空气净化器对室内细颗粒净化效果的实验研究

李国建 袁倩、2 刘聪 何宇航

1 浙江理工大学建筑工程学院2 中国新型建材设计研究院有限公司

0 引言

室内空间是人们停留时间最长的场所，颗粒物作为影响室内空气质量的重要因素之一[1]，对人员身体健康有着重要的影响。室内颗粒物源于室外渗透及室内颗粒源散发，室外渗透能通过加强建筑密闭性来阻挡，但室内原有颗粒及颗粒源的散发无法避免。办公环境内细颗粒源主要为人员与办公设备，产生颗粒的办公设备主要是打印机和复印机[2-4]，据中关村在线的ZDC 调查数据显示，94.1%的参与调查者表示自己在工作或者平时的生活中有机会接触打印机，且研究[5-7]表明打印机产生的颗粒物主要为微细颗粒，极易进入人体，激光打印机在工作释放出的细微颗粒被人体吸入时可以渗透肺部，轻者引发各种呼吸类炎症，重者可以诱发心血管疾病甚至癌症[8]。此外，大量调查研究表明，长期暴露在打印机颗粒下对人员身体有着很大的影响[9-10]。

目前办公建筑中使用的中央空调或分体式空调，主要在于对室内温度的调节，忽视了对颗粒的处理，考虑到成本和可利用程度等因素，直接使用空气净化器比更换或改装现有空调设备更加经济合理，所以本文针对空气净化器在室内的使用进行了实验研究。

空气净化器作为一种主动式的净化技术，对室内污染物有很好的净化效果。在实际使用中，空气净化器对室内细颗粒的净化效果不仅与自身的过滤效率有关，还与室内粒子随循环风进入到净化器中的份额有关。而进入净化器中的颗粒份额取决于室内气流组织和室内污染情况，故空气净化器对房间空气品质的改善不仅与净化器本身性能有关，还与其使用情况相关。本文主要从空气净化器的使用情况着手，对空气净化器在办公室内的使用进行了测试，对比不同情况下空气净化器对细颗粒物的净化效果，分析如何使空气净化器更高效地达到净化目的。

1 实验对象

选取某一实际两人办公房间进行测试，办公室布局如图1 所示。房间内部尺寸为6.6 m× 3.6 m× 3 m，房间有两张办公桌，打印机摆放在办公桌中间，房间顶部有两台吊扇。

图1 办公室布局图

室内常用的空气净化器分为落地式与壁挂式两种，考虑到室内布局，分别对落地式与壁挂式两种净化器进行了分析，设置了如图2 所示4 种空气净化器的位置，A、B 为落地式净化器摆放位置，C、D 为壁挂式净化器安装位置，在空气净化器运行时对室内人员呼吸区如图3 所示a、b 两点的细颗粒浓度进行实测。

图2 空气净化器位置

图3 测试点位置

落地式空气净化器如图 4 所示，尺寸为 0.3 m×0.4 m×0 .5 m，上送侧回，空气净化器以中强档模式运行时风量为360 m3/ h，为该办公室内允许的净化器最大风量，净化器送风口为 0.4 m×0 .1 m，送风速度2.5 m/s，壁挂式空气净化器的尺寸为 0.66 m×0 .18 m×0.22 m，下送上回，壁挂高度 2.2 m，其主要运行参数（送风口大小、送风速度）与落地式空气净化器一致。使用手持式PM2.5 检测仪进行颗粒浓度测试。

图4 落地式空气净化器

2 实验步骤

1）对房间进行打扫净化。为避免室内地面或壁面扬尘影响实验结果，在初始场设置之前尽量将室内营造成一个洁净室。打扫房间后封闭门窗，室内无颗粒散发源，将空气净化器置于房间中部进行室内净化，当室内细颗粒浓度降低到某一值且稳定不变时关闭空气净化器。

2）进行初始颗粒场设置。世界卫生组织标准中PM2.5 年与日平均浓度限值分别设定为 35 μg/m3和75 μg/m3，为使室内 PM2.5 浓度符合标准规定值，当 PM2.5 浓度达到75 μg/m3时需采取净化措施，即室内细颗粒浓度达到75 μg/m3时开启空气净化器，由此实验将室内初始细颗粒浓度控制在75 μg/m3。在房间中部点燃蚊香，开启风扇（使室内颗粒浓度场尽量均匀），15 分钟后熄灭蚊香，停止风扇，静待五分钟使室内细颗粒浓度场稳定在75 μg/m3左右。

3）打印机关闭的情况下，记录空气净化器在如图2 所示不同位置下运行时人员呼吸区细颗粒的浓度变化。打印机处于关闭状态，在室内初始场设置完成的基础上，将空气净化器置于 A 处运行，以空气净化器开启时刻起，每五分钟记录一次 a、b 两点的 PM2.5 数值，得到空气净化器在 A 处时a、b 两点的细颗粒浓度随净化时间的变化情况。同以上操作，分别得到空气净化器在其余3 处时a、b 两点的细颗粒浓度随净化时间的变化情况。

4）打印机运行的情况下，记录空气净化器在如图2 所示不同位置下运行时人员呼吸区细颗粒的浓度变化。在室内初始场设置完成的基础上，将空气净化器置于 A 处，同时开启打印机与空气净化器，以空气净化器开启时刻起，每五分钟记录一次 a、b 两点的PM2.5 数值，得到空气净化器在 A 处时 a、b 两点的细颗粒浓度随净化时间的变化情况。同以上操作，分别得到空气净化器在其余3 处时a、b 两点的细颗粒浓度随净化时间的变化情况。

3 实验结果

由以上实验得到不同情况下 a、b 两点的浓度如表1、2 所示：

表1 打印机关闭下空气净化器在不同位置下测试点的浓度/μg/m3

表2 打印机运行下空气净化器在不同位置下测试点的浓度/μg/m3

由以上实验数据，绘制图 5、6 所示打印机不同工作状态下室内人员呼吸区细颗粒浓度随净化时间的变化曲线图，计算得到表 3 所示净化30 min 后细颗粒浓度的下降率。

图5 打印机关闭状态下细颗粒浓度随净化时间的变化曲线图

图6 打印机运行状态下细颗粒浓度随净化时间的变化曲线图

表3 30min 不同工况下颗粒浓度下降情况

由以上颗粒浓度下降曲线图及下降率得出，在打印机关闭下，空气净化器在A 处时细颗粒浓度下降最快，在 D 处下降最慢，按下降率高低顺序排列为 A＞B＞C＞D。在打印机开启下，空气净化器在 A 处时颗粒浓度下降最快，在 D 处下降最慢，按下降率高低顺序排列为A＞C＞B＞D。由此可得，空气净化器在A处最佳，在 D 处最差。

对比表 3 中打印机不同状态下的细颗粒下降率，可知打印机开启时a、b 两点细颗粒下降率均比打印机关闭时低，即在打印机开启时人员呼吸区的细颗粒浓度比打印机关闭时高，可得出打印机工作产生的细颗粒对人员呼吸区域造成了一定的污染。

4 结论

为研究空气净化器对办公环境内细颗粒的净化效果，本文以某实际两人办公室为例，分别对打印机不同工作状态下空气净化器在不同位置时人员呼吸处的细颗粒浓度变化进行了实测，分析人员呼吸处细颗粒浓度的变化情况，得出以下结论：

1）空气净化器在办公桌旁（A 处）对人员呼吸处细颗粒的净化效果最佳，空气净化器在角落处（D 处）对人员呼吸处细颗粒的净化效果最差。

2）当打印机摆放在办公桌上时，打印机工作产生的细颗粒会对人员呼吸区域造成污染。