随着近几年雾霾天气越来越多,新风系统也越来越多的进入了普通人的视野中,有人说新风系统没用,对室内空气净化没有多大作用,有的说新风系统是当今室内装修的必备电器。比较公正的说,新风无论在雾霾情况下还是在外界空气好的情况下都对室内空气的净化起到了很大的净化室内空气的作用。那么新风系统是如何净化空气的呢?
首先我们要了解下室内的主要空气污染有哪些?
室内空气污染物是指可以长期在空气中存在,对人体有害的物质。空气质量系统的目的就是为了降低室内空气污染物(包括湿度、干燥)的浓度。室内空气污染来自室内或室外,其污染特征可以是连续发生的,或是短时发生的。
以下室内空气污染物都是物质,而且相互之间无化学反应独立存在,因此各种污染物的浓度可用同样的数学模型所表示。
分子态污染物:如CO2,甲醛、苯等,其特点是大小为纳米级,分子自由运动与扩散。这些污染物主要在室内产生,被排出室外或被吸附净化器去除;
颗粒态污染物:根据大小分为可悬浮颗粒物、PM10、PM2.5等,大小为μm级,可在空气中悬浮存在,在无气流情况下,大颗粒沉降到地面速度快,小颗粒慢。一旦气流增加,颗粒物还会从地面上被吹起来,而PM2.5沉降速度极低,主要产生于室外,被高效过滤器去除;
细菌和病毒:大小在μm级,靠吸附颗粒物中的营养成分成活,成活率与湿度关系很大。可以通过高效过滤器的方法去除大部分细菌和病毒;
水分(水蒸汽):尺寸大小为纳米级。冬季室内采暖时,空气中需要含很多的水分才能达到舒适,而室外空气中含水分较少。室内外通风换气(自然通风和机械通风),会造成水分流失。夏季空调时,情况相反。其计算模型与室外污染情况相同。
连续污染的例子:人呼吸CO2,装修材料和家具释放甲醛,苯和TVOC等;
短时污染的例子:吸烟,房间长时间没通风形成的高污染浓度,扫地和做饭等;
室外污染的例子:灰霾天气,PM2.5超标天气,汽车尾气和周围工厂或垃圾场污染气味。
空气质量研究的基础是“物质守恒”,也就是室内污染物质从固体或液体物质中进入空气中;或者通过通风换气与室外空气交流。
室内污染物总量 = 室内空气体积*室内污染浓度 =(室外进入污染物量 + 室内释放的污染物量)- (向室外排出污染物量 + 室内过滤净化污染物量)
从上面的分析可以看出,有两种污染来源:室外进入和室内释放;同时也有两种处理方式:向室外排出和室内过滤净化。前者能力大于后者时,室内污染浓度就会增加;后者能力大于前者时,室内污染浓度就会下降;前者等于后者时,室内污染浓度不变。由于污染处理能力与空气污染浓度有关,因此要保证室内空气质量指标,就要计算在该指标时的排污能力,并确认该能力大于污染产生能力。而仅仅确定排污能力是不能保证室内空气质量指标的。
当室外空气质量很好时,可以用来排出室内连续或短期污染。当用于排出连续污染(人呼吸产生CO2和装修产生的甲醛等),经过一定时间(大于3/n小时)后室内污染浓度会达到稳定,其稳定浓度只与污染释放量和通风换气量有关,而不与时间有关。
排污:系统利用进风和排风的浓度差,用室外低污染浓度的空气,排出室内空气中积聚的二氧化碳、甲醛等气态污染物。排除量大于释放量时,室内污染浓度降低。
垂直轴为污染浓度,水平轴为时间和换气次数的乘积。浓度随着乘积的增加而升高。换个角度说,长时间低换气次数和短时间高换气次数升高浓度的情况是一样的。
从曲线可以看出,浓度最后趋向于一个稳定浓度M/G。要降低稳定浓度,可以有四种方法,一是降低污染释放量M;二是通过使用净化器(去除污染量为M1)来降低实际M值(M-M1);三是增加通风换气量G;四是通过使用高效通风(ε>1)相当于增加实际G值(ε*G)。
当室内由于生活产生短时污染浓度大幅度升高时,通风换气可以降低污染浓度。污染消失时间约为3/n 小时。
垂直轴为污染浓度,水平轴为时间和换气次数的乘积。浓度随着乘积的增加而降低。换个角度说,长时间低换气次数和短时间高换气次数降低浓度的情况是一样的。从污染释放停止时开始计时。时间为0时,污染浓度最大,然后逐步降低,最后趋向于0。加大通风换气次数可以缩短污染小时时间。
过滤净化除污
过滤净化:当室外污染物浓度较高,或排除量低于污染释量时,室内污染浓度升高。这时就要使用过滤净化功能。依靠过滤和吸附(物理或化学)装置中的滤料可以把通过的空气中的颗粒物、化学性污染物等去除掉。过滤净化的原理是,当含有颗粒物或化学污染物的空气通过装置时,有η%的污染物被装置截留住,也就是进入装置的浓度为C,而出装置的浓度为C*(1-η),被清除的污染物为G1*C*η,G1为过滤净化风量,在瑞芬德系统该风量近似等于通风换气量G。这样室内空气循环处理,降低室内污染浓度,保证室内空气质量。
由于存在自然通风,即使机械通风停止,室外的PM2.5、汽车尾气等污染还是会进入室内,而且随着时间的增长,室内空气污染浓度会逐步升高。当室内浓度超过空气质量指标时,就需要采用过滤净化功能来降低污染浓度。
当室外污染浓度高于室内污染浓度,且室内污染浓度超标时,应停止室外空气进入,并对室内空气进行过滤和净化处理,降低室内污染浓度。
如果在机械通风系统的进风管道上使用采用过滤净化器,可以减少进入室内污染物的速度,但由于自然通风同时存在,因此即使提高过滤净化器的精度,可能还是无法保持室内污染指标达标。
在室外污染浓度稳定C1的情况下,通风换气量G时,过滤净化效率η,相当于单位时间产生污染量为 G* C1*(1-η)+ G0* C1,其中G0为自然通风量,相当长时间后,室内污染浓度稳定为C1*(1-η+ G0/G)。在室外污染不严重,污染时间持续较短的情况下,上述浓度会低于标准,但在室外空气超标严重,持续时间很长的情况下,室内空气也会超标。
在室外严重污染时,不运行机械通风而只有自然通风,室内具有过滤净化能力G1* C*η1,其中G1为过滤净化循环风量, C为标准浓度,η1为过滤净化率。如要求保证室内空气不超标,需要过滤净化能力G1* C*η1大于污染进入量G0* C1。
对于空气含水量而言,其原理也是一样的。如果没有足够的加湿和除湿能力,由于通风换气的存在室内是无法保证舒适湿度的。