060 氣流組織形式對室內(nèi)致病菌傳播影響的綜合指標(biāo)評價(jià)

1、氣流組織形式對室內(nèi)致病菌傳播影響的綜合指標(biāo)評價(jià)天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院丁研田喆朱能摘要：本文采用全尺寸氣流實(shí)驗(yàn)室結(jié)合三種風(fēng)口形式對上送風(fēng)、側(cè)送風(fēng)和下送風(fēng)三種氣流組織形式的普通辦公環(huán)境風(fēng)速場進(jìn)行測試，采用不均勻系數(shù)、空氣特性分布指標(biāo)ADPI評價(jià)不同氣流形式下的氣流均勻性，用自凈時(shí)間和換氣效率指標(biāo)對各形式的污染物去除能力進(jìn)行評價(jià)，并用發(fā)菌實(shí)驗(yàn)?zāi)M辦公環(huán)境下致病菌攜帶者在輕微連續(xù)咳嗽的狀態(tài)下產(chǎn)生示蹤微生物氣溶膠，通過合理的發(fā)生系統(tǒng)和采樣方法，提出兩項(xiàng)

2、生物安全性指標(biāo)對其他辦公位置的濃度影響水平進(jìn)行評價(jià)。通過綜合分析比較，下送風(fēng)氣流組織形式對室內(nèi)環(huán)境的傳染病防控有較好的效果，而不同的風(fēng)口形成的送風(fēng)流態(tài)也影響著氣流的分布。關(guān)鍵詞：氣流組織形式；發(fā)菌實(shí)驗(yàn)；氣流均勻性；生物安全性；綜合指標(biāo)評價(jià)1.1.引言引言病毒依附于細(xì)菌后將以微生物氣溶膠的形式在空氣中廣為傳播，而建筑室內(nèi)環(huán)境中的人們則更容易接觸和感染病菌[1]。在當(dāng)前呼吸道傳染病多發(fā)，高致死率疾病接連出現(xiàn)的形勢下，尋找到可以減少人體患病風(fēng)

3、險(xiǎn)的污染物去除途徑具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。氣流組織形式對于室內(nèi)污染物的分布、擴(kuò)散有著非常重要的影響。對于具有較大換氣次數(shù)的生物安全實(shí)驗(yàn)室來說，上送下排是最理想的氣流組織形式[2]。然而，如何在換氣次數(shù)較小的普通室內(nèi)環(huán)境中依靠對致病菌傳播過程的實(shí)驗(yàn)找到最能滿足人體生物安全性的氣流組織形式是本文所要探索的問題。2.2.實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法以全尺寸氣流實(shí)驗(yàn)室作為模擬普通辦公環(huán)境的實(shí)驗(yàn)艙，尺寸為553m（長寬高）。天花板安裝兩個(gè)方形散流器，選擇一個(gè)作為

4、送風(fēng)口，另一個(gè)做排風(fēng)口使用，以安裝在側(cè)墻上方的單百葉風(fēng)口作為側(cè)送風(fēng)形式送風(fēng)口，以軟管連接靜壓箱的形式配合地板散流器實(shí)現(xiàn)下送風(fēng)的氣流組織形式。在空間架設(shè)15個(gè)測點(diǎn)通過微風(fēng)速傳感器測試房間風(fēng)速場，并計(jì)算不同氣流組織形式下的不均勻系數(shù)和空氣特性分布指標(biāo)ADPI。房間風(fēng)速測點(diǎn)的布置位置如圖1所示。圖1氣流實(shí)驗(yàn)室風(fēng)速測點(diǎn)位置布置示意圖為了更好地反映不同氣流組織形式對于污染物的去除能力，本文以CO2為示蹤氣體采用濃度自然降低法通過自凈時(shí)間和換氣效率

5、兩項(xiàng)指標(biāo)對所研究的三種氣流組織形式進(jìn)行評價(jià)。發(fā)菌實(shí)驗(yàn)采用中國科學(xué)院菌種保藏中心提供的枯草桿菌（Bacillussubtilis）黑色芽孢變種（菌號下送風(fēng)n=100.854085不均勻系數(shù)越小，則證明均勻性越好。從測試結(jié)果來看，上送風(fēng)的氣流組織形式對于氣流的均勻分布具有優(yōu)勢，相比于下送風(fēng)散流器送風(fēng)口，上送風(fēng)散流器送風(fēng)口更利于氣流的均勻分布。而側(cè)送風(fēng)的氣流組織形式尤其是單百葉送風(fēng)口的側(cè)送風(fēng)不利于氣流的擴(kuò)散，可見風(fēng)口對于空氣的誘導(dǎo)能力將影響氣

6、流形式的好壞。3.1.23.1.2空氣特性分布指標(biāo)空氣特性分布指標(biāo)空氣分布特性指標(biāo)是基于氣流分布房間內(nèi)的人體熱舒適性感覺而提出的，對于本文而言可以從另一個(gè)側(cè)面反映各氣流組織形式下的氣流分布特性。作為冷吹風(fēng)（感）的指標(biāo)，美國供暖制冷空調(diào)工程師協(xié)會定義了有效吹風(fēng)溫度（EDT）。(4)()7.8(0.15)xmxEDTttv????式中分別為室內(nèi)某測點(diǎn)的溫度和室內(nèi)平均溫度，為室內(nèi)某測點(diǎn)的風(fēng)速。由于本文不考慮室內(nèi)溫xtmtxv度影響，因此認(rèn)為式

7、中項(xiàng)的值為零，即室內(nèi)溫度場已達(dá)到均勻分布的程度。則原式變?yōu)閤mtt?(5)7.8(0.15)xEDTv????EDT用于判斷工作區(qū)任何一點(diǎn)是否有吹風(fēng)感。而對整個(gè)工作區(qū)的氣流分布的評價(jià)則用空氣分布特性指標(biāo)ADPI（AirDiffusionPerfmanceIndex）來判斷，ADPI定義為各測點(diǎn)滿足EDT’和風(fēng)速要求的點(diǎn)占總點(diǎn)數(shù)的百分比。(6)1.71.1100%EDTADPI???????的測點(diǎn)數(shù)總測點(diǎn)數(shù)表2不同氣流形式下的ADPI值送

8、風(fēng)形式換氣次數(shù)ADPI上送風(fēng)n=1053.3%側(cè)送風(fēng)n=1086.67%下送風(fēng)n=1073.33%通過測試空氣分布特性指標(biāo)ADPI可以看到，側(cè)送風(fēng)較好，而上送風(fēng)較差。逐點(diǎn)觀察發(fā)現(xiàn)，上送風(fēng)的不達(dá)標(biāo)測點(diǎn)是由于部分測點(diǎn)風(fēng)速過小造成的，上送風(fēng)散流器的位置偏離天花板中心，從而使另一側(cè)的測點(diǎn)平均風(fēng)速偏小。3.23.2濃度測試及污染物去除能力評價(jià)濃度測試及污染物去除能力評價(jià)3.2.13.2.1自凈時(shí)間自凈時(shí)間自凈時(shí)間是評價(jià)室內(nèi)換氣效果的重要指標(biāo)，但常