新风改善室内空气品质的量化与评价研究

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1、新风改善室内空气品质的量化与评价研究王张军，龙恩深(四川大学建筑节能与人居环境研究所，成都610065)旭(同济大学暖通空调＆燃气研究所，上海200092)［摘要］向室内人员提供呼吸代谢必需的新鲜空气且有效控制室内人员的污染暴露水平，达到改善室内空气品质(IAQ)的目的，即为新风第一效应。完整的新风第一效应描述包括入室新风气流的流动特性、新风到达室内任意点的有效量、新风气流稀释运移污染物的能力和污染源强度与分布的影响特性。本文从新风效应发生过程中的质量迁移方面首次提出了新风效应第一因子FFOAE，完成对新风第一效应的量化与评价。应用结果表明，利用FFOA

2、E能够有效揭示在新风改善IAQ的过程中新风气流与污染源各自的影响规律和二者之间的制约关系，识别影响新风改善IAQ效果的主导性因素和提高改善效果的关键策略，并且为新风量指标的合理确定、通风系统设计和优化提供理论指导。［关键词］新风;第一效应;室内空气品质;新风效应第一因子［中图分类号］TU834.3;TU834.3+3［文献标识码］A大小、送风方式、污染源强度与分布条件下将表现出不同的特征，特别是影响新风改善IAQ效果的主要矛盾也将发生变化。因此，新风第一效应的完整刻画需要涵盖新风气流与污染源的各自影响和相互影响3个角度，其量化和评价方法需要能够揭示这种主

3、要矛盾。为了达到这一目标，本文提出新风效应第一因子，以实现从理论的角度为提高新风改善IAQ效果的关键策略制定、合理的新风量指标确定、通风系统设计与优化提供指导。引言新风气流在室内扩散传递过程中，一方面需要为室内人员的呼吸代谢提供必需的新鲜空气;另一方面，需要在有污染源耦合影响的前提下，通过传递作用下的质量迁移来及时排除室内污染物，有效控制室内人员的污染暴露水平，从而达到改善IAQ的目的，即新风第一效应。如何反映新风气流的这些特性?污染物浓度、污染物驻留时间、通风效率、换气效率、相对通风效率、净化流量、送排风贡献率、污染物累积指数、污染物扩散指数、净化效率

4、、空气龄是描述新风气流特性的重要指标和方法［1-7］。此外，为了反映室内污染物的传输结构，我国学者邓启红建立了对流传输过程模拟与可视化方法［8］;为了描述有限时间内送风或污染源对室内空气环境的影响，李先庭提出了送风可及性和污染源可及性概念［9］;为了优化室内污染(VOC)源和人员活动区域分布，张寅平提出了空间流动影响因子概念［10］。可以看到，由于研究的目的和出发点的不同，上述已有研究提出的指标或方法分别从多个侧面实现了对新风第一效应的分析和描述。严格讲，在新风改善IAQ过程中，新风气流所发挥的作用和污染源所产生的影响在不同的新风量01新风效应第一因子的

5、建立新风效应发生过程中的质量迁移(新风第一效应)即是在伴随混合、稀释、置换现象下新风气流与污染物组分在室内的质量传递过程(即物理过程)。根据室内新风效应发生过程中的质量迁移机制，完整的新风第一效应描述应当包括对(A)入室新风气流的流动特性、(B)新风到达室内任意点的有效量、(C)新风气流稀释运移污染物的能力和(D)污染源强度与分布的影响特性的描述，即涵盖入室新风气流、污染源的各自特性及其相互作用关系。入室新风气流信息包括新风量、入室新风品质和室内空气流动方式，而污染源信息涉及源散发强度和分布情况。其中，前3者决定了新风组分的室内传递量和传递时间，再联合后

6、2者共同决定了污染物组分的室内传递量和传递时间。因此，从物理过程方面进行完整的新风效应描述所涉及的4个方［收稿日期］2012-04-30［作者简介］王军(1983-)，博士，博士后［联系方式］wangjunhvac@163.com尽管就室内任意空气微元体的品质而言，“时间是标尺，组分构成是原因”。实际上，组分传递的快慢可以影响室内人员在一定时间段内获得的有效新风量和受到的污染物暴露量。另一方面，室内任意点的空气龄是新风从送风口传递到该点的时间，获得该点在其空气龄时间段内的新风累积量可以同时反映室内新风组分传递量和传递时间信息。假设入室新风为一种标志性气体

7、(标记为COA)，且室内不存在该标志性气体的发生源，则在空气龄时间段内空气微元体中标志性气体累积量为:对这一特点，由根据式(1)和式(2)可以得到室内空间任意点的局部空气新鲜度(LAF，LocalAirFreshness)，且为便于应用引入对数来减小结果的数值变化幅度，即:LAF(x，y，z，t)=tα∫COA(x，y，z，τ)g(x，y，z，τ)dτt－τAlogt∫t－τ［CP(x，y，z，τ)+CB(x，y，z，τ)］g(x，y，z，τ)dτA(3)式中:α为非组分构成因素增加的空气新鲜感修正系数，包括空气焓值水平和空气流动特性(如自然风)的影响。

8、再次，由于LAF反映的是绝对结果，即在新风第一效应不显著的前提下也可以通过增大新