空调系统对室内颗粒物浓度影响规律研究

摘要

由于近年来，我国大部分城市雾霾天气频繁爆发严重影响人们的健康和生活质量，所以颗粒物也越来越受到人们的重视。其中可吸入颗粒物PM10(空气动力学直径小于等于10um)和PM2.5对人体健康影响最大，尤其是PM2.5，因为空气动力学直径小于等于10um以下的颗粒物可以进入人体沉积在呼吸道、肺泡等部位从而引发疾病，粒径越小进入人体的部位也越深，因此对人体的危害也越大。所以现今人们对中央空调系统要求也越来也高，不仅要满足室内温湿度的控制调节，室内颗粒物的浓度也必须要满足国家规定标准值或者设计值。因此，室内颗粒物的特征分析和浓度控制研究已经是暖通空调领域一个非常重要的课题。
　　室内颗粒物浓度的大小受多种因素的影响，室外空气颗粒物浓度的大小、空调过滤器的过滤效率、室内发尘量、换气次数等。因此研究各种因素对室内颗粒物浓度的影响对室内颗粒物浓度特别是PM10和PM2.5的控制有重要意义。
　　本文针对室内可吸入颗粒物PM10，通过理论分析和实例讨论研究了室内余热量、湿负荷、室外颗粒物浓度等因素在非稳态情况下，对室内颗粒物浓度的影响。对空调用过滤器的选型按照控制室内颗粒物浓度的原则提出了一种设计计算方法，并对住宅建筑中央新风系统的设计选型进行了理论计算，阐述了住宅新风系统和空调系统的区别以及中央新风系统安装的必要性。另外，通过建立模型进行理论分析和计算，研究了空调冷凝热通过冷却塔排放对周围热湿环境的影响。其主要研究思路和方法如下：
　　(1)选取典型空调房间，基于质量守恒定律建立室内颗粒物浓度的非稳态模型，分别推导出送风量按照消除余热和消除余湿时的理论公式并确定公式中的参数。利用公式画出不同条件下室内颗粒物浓度随时间变化的图像，并根据图像分析讨论各因素随时间变化对室内颗粒物浓度的影响规律。
　　(2)基于不保证率的条件下确定室外颗粒物的设计浓度，室内颗粒物浓度的设计值根据国家标准来确定。采用质量守恒定律，单位时间内室内颗粒物的增加量等于空调过滤器的去除量，推导关于过滤器过滤效率的公式，进而可计算出过滤器的过滤效率然后可确定过滤器的型号。另外，根据不同室外条件确定颗粒物控制的节能运行方案。
　　(3)住宅建筑室内颗粒物的确定是基于室内空气混合、颗粒物浓度均匀的假设，从颗粒物质量平衡的角度出发，建立室内颗粒物浓度方程的方法。传统的住宅空调系统只是调控室内的温湿度，新风系统是降低室内颗粒物确保空气品质的主要方法。
　　(4)根据能量平衡定律推导冷却塔热排放的理论公式并按照公式画出冷却塔周围空气温湿度随时间变化的图像，分析讨论各因素对冷却塔周围空气温湿度的影响。

目录

声明

第一章 绪论

1.1选题的研究背景及意义

1.2国内外PM10、PM2.5的标准规范

1.3室内颗粒物的研究现状

1.4空调冷凝热排放的研究现状

1.5本文的主要研究内容

1.6本章小结

第二章 室内颗粒物浓度模型的建立及分析

2.1模型的推导

2.2当送风量按消除余热表示时（夏季工况）

2.3当送风量按消除余湿表示时（夏季工况）

2.4室内余热量的影响

2.5室内湿负荷的影响

2.6室外颗粒物浓度的影响

2.7室内颗粒物初始浓度的影响

2.8送风含湿量的影响

2.9本章小结

第三章 空调用过滤器的选择

3.1空调用过滤器的划分

3.2回风过滤器的安装方案

3.3过滤器的更换原则

3.4空调过滤器的一种选型设计方法

3.5颗粒物控制系统的节能运行

3.6本章小结

第四章 住宅建筑中新风系统的独立控制

4.1家用新风系统与空调系统的区别

4.2新风系统的物理模型

4.3集总参数法

4.4本章小结

第五章 空调冷凝热排放对周围热湿环境的影响

5.1空调热排放的方式

5.2冷却塔热排放的模型

5.3冷却塔热排放的理论计算

5.4单台冷却塔的运行分析

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1本文结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士期间研究成果

致谢