中铁建设集团有限公司 北京
摘要：近几年，随着经济的大发展与科学技术的日益进步，空气的质量确越来越低，各大城市正遭受雾霾天气的严重影响，越来越多的人们开始关注PM2.5。生活在雾霾底下的人们正在寻求各种方法以提高空气品质，减少对人们的身体影响。本文介绍了PM2.5的定义，指出了PM2.5对人体健康不利影响，并通过工程实例，介绍了PM2.5空气净化系统在室内建筑中的应用。
关键词：PM2.5空气净化系统；室内建筑
1 引言
近几年，雾霾天气出现的频率越来越高，PM2.5含量也一次比一次高，特别是工业集中的华北地区，PM2.5含量占到了整个空气悬浮颗粒重量的大半，空气质量已经严重下降。各行各业都开始纷纷关注PM2.5对人类自身健康的影响，国家环保局也出台了多项措施进行大气空气污染的治理。针对这一情况，如何设计一套更加科学合理的防雾霾措施，在雾霾来临之际，提高室内空气品质是暖通空调专业技术人员面临的一个重要课题。
2 PM2.5定义与危害
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。研究表明，PM2.5日平均浓度每增加10ug/m3，呼吸系统疾病的死亡风险就增加0.97%，心血管疾病的死亡风险增加1.22%，心肺疾病死亡率和癌症死亡率分别升高6%和 8%，而且PM2.5浓度升高会对发育期的儿童肺功能有明显影响。流行病学资料显示，生活在污染严重城市的人患肺癌的风险比生活在清洁城市的人高10%—15%。
3 PM2.5室内空气解决方案对比与选择
PM2.5室内空气解决方案主要针对商用及民用建筑，涵盖颗粒物、微生物污染物、气态污染物的控制。按照空气净化原理分，目前市面上主要有物理过滤、静电除尘、高能离子净化这三种方式，这三种方式的净化原理及优缺点对比如表1所示。
4 PM2.5空气净化系统在室内建筑实例中的应用
紫辰院项目位于北京市丰台区西四环卢沟桥乡岳各庄，总建筑面积为221574㎡。由于紫辰院为高档住宅精装工程，户型面积在150~360㎡之间，为满足高端项目对室内空气质量的要求，经过市场调研，建设单位联合科研单位自主研发了一套体积小、价格合理、安装环境适应度高为特点的PM2.5的空气净化设备，可以为家庭提供专业级的空气净化服务。
4.1系统功能及特点
用于本工程的PM2.5空气净化系统的主要净化方式采用物理过滤的方式，在混风段增加了紫外线杀菌消毒设备，在降低室内PM2.5含量的同时，提高室内空气品质。该系统具有如下特点：
（1）降低室内PM2.5。运用负离子技术及多重HEPA过滤器降低室内PM2.5颗粒浓度，并可通过主机设备显现家居环境整体空间的PM2.5净化程度，支持家庭成员在任何WIIFI环境下，利用手机APP检测和控制本设备。
（2）提高室内含氧量并形成微正压。引入约10%新风，确保在设备开机状态下室内空气的含氧量符合身体健康的最佳标准；并可使室内相对与室外形成微正压防止室外污浊空气从门窗缝隙进入室内。
（3）除异味。用户在有需要的情况下可通过开启设备除味功能清除室内异味。
（4）冬季加热。由于冬季室内外温差大，需考虑冬季新风系统不能对室内环境温度产生影响。添加辅助加热功能，降低温差提高舒适度，节约能耗。
（5）节能降耗。运用变频技术，在保证洁净度的前提下最大限度自动调节风量从而提高室内人体的舒适性及最大限度降低设备运行能耗。
（6）远程监控。设备具备远程检测控制功能，可远程开关设备并启动离家杀菌除味模式，最大限度保障用户使用的便利性。
（7）更稳定、更快速有效的净化效果。与目前市场上的室内空气净化机、新风换气机等所有关于空气净化、空气调节家用电器相比，新风智能中央系统具有更有效及更稳定的净化功能。
（8）整体调节居住环境。与单体空气净化设备相比，智能中央系统的净化处理能力和相应处理目标更针对家庭整体环境净化，如同分体空调与中央空调的分别。
（9）运用最精密的操控解决方案。与同类家用整体空气净化处理设备对比，无论是在设备上综合功能、无线物联控制使用，还是在设备综合节能控制方面，智能中央系统都保持了其他设备无法媲美的效果。
4.2 系统工作原理
用于本工程的PM2.5空气净化系统设备设置在衣帽间，各个房间单独设置送风口，回风口设置在衣帽间两侧进行整体回风，为达到好的回风效果，送风口均设置在房间最里侧。
PM2.5空气净化设备机组在机组里共设置初效、中效、高效三级过滤。当净化系统设备启动时，室外新风经风管引至设备机组，设置在新风进口处的板式初效过滤器，先过滤掉室外新风中5μm以上颗粒灰尘及悬浮物，过滤效率达到60%～80%。过滤完的新风与室内回风一起经过设备机组的混风段，混合完的空气再经过设置在动力段的隔板式中效过滤器，过滤掉1～5μm的颗粒灰尘及悬浮物，过滤效率达到75%～85%。此后，过滤的完的空气再经过净风段，经由袋式高效过滤器，高效过滤器采用H13的W型过滤网，过滤掉1μm以下的颗粒灰尘及悬浮物，过滤效率达到90%～99%。经过这三级过滤后，能过滤掉95%以上粒径大于0.5μm以上的颗粒灰尘及悬浮物。PM2.5空气净化设备的工作原理如下图所示：
图1 PM2.5空气新风智能中央净化系统净华原理示意图
图2 PM2.5空气新风智能中央净化机组净化原理图
4.3 系统实时监控设计原理
为达到室内PM2.5实时监控的原则，本系统对PM2.5的监测做了如下设计要求：
（1）户型内各房间均为独立控制单元，在每个独立的房间内的送风管上均设有电磁信号阀、开关电源及信号阀控制箱、净化器开关面板。根据信号的监测及反馈，能单独实现本房间PM2.5净化新风单元的开、关及大（快速清洁）、中、小（节能维持）风速状态的调整，各房间状态调整时对其它房间不产生干扰；
（2）各房间控制面板具备自动快速清洁PM2.5的经济运行模式。自动模式时设备根据室内PM2.5状态，自动实现从快速清洁运行到节能维持运行状态的切换；
（3）具有实时PM2.5检测、控制功能。根据用户自主设定的PM2.5目标值（预期室内洁净度），系统自动检测并控制本地（本房间）的PM2.5新风系统；根据实时监控值自动实现快速清洁状态，当达到用户设定目标值时自动切换至合理维持状态，实时监控、维持用户设定的室内PM2.5数值。
图3 PM2.5空气净化平面布置图
图4 PM2.5空气净化控制系统图
4.4 净化效果
以房间净化面积200㎡，标高2.7m，每天开机运行12小时（室外PM2.5浓度为150μg/m3）为例：假设室外PM2.5浓度为150μg/m3，本设备运行12小时可有效清除空气中PM2.5颗粒693900μg 。而一辆国五排放标准的小客车（现行国五汽车尾气国家标准为0.0045g/km，核算为4500μg/km）每天行驶50公里可产生尾气颗粒225000μg。因此，足不出户，相当于帮助净化了3辆小客车排出的有害气体。
现行国家标准中，空气质量等级为一级（优）的时候，日均浓度值为0～35μg/m3。根据这一标准，在2015年03月27日，我方与建设单位及厂家在现场随机抽取了一个房间进行PM2.5值得对比试验，下面是PM2.5空气净化设备运行时与未运行的对比效果图。设备未运行时，室内PM2.5为105μg/m3，当设备运行一段时间后，室内PM2.5为10μg/m3，达到了国家标准。
图5 PM2.5空气净化系统开启后 图6 PM2.5空气净化系统未开启
从上述图片中的监测设备中可以看出，PM2.5空气净化系统未开启时室内PM2.5含量为105μg/m3，当设备运行一段时间后，室内PM2.5含量为10μg/m3，达到了国家标准（0～35μg/m3）。
5 结论
PM2.5空气净化系统具有净化迅速、易于操作控制、维护方便、经济环保，能够有效降低室内PM2.5含量，提升室内空气品质的特点，给于住户一个舒适、健康的居住环境。因此，在高端室内建筑中，PM2.5空气净化系统的配备已经成为一种必不可缺的一项功能，具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]徐玉党.室内污染控制与洁净技术[D].重庆：重庆大学出版社，2008.
[2]国家质量监督检疫总局.GB/T18883-2002 室内空气质量标准[S].环境工作通讯，2003（03）：26-33.
[3]国家质量监督检疫总局.GB 3095—2012环境空气质量标准[S]，2012.
论文作者:姚境
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/16
标签：室内论文; 空气论文; 设备论文; 净化系统论文; 新风论文; 房间论文; 颗粒论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;