雾霾条件下中小学教室内空气质量控制

摘要

近年来雾霾天气频发，导致室内的PM2.5浓度升高。教室是中小学生每天的学习场所，教室内的空气品质对正处于生长发育期的学生就显得尤为重要。北方地区中小学教室多采用集中供暖，室内人员集中，雾霾天气严重时，教室会长时间密闭，人员呼吸产生的二氧化碳浓度增加会导致学习效率下降。需引入新风进行稀释，但引入新风又会增加教室内PM2.5。 为解决这个矛盾，本文采用现场测试和理论模拟的方法研究了室内二氧化碳、PM2.5浓度的变化规律，提出了雾霾天气下中小学教室内空气质量的改善措施，为中小学教室内新风系统的设计提供了理论依据。 论文首先综述了国内外相关领域的研究成果，分析教室内空气质量的影响因素及教室内主要污染物的来源与危害，明确在雾霾天气下教室内的主要污染物。 其次，通过对济南市某中学教室空气质量状况的测试和调研，发现了测试周期内室内二氧化碳浓度变化规律、室内PM2.5浓度随室外PM2.5浓度变化规律以及二氧化碳浓度对学生学习效率的主观影响。 然后，据我国现行标准和相关规范，分别以二氧化碳浓度和PM2.5浓度为基准确定出教室新风量，提出了同时满足二氧化碳和PM2.5指标的室内新风量计算方法，并给出了室内空气质量的控制方法。 最后，利用Airpak软件依据调研教室建立物理模型，运用Gambit软件对模型进行网格划分，选择 k-ε两方程模型为湍流模型，模拟教室在多种工况条件下，室内温湿度、二氧化碳浓度及PM2.5浓度分布规律。在模拟的七种风口位置中，给出了最佳的气流组织形式以及满足室内舒适要求的新风送风温度。

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摘 要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2室内空气质量概念

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.4本文主要研究内容与方法

第2章 室内空气品质影响因素分析

2.1教室内污染物的来源

2.1.1室外空气污染源

2.1.2室内污染源

2.2教室内污染物种类及危害

2.3雾霾天气下教室内污染物分析

2.4教室内空气品质的评价方法

2.4.1主观评价方法

2.4.2客观评价方法

2.5本章小结

第3章 教室内空气质量测试及分析

3.1调研教室概况

3.2调研方法

3.2.1现场测试

3.2.2主观问卷调查

3.3测试结果分析

3.3.1教室内PM2.5浓度的周变化规律

3.3.2教室内二氧化碳浓度的周变化规律

3.3.3教室内PM2.5浓度的日变化规律

3.3.4教室内二氧化碳浓度的日变化规律

3.3.5室外PM2.5浓度对室内PM2.5浓度的影响

3.3.6室外二氧化碳浓度对室内二氧化碳浓度的影响

3.3.7室内外温湿度的日变化规律

3.4问卷调查结果分析

3.5本章小结

第4章 教室内新风量确定及各污染物浓度分布的数值模拟

4.1教室内新风量标准及确定

4.1.1室内新风量标准

4.1.2新风量计算方法

4.1.3不同基准教室所需新风量

4.1.4教室内新风量的确定方法

4.2污染物模拟基本理论

4.2.1基本控制方程

4.2.2湍流模型

4.3 Airpak软件求解步骤及结果分析

4.4教室模型的建立及求解

4.4.1教室数学模型与计算模型

4.4.2模型假设与边界条件设置

4.4.3模拟工况

4.5模拟结果分析

4.5.1教室门窗关闭各项指标结果分析

4.5.2不同气流组织室内污染物分布

4.5.3不同室外PM2.5浓度下室内PM2.5浓度分布规律

4.5.4不同室外温度下室内温度场

4.6本章小结

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

附 录

致 谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况