室內(nèi)裝修材料污染物散發(fā)初探

1、室內(nèi)裝修材料污染物散發(fā)初探室內(nèi)裝修材料污染物散發(fā)初探北京科技大學(xué)肖孝徠吳延鵬馬飛摘要摘要分析建筑裝修裝飾材料污染物散發(fā)的傳質(zhì)機(jī)理，建立了可用于室內(nèi)VOCs散發(fā)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)實(shí)驗(yàn)房間在不同時(shí)間，不同空間區(qū)域縱面進(jìn)行數(shù)值模擬，并與現(xiàn)有的模擬結(jié)果加以對(duì)比，得出了房間內(nèi)VOC的濃度場(chǎng)分布及其分布規(guī)律。根據(jù)VOCs的散發(fā)的模擬結(jié)果，提出了一些避免室內(nèi)VOCs污染的具體措施。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞室內(nèi)空氣質(zhì)量污染物濃度數(shù)值模擬散發(fā)1引言引言人們約有70%以上

2、的時(shí)間是在室內(nèi)度過的[1]，室內(nèi)空氣質(zhì)量(IndoAirQualityIAQ)直接影響著人們的舒適、生產(chǎn)、生活以及健康狀況，而且對(duì)室內(nèi)工作人員的工作效率有顯著影響，良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)能使人感到精力充沛，心情舒暢、神清氣爽。然而，我國(guó)許多建筑的室內(nèi)空氣品質(zhì)卻不容樂觀，低劣的室內(nèi)空氣品質(zhì)，會(huì)引發(fā)多種病癥，如病態(tài)建筑綜合癥（SBS）、與建筑相關(guān)疾病(BRI)和多種化學(xué)污染物過敏癥(MCS)[24]。室內(nèi)散發(fā)的污染物和室外空氣是影響室內(nèi)空氣質(zhì)量

3、的主要因素。同時(shí)有研究表明，致使室內(nèi)空氣品質(zhì)低劣的主要原因是室內(nèi)空氣的污染，而室內(nèi)空氣污染的途徑是多種多樣的，其散發(fā)過程因污染物種類的不同而不同，同時(shí)還受到許多外部因數(shù)的影響[46]，如室內(nèi)外溫度、室內(nèi)外風(fēng)速、紊流程度、空氣濕度、新風(fēng)量及新風(fēng)品質(zhì)、送風(fēng)方式和氣流組織、空調(diào)設(shè)備、室內(nèi)其它污染物等等。目前已有許多學(xué)者對(duì)VOCs的散發(fā)提出了自己的見解，建立了一系列經(jīng)驗(yàn)或理論模型，但目前對(duì)VOCs的散發(fā)機(jī)理等還沒有系統(tǒng)研究，對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的研究

4、基本上停留在單個(gè)或者少數(shù)幾個(gè)影響因數(shù)上，因而多種因數(shù)疊加的耦合擴(kuò)散的研究是值得期待的。2VOCs散發(fā)及擴(kuò)散機(jī)理散發(fā)及擴(kuò)散機(jī)理根據(jù)建筑裝修裝飾材料的形態(tài)和散發(fā)特征可分為干材料和濕材料，干材料包括混泥土、墻地磚、人造板材、各種各樣的保溫材料、陶瓷等，會(huì)散發(fā)放射性氡、氨氣、揮發(fā)性有機(jī)化合物及少量的懸浮顆粒物等；濕材料包括各種粘合劑、涂料、油漆等，是VOCs的主要來源。有研究表明，濕材料和干材料中污染物的散發(fā)過程是一樣的，區(qū)別僅在于兩者的擴(kuò)散速

5、率。其散發(fā)可以分為兩個(gè)過程：⑴材料表面的氣態(tài)污染物穿過氣固界面層擴(kuò)散到氣相中，這一過程是濃度梯度、壓力梯度、溫度梯度和密度梯度綜合作用的結(jié)果；⑵材料內(nèi)部的氣態(tài)污染物向表面遷移，然后再穿過界面擴(kuò)散，這一過程由幾種機(jī)理共同作用，包括蒸發(fā)和對(duì)流等[79]。大量文獻(xiàn)表明VOCs的擴(kuò)散不僅和溫度、濕度、風(fēng)速有關(guān)，還受空氣交換率及支持板的影響，同時(shí)還受空氣中原有各種VOCs濃度的影響[31014]。3模型的建立模型的建立3.1模型的假設(shè)條件由于室內(nèi)

6、建筑裝修裝飾材料內(nèi)部污染物的散發(fā)是一個(gè)復(fù)雜多變、受多種因數(shù)綜合影響的過程，研究時(shí)需要對(duì)模型進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化和假設(shè)：刻的散發(fā)率，mgm2s；Wi—第i種濕材料的衰減系數(shù)，s；τ—以初始時(shí)刻作為記時(shí)起點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間，s。⑸房間內(nèi)主流區(qū)（控制體內(nèi)）VOCs質(zhì)量平衡方程為:（3）iiiLLLa0ii0iiDas()C(x)C|CC()ekinxxN????????????????，N=QV（4）Q=QdoQwindowQinlet（5）式中:N—

7、房間換氣次數(shù)，1s；Q—房間通風(fēng)量，m3s；V—房間體積，m3；Li—i材料的特性面積，m；Cin—從外界進(jìn)入室內(nèi)的VOCs的濃度；Ca0—在τ=0時(shí)刻房間的VOCs濃度，㎎m3；Qdo—通過門進(jìn)入房間的風(fēng)量，若風(fēng)通過門滲出房間，則取值為0，m3s；Qwindow—通過窗進(jìn)入房間的風(fēng)量，若風(fēng)通過窗滲出房間，則取值為0，m3s；Qinlet—通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入房間的風(fēng)量，m3s。3.3初始條件和邊界條件3.3.1初始條件①在材料i內(nèi)部：Ci(

8、xτ)=Ci0(x)，0≤x≤L，τ=0②材料i表面：Cis(0)=Ci0(x)式中:Ci0(x)—第i種建筑材料內(nèi)部VOCs在τ=0時(shí)刻的濃度分布，㎎m3；Ci0—第i種建筑材料表面空氣側(cè)VOCs在τ=0的濃度分布，㎎m3。3.3.2邊界條件①材料i底部與地面接觸，沒有質(zhì)量的傳遞，從而有：i00(x)C|xiDx??????（6）②i材料與空氣界面，這是第三類邊界條件，如下：，iaiC(x)(C()C())|LxiiiDhxm????

9、?????s?a00aC()|C????（7）3.3.3有研究資料表明，對(duì)于由兩層或多層均勻介質(zhì)所組成的建筑材料，每一層均服從方程：iiijj()D(x)xCCxx??????????（）（8）式中:xj—坐標(biāo)（j=1，2，3），其他符號(hào)含義同上。3.4空氣中VOCs傳質(zhì)系數(shù)根據(jù)現(xiàn)有傳質(zhì)理論，在材料表面，各準(zhǔn)則數(shù)有如下的關(guān)系[1314]：(1)層流：（Re＜500000），13120.664ScReSh?(2)紊流：（Re＞500000