空气净化技术在暖通空调系统中的应用探究

摘要:近年来，随着社会经济的飞速发展，为了满足舒适性和工艺性两方面越来越高的要求,现代大型建筑普遍引入了中央空调系统。现代室内大量办公设备的应用,以及装饰装修时大量使用化学复合材料,在室内长期散发大量对人体有毒有害的污染物,中央空调系统的室内循环空气普遍存在严重污染。为了应对这种情况，空气净化技术应运而生，它的广泛应用大大缓解了暖通空调系统的污染问题，本文详细介绍了几种常用的空气净化技术，具有一定的参考价值。

关键词:空调系统；净化技术；室内空气品质；二次污染；PM2．5

中图分类号：TB657文献标识码： A

前言：进入21世纪，我国室外大气环境污染逐步加剧,雾霾环境频繁出现,即使加大室外新风的引入水平也不一定能提高室内空气的品质。因此,根据污染物的种类及特点,正确合理的选用中央空调系统空气净化技术、改善和净化室内空气、提高室内空气品质便成为保障人民生活工作健康的必要手段。

1、室内主要污染物

目前室内空气最常见的污染物主要有可吸入颗粒物、气态污染物和有害微生物。这几类污染物均会对人体造成不同程度的损害。可吸入颗粒物(PM10)主要对呼吸系统造成损害,其能够进入人的呼吸道,沉积在人体支气管,其中的PM2．5颗粒物甚至沉积到肺叶,往往会导致人类并发呼吸道炎症、肺癌等疾病,同时固体颗粒物也是病菌传播的载体。气态污染物包括无机污染物和有机污染物两大类,无机类主要包括二氧化碳、硫化物、碳氧化合物、氮氧化合物、卤素及卤化物和光化学生成物(如臭氧)等,有机类主要包括甲醛、苯和VOCs等,会严重损害人的身体健康,甚至导致人体癌变、致畸等问题。有害微生物或者病毒如霉菌、SARS病毒等容易引发人体过敏,感染疾病。

2、空气净化技术

目前空调系统中广泛应用的空气净化技术主要有通风稀释、空气过滤、吸附净化、静电过滤、臭氧及紫外线杀菌等。应用空气净化技术时,应根据不同场所的室内污染物类型、污染强度及污染物控制指标等选用合理的空气净化方案。下面就几种常见空气净化技术的技术特点及适用环境作简要对比分析。

2.1通风稀释

加大空调系统新风量,通过室外新鲜空气稀释室内污染物达到提高室内空气品质的目的,简单而且直接。但此举在室内外温差很大时使用势必引起空调系统能耗的大幅增加,不利于节能,因此只能在室外气象条件适宜时选用。另外,近来来我国室外大气环境污染逐步加剧,雾霾频繁出现,通风稀释效果不佳。在选用此种方案时还应注意室内气流组织的设计,使室内不出现气流死角,并尽可能使污染源散发的污染物不经过其他区域而直接排出。

2.2空气过滤

空气过滤是指在空调机组或空调系统送风末端设置过滤器来去除或降低颗粒物污染,是目前空调系统中使用最广泛、最重要的空气净化措施。通常使用的过滤器包括初效、中效及高效过滤器。使用时应注意,过滤器的过滤效率主要受粉尘特性、滤料特性、滤袋上的堆积粉尘负荷、过滤风速等因素的影响。粉尘粒径直径影响过滤器的的过滤效率。对于1um以上的颗粒物,过滤效率一般达到99．5%。小于1um的颗粒物中,以0．2~0．4um颗粒物的过滤效率最低,对清洁滤料和积尘滤料都有类似情况。这是因为对这一粒径范围内的颗粒物而言,两种主要的粒子捕集效应惯性碰撞和扩散效应的作用都处于低值区域造成的。过滤速度是代表过滤器处理气体能力的重要技术经济指标。然而从滤尘效率方面看,过滤速度的影响比较显著,过滤速度增大1倍,粉尘通过率可能增大两倍以上。过滤器的压力损失不但决定着它的能耗,还决定着过滤效率和清洗更换的时间间隔。过滤效率和通风阻力在一定范围内是矛盾的,须定期清洗更换,避免成为二次污染源。

2.3吸附净化

吸附净化是采用最早且至今仍广泛应用的一种空气净化技术,利用比表面积大、吸附性强的多孔性固体材料处理气相混合物,分为物理吸附和化学吸附,广泛用于室内空气中甲醛、苯系物和其他VOCs等气态污染物的净化。吸附净化的效果取决于吸附材料对污染物的吸附速率和吸附容量。空气净化常用的吸附剂主要有活性炭、分子筛、高锰酸钾浸泡过的氧化铝和硅胶等。采用活性炭对室内有机物污染的去除效果明显,但必须避免高温、高湿和高含尘量。浓雾、尘、焦油状以及树脂、热分解物会阻塞吸附剂细孔使吸附剂性能劣化、吸附层阻力增大。当有害气体中含尘浓度大于10mg/m³时,必须采取过滤等预处理措施。颗粒活性炭和破碎状炭价格相对便宜、吸附容量大、出口气体浓度低等,在净化器上应用比较广泛,但是阻力相对比较大、有一定的扬灰。活性炭纤维的吸附速度非常快,也比较容易脱附,但是单位体积滤器的吸附容量比较小、价格昂贵、风阻比较大等,因此只适合在比较洁净的环境中使用。蜂窝炭的风阻比较小、使用方便、扬灰少,但改性困难、价格贵、需要定制模具,目前在臭氧消除器和催化剂载体上应用比较广泛。

2.4静电过滤

静电过滤技术是利用高压电场使空气中的颗粒物荷电,利用静电力将气体中颗粒物分离的一种过滤技术。与传统空气过滤技术相比,静电过滤具有安全可靠、通风阻力小、能耗低、能够杀菌的优势,目前在空调系统中得到广泛应用。尤其适用于微粒控制,对粒径1~2um的颗粒物,过滤效率可达98%~99%;对于亚微米范围的颗粒物也有很高的过滤效率。选用静电过滤技术应注意以下几点:应及时的清洁维护,避免二次扬尘;由于采用高压电技术,不可避免会产生臭氧、氮氧化物等有害副产物,存在二次污染潜在风险;一次投资高,管理维护相对复杂,并要求较高的制造安装精度。

2.5臭氧及紫外线杀菌技术

室内臭氧本身是一种对人体和动植物具有严重危害的污染物,我国对室内臭氧控制浓度标准做了明确规定。由于其具有强氧化性和化学活性,臭氧能与许多有机物和无机物发生反应,危害室内材料、装饰涂料和文物等。室内环境确实存在某些化合物能够与臭氧迅速反应,例如莰烯、柠檬油精、松萜、苯乙烯、丙烯和异丁烯等,而且反应速度随烯烃中碳原子增多而加快。这些化合物存在一个共同的特性:它们都包含一个或多个不饱和的碳碳键,即它们都是不饱和碳氢化合物,但是这类化合物只占室内污染物总量的不到10%。在通常的室内臭氧浓度下,大部分反应进行得都十分缓慢,而使用高浓度臭氧势必会带来超标浓度残留,引起危害。臭氧与室内污染物质的反应过程尽管使臭氧及其他参加反应的污染物浓度有所降低,但很可能出现二次污染情况。二次污染物可能比原污染物对刺激性更强,对人体和材料危害更严重;而且颗粒物可能是二次污染的最终产物之一,因此反应可能加剧室内可吸入颗粒物暴露。笔者认为空调系统在室内有人时不应采用臭氧消毒技术,在人员离开时应慎用臭氧消毒技术。

紫外线杀菌技术是利用C波段紫外光(253．4nm)辐射光穿透微生物的细胞膜和细胞核,破坏DNA的分子键,使其失去复制能力或活性,达到杀菌目的。在空气净化领域主要用于表面杀菌,目前更多的用于空调系统换热盘管、滴水盘等易滋生细菌部位的保洁。优点是应用方便,无二次污染。

3、结束语

综上所述,应根据污染物的种类、特点及室内空气品质控制项目选择适宜的的空气净化技术及措施;空气净化设备的后期运行维护情况对保证室内空气品质也具有重要影响,而此项却是最容易被忽略的;应对空气净化技术潜在的二次污染风险给予足够重视;空调系统在有人时不应采用臭氧消毒技术,在人员离开时应慎用臭氧消毒技术。

参考文献:

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