新风系统运行下教室内空气质量检测研究

岳茂增 凡书杰 陈宝君 宋玉峰 王晓丹 曹峻 刘萌萌

【摘 要】本文分析研究了中小学教室在安装运行新风系统后，教室内空气质量的净化改善效果，总结思考了实际检测过程中发现的影响因素，重点关注新风系统在降低室内PM2.5和CO2浓度方面的作用，综合考虑新风量、噪声等指标，对学校教室等人员集中场所的新风系统安装选型有一定的参考作用。

【关键词】新风系统;教室空气质量;PM2.5;二氧化碳;甲醛

中图分类号： X513;X831 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）08-0111-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.047

【Abstract】This paper analyzes and studies the effect of air quality purification and improvement in primary and middle school classrooms after installing and running the new wind system，and summarizes and considers the influencing factors found in the actual testing process.The focus is on the role of the new wind system in reducing indoor PM2.5 and CO2 concentrations.Comprehensive consideration of new wind volume，noise and other indicators has a certain reference role for the installation and selection of new wind systems in school classrooms and other places of concentration.

【Key words】Air quality;PM2.5;Carbon dioxide;Formaldehyde in classroom of new wind system

0 引言

秋冬时节，北方地区雾霾天气多发，环境空气处于不同程度污染状态，通常表现为可吸入颗粒物PM10和細颗粒物PM2.5数值较高，尤其PM2.5对人体健康的危害使人们越发关注。PM2.5具有粒径小、比表面积大、活性强、易附带重金属和微生物等有毒有害物质的特点。颗粒物直径越小，进入呼吸道的部位越深，PM10通常沉积在上呼吸道，而PM2.5可深入到细支气管和肺泡，直接影响呼吸系统器官功能，使人体容易处在缺氧状态。

中小学教室在上课时间内人员比较密集，空间相对封闭，很难实现足量自然通风，通常一节课下来，CO2浓度能达到3000ppm以上，使人感觉瞌睡、注意力不集中，影响学生的身心健康和学习效率[2]。即使有意识开门窗自然通风来降低教室内CO2浓度，遇到室外雾霾污染天气时，开窗通风又会产生PM2.5污染问题，同时寒冷天气开窗通风还会影响室内采暖。

2017年，济南市部分地区在幼儿园和中小学校推行安装新风系统，极大地提高了教室空气质量，学生学习环境得以明显改善。通过安装新风系统，即使处在雾霾或污染天气，室外空气也可以经过新风设备的净化作用，变身洁净新鲜空气引入室内，既能使教室内PM2.5远低于室外，又能降低教室内的二氧化碳和装修污染物浓度，实现教室空气质量的优化提高[3]。本文总结在济南地区部分已安装新风系统学校教室的检测经历，对新风系统正常运行状态下教室内PM2.5、CO2、臭氧、室内温度、噪声等技术指标进行了研究分析。与此同时，初步的检测研究还发现新风系统也能明显降低新建或新装修教室的室内空气中甲醛、苯、甲苯、二甲苯、总挥发性有机物TVOC等有害化学物质的浓度水平。

1 新风系统对教室内PM2.5净化效果分析

常见新风系统一般采用过滤式原理，受气流速率和净化率控制，室外空气中颗粒物的浓度影响着通过净化元件后新鲜空气的PM2.5数值。我们抽取了在重度污染和轻度污染两种天气下教室内PM2.5的检测数据进行了对比分析，发现同种型号同等风量的新风系统，室外环境中PM2.5浓度差别较大时，室内净化效果是有差异的，不同型号和风量的新风系统呈现同样的规律，所以室外环境因素在新风系统效果评判中是必须考虑的。具体数据见下表。

2 新风系统在降低教室内二氧化碳浓度方面的作用

在中小学教室中，往往学生人数较多，人均室内空间远低于居住环境或办公环境，人员密集导致的二氧化碳浓度升高很容易使人感觉身体不适，新风系统很好的解决了这一问题。下图直观的反映了在降低教室内二氧化碳浓度方面的作用。

3 新风系统可减少教室装修污染物

我们对某新建教室的室内空气进行了采样检测，不开新风系统，门窗关闭1小时，甲醛浓度为：0.064mg/m3，苯浓度为：0.008mg/m3，甲苯浓度为：0.022mg/m3，二甲苯浓度为：0.036mg/m3，总挥发性有机物TVOC浓度为：0.428mg/m3。保持门窗关闭，新风系统运行30分钟后采样，检测结果为：甲醛0.031mg/m3， 苯浓度为：0.005mg/m3，甲苯浓度为：0.009mg/m3，二甲苯浓度为：0.015mg/m3，总挥发性有机物TVOC浓度为：0.172mg/m3。对比发现，新风系统在降低室内装修有害物质方面的作用是很明显的。

4 学校教室新风系统采购选型的思考

中小学校的教室面积一般在50-70m2之间，学生人数多在40-60之间，人员密集，人均面积较小。由于新风系统在降低室内PM2.5方面效果明显，所以应重点考虑新风系统在降低二氧化碳浓度方面的作用。新风量大小对室内二氧化碳浓度起到关键作用，检测发现，小学教室宜安装新风量至少800m3/h以上的新风系统，初中教室新风量至少1000m3/h，如此才能有效地降低教室内二氧化碳浓度。在噪声可接收范围内，新风量越大，室内空气净化效果越好，新风量1200m3/h的小学教室和1600m3/h的初中教室，教室空气净化效果较好。鉴于新风量与噪声成正比，噪声大小也是制约新风系统选型的重要指标。选择大风量的新风系统，运行噪声必然较大，反而不利于教室学习环境，因此，拟安装大风量新风系统的教室，最好将风机主机安装于走廊等室外位置，并合理设计教室内新风管和回风管的走向和风口，这样可以减小新风量越大噪声越大的矛盾问题。

5 新风系统技术发展方向

在学校教室、商场、健身馆、影剧院等人员密集的公共场所，安装的新风系统只有新风量足够大才能满足改善室内空气质量的要求，但目前技术的局限性在于新风量越大，会导致运行噪声越大，主风机体积和重量也越大，产生噪声污染和安装安全等新问题。面对上述技术难题，新风系统生产企业应加大创新研发投入，在符合新风量使用要求的条件下，降低风机运行噪声和振动，同时也要尽量减小风机主机体积和重量，以便于提高吊顶安装或挂壁安装的结构安全，减少立柜式新风机的占用面积和空间。对于寒冷季节新风系统影响室内采暖温度问题，提高热回收效率也是大风量新风系统亟需解决的难题。