浅谈净化室内空气的方法

何 花

(广东省建筑设计研究院，广州510370)

0 引言

随着人们生活水平的提高，人们越来越注重家居和工作环境的改善，大量采用美化装饰材料、家具和电子设备。装饰材料和家具会释放对人体有害的有机挥发性气体；电脑等现代化办公设备在使用过程中会产生电磁辐射及电离辐射等，造成空气污染物的复杂化学反应，进而产生大量的有机污染物，对人们的身体健康造成不良的影响。人们每天大约有80%的时间在各种室内度过，由建筑装修、家具电子及设备等造成的室内环境污染，已成为影响人们健康的“隐形”杀手，如何改善室内空气品质是暖通空调设计师在工程设计时要考虑的问题。

1 室内空气污染物的分类及对人体的危害

室内空气中的污染物多种多样，我们必须了解清楚它们的来源和形态，才能选择更有效的净化方式来净化空气。室内空气污染物主要分为以下三类：

(1)可吸入颗粒物——粉尘、烟雾、花粉等，污染源为燃料燃烧、吸烟、发烟蚊香、室内清洁等；可吸入颗粒物主要影响人体呼吸系统和消化系统。

(2)菌类微生物——细菌、霉菌和病毒等，污染源为空调器、加湿器、家禽、不清洁的地毯等；菌类微生物是导致传染性疾病的发病根源。

(3)挥发性有机物——甲醛、苯等。污染源为涂料、油漆、人造板及其制品、化纤地毯等；甲醛主要通过呼吸、食道、皮肤吸收进入体内而引起不适，对粘膜、上呼吸道、眼睛和皮肤有强烈刺激性。苯系物对人体的影响轻度表现为对眼睛、鼻和咽喉部位的刺激，严重可致中毒。甲醛和苯系物已被世界卫生组织确定为致癌物质[1]。

世界卫生组织公布的《2002年世界卫生报告》中明确将室内污染列为人类健康的十大威胁。来自中国标准化委员会中国青少年卫生健康指导中心的调查：中国每年有220万青少年死于因室内空气污染引发的呼吸系统疾病，其中100万是5岁以下的幼儿[2]。严重的室内环境污染不仅给人们健康造成损失，而且造成了巨大的经济损失，人类正面临“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”之后，以“室内空气污染”为特点的第三次环境污染时期[3]。

2 传统室内空气净化的技术

为了避免这些污染带来的危害，人们一直以来都在寻找各种不同的净化技术来改善室内空气的质量，传统常见的室内空气净化技术大致分为四类：

(1)稀释法

对于普通楼房可以选择通过打开窗户保持通风来避免污染物聚集室内。但越来越多的现代化建筑取代了旧式房屋，为了节约空调能耗，现代建筑物外墙上可开启的窗户越来越少，因此这种开窗稀释的方法已不能有效的运用，此时通过配置中央空调的新风系统来实现向密闭空间持续补充新鲜空气以稀释室内气味和污染物，可惜有限的新风对室内空气品质的提升起不到太大的作用。

(2)过滤法

这类净化方式主要是在机械通风的系统上增加过滤器(分初效、中效、亚高效、高效等过滤器)，利用风机的动力让污染空气通过过滤器，空气被净化后再送到工作场所。过滤器的作用是截留部分颗粒物、微生物等空气污染物；这种过滤方法初投资较低，过滤效果稳定可靠，但存在着过滤效率和阻力的矛盾，需要定期清洗或更换，维护困难，运行成本较高。

(3)吸附法

这类净化方式主要是在净化器内装有吸附剂，使用时将污染空气通过吸附剂层(例如活性炭、沸石、硅胶等)，污染物被吸附在吸附剂上而达到净化空气的目的。吸附剂可有效去除空气中大多数的有机污染物和放射性气体氡，但是对无机污染物的去除效果不好[2]，而且吸附剂很难再生利用，需定期更换，运行成本较高。

(4)消除法

消除法主要有紫外线灭菌和臭氧灭菌等，对空气净化起到更直接的效果。例如紫外线杀菌灯，直接照射空气达到杀灭细菌的目的；臭氧系统能够有效减少异味、杀灭微生物；但这些净化方式都无法满足有人环境下的及时性杀菌保护，所以通常运用在无人环境或工业厂房等区域。即使紫外线杀菌灯可装在回风管道内，由于紫外线的穿透能力很弱，在空调系统中使用一段时间后，如果灯的表面蒙尘将严重影响灭菌效果[2]。

图1中颜色越深说明所占在比例越大，总体上看，中考题所涉及的内容知识比PISA题多，且两者在偏重上有所差异.中考题注重运算的回忆和执行程序认知，几何概念、三角几何的推理证明，基础代数、函数的执行程序认知，较少有涉及到联系实际认知，而PISA题非常注重对数据统计知识的执行程序认知的考察，并且有涉及到解决非常规问题认知，几何概念也有涉及到建立联系认知.

3 新型室内空气净化的技术

传统的室内空气净化技术无法适应目前复杂而又特殊的室内空气污染的特点，这就需要针对室内空气污染的特性，研究出适于室内使用的空气净化技术，而不能简单地引用工业领域针对短时间高强度污染的净化手段。当前国内民用建筑工程中应用较广泛的几种新技术有：纳米光触媒技术、光氢离子化技术、高压静电滤尘技术等。

(1)纳米光触媒技术：

光触媒是光+触媒(催化剂)的合成词。光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称。光触媒在紫外线的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳，因而具有较强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。这种净化方式的优点是初投资低、能耗低、操作简单、维护费用低。缺点是还存在反应速度慢的问题，而且由于二氧化钛泡沫是用嵌入的方式粘附在金属镍网上的，长期使用或金属镍网需要清洁时，二氧化钛泡沫容易脱落，影响净化效果。

(2)光氢离子化技术：

常温常压下，在宽光谱紫外线与多种稀有金属(钛、铑、铜、银等)催化剂的作用下产生包括氧化氢离子、羟基离子、超氧离子及纯态负离子等在内的净化因子，能够主动迅速杀灭空气中超过90%的细菌、病毒、和霉菌；可以分解甲醛、苯和总挥发性有机化合物(TVOC)；消除异味及空气中的悬浮颗粒物。这种净化方式是在不对人体及环境造成影响的前提下，提高空气本身的自净能力，在动态环境下处理空气污染问题。这类净化设备的优点是对消除有害气体特别是致癌物甲醛、苯有很高的净化效率。缺点是初投资很高，会产生少量臭氧，需控制臭氧的浓度在国标允许的浓度范围里。

(3)高压静电滤尘技术：

通过让污浊的空气经过高压电离区，使空气中颗粒物、微生物等污染物带上正电荷，在经过集尘室时被吸附在集尘板上，达到从气流中分离的效果。这种净化方式的优点是除尘效率高，对细菌有一定去除作用，装置阻力小，运行能耗费用较低，特别适合空气中颗粒物多的地方。缺点是高压静电滤尘技术有可能产生臭氧，现场安装过程容易存在泄漏；需经常清洗集尘板，初投资较贵。

图1 室内温度变化图(1)

4 实验案例

测试实验：

新装修的公寓面积约为80平方米，测试时房间的门、外窗关闭，房间天花内安装了一台320CMH的新风机。根据光氢离子净化装置产品的技术要求，每套净化装置可服务的房间面积约为40～50平方米，因此我们在新风机的送风总管内安装了两套光氢离子净化装置。光氢离子净化装置在工作时所产生的动态净化因子被新风机吹送到室内各个区域，从而分解空气中的有害物质。测试前室内空气中甲醛浓度为0.130mg/m3，测试过程中甲醛浓度最高值曾达0.150mg/m3,《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB50325-2001(2006版)中规定：I类民用建筑工程(住宅、公寓)室内的甲醛浓度为不大于0.08mg/m3。

2012年10月23日 12∶00-2012年10月26日24∶00(共84小时)为新风机及净化装置运行时间；房间的温度值及甲醛浓度值每间隔10分钟采样一次；提取室内甲醛浓度值的感应探头(1个)安装在室内其中一面内墙的中部。

图1至图4为室内温度变化图：从图中可看出，前三天室温变化趋势基本相似，第四天整体室温较之前略有下降。因为室内的新风机采用的是直接取室外新风的送风机，因此室内温度的变化与室外的温度变化有关。

图2 室内温度变化图(2)

图3 室内温度变化图(3)

图4 室内温度变化图(4)

图5 室内温度变化图(5)

图6 室内温度变化图(6)

图7 室内温度变化图(7)

图8 室内温度变化图(8)

图5至图8为室内甲醛浓度变化图：从图中可看出，设备在运行13小时后(即24日01∶00)，在净化设备所产生的动态净化因子的作用下，室内甲醛浓度逐渐降到国标允许的浓度0.08mg/m3以下，并持续保持到第二天(即24日)的13∶00时；当设备运行77小时后，室内甲醛浓度值逐渐稳定在国标允许的浓度0.08mg/m3以下，一直保持到测试结束。

总结：分析图1至图8中的数据可知，前77小时甲醛浓度值的变化趋势与室温变化趋势基本一致，符合甲醛与气温的正比关系，即温度高时甲醛挥发得快，甲醛的释放量就多；温度低时甲醛挥发得慢，甲醛的释放量就少[4]。77小时之后甲醛浓度值逐渐稳定在国标允许的浓度0.08mg/m3以下，说明光氢离子化技术对于轻度污染的室内环境治理效果明显，实用性强。

5 建议与结语

每一种类型的净化技术都各有优劣，各自的优势在对应的环境下使用会更为突出。对于大型的交通枢纽站——机场、地铁、公交车站，由于周边环境大颗粒尘埃较多，这种建筑的新风系统应该选择除尘效率高的净化设备例如高压静电除尘设备。对于医院建筑，人多密集并携带各种病菌，这种建筑则倾向于选择有灭菌功效的净化设备例如纳米光触媒设备；对于装修豪华的建筑，污染问题以有害挥发性有机物为主，那就应该首选有分解有害气体能力的净化设备例如光氢离子设备。由于室内空气成分复杂，室外雾霾越来越严重，单一某种空气净化技术很难全部净化干净，这个时候可以选择多功能空气净化设备，比如将高压静电除尘技术与光氢离子技术组合协同作用。

我们在寻求更有效的室内净化技术的同时，更多的需要从室内装修材料、家具等的相关标准的编制入手，结合国情，建立良好的环保意识和习惯，让居住环境不断地优化，达到可持续发展的理想状态。

[1] 王璐，贾金平.室内空气中化学污染物的控制措施探讨[J].绿色科技，2013,(5)：216

[2] 王志超，邓高峰，王志勇，等. 建筑室内污染物控制技术研究[J].建筑科学,2013,10(29):63-69

[3] 朱天乐.室内空气污染控制[M].北京：化学工业出版社，2003

[4] 苏海涛，阎丽娜，董杨.室内空气甲醛污染现状及原因分析[J].中国卫生工程学，2012,12(11)：512-514