【摘 要】
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室内环境空气质量往往与室内工作人员的健康影响息息相关。良好的室内环境不仅是人员舒适度和健康所要求的,也对室内人员工作和学习的效率有促进作用。近年来,我国教育事业蓬勃发展,高校的办学力度和招生规模不断扩大,高校教室室内环境空气质量成为亟需关注的话题。然而,目前人们对高校教室室内环境空气质量管理的重视还有待进一步加深。近年来,随着CFD(计算流体动力学Computational Fluid Dynam
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室内环境空气质量往往与室内工作人员的健康影响息息相关。良好的室内环境不仅是人员舒适度和健康所要求的,也对室内人员工作和学习的效率有促进作用。近年来,我国教育事业蓬勃发展,高校的办学力度和招生规模不断扩大,高校教室室内环境空气质量成为亟需关注的话题。然而,目前人们对高校教室室内环境空气质量管理的重视还有待进一步加深。近年来,随着CFD(计算流体动力学Computational Fluid Dynamics)软件的普及和CFD技术的日趋成熟,利用计算机模拟的方法进行室内气流组织研究已由设想变为现实,并广泛应用于建筑室内气流组织模拟、室内空气品质、自然通风、产品设备散热模拟等。本文选取某高校典型研讨教室为研究对象,首先分析该教室内目前的健康风险情况、确定室内必要换气量和换气次数。其次,进行当地气候情况调查、通风方式调研、该教室具体数据测量,并通过CFD软件Airpak进行建模,分析初始工况下、自然通风时该教室室内的温度、风速、CO2浓度和空气龄模拟结果,确定目前该室内环境存在的问题。再次,通过Airpak软件进行调整通风方案的模拟,在该室内进行机械通风并分别调整送风口大小、相对位置、调整送风量和空调温度调节,对比分析软件模拟结果,得到满足要求的的通风方案。之后,通过实例和监测得到的数据结果对改进的通风方案对室内空气质量改善的效果进行验证,确定方案的有效性和可行性。最后,根据以上的研究结果提出通风方案的改善和室内空气质量管理对策建议,以期为高校和类似教育场所的管理者提供相关改进决策支撑。本文主要的研究结论如下:(1)所选择的典型高校教室内环境在较大概率上存在超过USEPA(United States Environmental Protection Agency,美国环保署)给出的标准值6倍左右的健康风险;并且室内存在的CO2浓度在较长时间内超过标准限值,教室内存在通风不足的情况。为达到基本室内空气质量的要求,应保证高校教室及类似教育场所的换气量达到3.95m~3/(h·人),4次/h。(2)在冬季环境下,初始工况自然通风情况下的高校教室温度较低、热舒适性较差,并且教室内人员由于风速过大容易感觉到明显的吹风感,室内较多区域的空气质量欠佳。在高校教室及类似教育场所的室内环境中,自然通风无法完全满足室内空气质量和室内人员舒适度的标准要求。(3)在该典型高校教室内,模拟分析得到的改进通风方案为:机械通风,设置送风口位于房间一侧墙上部1/3处,送风口大小约为0.5m~2,且与出风口错位型排列,送风量为每人每小时3.95m~3/(h·人),并设置空调16℃调节室内温度。其中,调整送风口大小和空调调节分别对室内风速和热舒适度有较大影响。模拟结果显示,改进后的室内温度平均值为16.4℃,室内风速平均值0.94m/s,CO2浓度平均值为670ppm,已基本满足室内人员热舒适度和空气质量要求。(4)通过实验和模拟分析结果的对比已证明模拟方案的可靠性。实地监测得到的结果证明,模拟研究所得出的改进通风方案对室内人员热舒适性和空气质量的改善都起到了正面的影响,实施该通风方案后的室内温度在一天之中的平均值为15.2℃,满足室内热舒适性的要求;并且,实施改进通风方案的教室内一天中的平均CO2浓度在1000ppm以下,室内空气质量良好。(5)对于高校教室和其他类似的教育场所而言,可以从以下三个方面开展室内空气质量的管控:从源头控制室内污染源排放、促进高校教室通风方案改进和完善、提高室内人员对室内空气质量的重视程度。
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