我们生活中常用的空调,实际上是一种空气调节装置,主要调节空气的“四度”:温度、湿度、流动速度和洁净度,其中最容易被人们忽略的洁净度指标,随着人们对生活质量的要求的提高,也越发受到人们的重视。“健康空调”也成为广大暖通空调工程技术人员关注的新热点。研究室内空气的洁净度指标,还得从分析室内空气的污染入手。
室内空气污染不仅破坏人们的工作和生活环境,而且直接威胁着人们的身体健康。世界卫生组织证实,因室内空气污染造成的疾病,是室外的5倍以上。这主要是因为:第一,人们每天大约有80%以上的时间是在室内度过的,所呼吸的空气主要来自于室内,与室内污染物接触的机会和时间均多于室外。第二,室内污染物的来源和种类日趋增多,造成室内空气污染程度在室外空气污染的基础上更加重了一层。第三,为了节约能源,现代建筑物密闭化程度增加,由于其中央空调换气设施不完善,致使室内污染物不能及时排出室外,造成室内空气质量的恶化。
一、室内空气的污染
室内空气污染包括物理、化学、生物和放射性污染,来源于室内和室外两部分。室内来源主要有消费品和化学品的使用、建筑和装饰材料以及个人活动。室内主要污染物发生源及其有害性见表1。
表1室内主要污染物发生源及其有害性
污染物发生源有害性
CO、NO2、SO2、可吸入颗粒物、多环芳烃等各种燃料燃烧、烹调油烟及吸烟引起新陈代谢紊乱,刺激眼、鼻等
甲醛和挥发性有机化合物(VOCs)、氡及其子体建筑、装饰材料、家具和家用化学品刺激气管,引起皮炎、肺水肿等
CO2、氨类化合物、硫化氢等内源性化学污染物人体呼出气、汗液、大小便CO2浓度过高会使人感觉不适;过量的氨对眼睛、呼吸道和皮肤产生刺激等
苯、甲苯、苯乙烯、氯仿等外源性污染物人体呼出气刺激呼吸道,损伤中枢神经系统及引起黏膜刺激等
流感病毒、结核杆菌、链球菌等生物污染物咳嗽、打喷嚏导致各种疾病的传染等
床褥、地毯中孳生的尘螨等生物性污染物室内用具损伤人体呼吸道,降低人体免疫功能等
室外来源主要有:室外空气中的各种污染物,包括工业废气和汽车尾气通过门窗、孔隙等进入室内;人为带入室内的污染物,如干洗后带回家的衣服,可释放出残留的干洗剂四氯乙烯和三氯乙烯;将工作服带回家中,可使工作环境中的苯进入室内等。
这些污染物虽为微量,有时却会造成对人体健康或正常工作与生活的危害。这些问题都属于室内空气的净化和质量控制范畴。一般来说,良好的室内空气质量应该是:空气中没有已知的污染物达到公认的权威机构所确定的有害物质浓度指标,并且处于该空气中的绝大多数人对此表示满意。
二、室内空气的净化标准及方法
为除去空气中的污染物质,控制室内或空间内的空气洁净度达到要求,除了可增大空调系统的新风比,加大新风量之外,必须采用空气净化设备对室内空气进行净化处理。根据生产要求和人们工作生活的要求,通常将空气净化分为三类:
一般净化:只要求一般净化处理,无确定的控制指标要求;
中级净化:对空气中悬浮微粒的质量浓度有一定的要求,例如在大型公共场所建筑物内,空气中的悬浮微粒的质量浓度≤0.15mg/m3;
超净净化:对空气中的悬浮微粒的大小和数量均有严格要求。
目前暖通制冷领域对空气进行净化处理的方法主要是活性炭吸附法。
活性炭是硬质植物和果核经过加工活化后,炭的内部形成极小的非封闭孔隙,具有极强的吸附能力。活性炭吸附法主要就是利用活性炭的吸附能力制成活性炭吸附器(图1),吸附室内空气中的一些有害气体和蒸气,达到提高空气质量的目的。活性炭的吸附量有一定的限度,当吸附量接近饱和值时,其吸附能力明显下降,这时需要更换已吸附饱和的活性炭或对其进行再生。
现行使用的空气净化设备,绝大多数采用活性炭吸附器和滤纸式过滤网对空气进行净化。但是活性炭只能吸附有害的化学气体,过滤网只能除去空气中较大的悬浮颗粒,有一定的局限性。
要彻底改善空气质量,消除空气中的各种主要污染物,单靠活性炭吸附器和过滤网是远远不够的。本文作者经过研究和实践,提出一种科学有效的空气净化方案和“健康空调”的新模型:
对于化学气体污染,采用活性炭吸附器进行处理,去除了室内空气中由装修材料等释放出的甲醛、苯、二手烟和室外进来的化学气体,达到了物理除毒的效果。
对于空气中悬浮的较大颗粒(30μm),采用滤纸式过滤网进行处理,使用较为简易的方法,对空气中的悬浮颗粒进行初过滤,滤去了沙尘,减轻了静电除尘器的压力。
对于空气中的烟雾、微尘和细菌,采用静电除尘器进行处理。空气中危害最大的是小于2.5μm的粉尘,它们可以直接进入人的血液和细胞,静电除尘器可以吸附小至0.1μm的微尘,大大降低室内空气悬浮微粒的质量浓度,并将吸附的病菌用6000～12000V(电流极低)静电瞬间杀灭,防止疾病的传播。
采用负离子发生器,使室内空气离子化。科学研究结果表明,负离子对人体有良好的生理作用,包括可降低血压,对神经系统有镇静作用,可消除疲劳等。增加室内空气中的负离子浓度,可以采用人工产生负离子的方法,利用电晕放电,紫外线照射或利用放射性物质使空气电离,达到改善空气质量的目的。负离子发生器就是利用类似于静电集尘器的原理,使负离子不在短时间内被中和,通过空调风机使空气中的负离子密度增加。
通过在一般的家用空调中加装以上提到的活性炭吸附器、滤纸式过滤网、静电除尘器和负离子发生器,可以对室内空气中的化学、物理类污染物进行有效的净化,提高空气质量,成为一台名副其实的“健康空调”。
随着研究的深入,新型空气净化技术,如电解水技术、净离子群离子技术、动态净化技术等,均可应用于家用空调器的升级改造,使家用空调器真正实现对室内空气的全方位调节。
(作者单位:广东省广州市机电高级技工学校)