一种结合标准散发样品和被动采样器的通风测试方法

摘要

本发明涉及一种结合标准散发样品和被动采样器的通风测试方法，属于通风测试领域。该方法包括将两个标准散发样品提前一天对角线布置在测试区域内；将温度自记仪放置在区域中部，将两个被动采样器放置在温度自记仪的两侧，开始采样，并记录开始采样时间；经过预设的采样时间T后结束；对标准散发样品和被动采样器密封，记录结束采样时间；用气相色谱质谱仪检测密封的被动采样器得到采样量；根据温度自记仪得到的平均温度修正被动采样器采样速率和标准散发样品的散发速率，计算得到测试房间的通风量：该方法使用仪器简单，操作方便，无需专业人士操作；仪器可重复利用，环保节能。同时，本发明也能够应用于交通工具等其他人工环境的通风测试工作中。

说明书

技术领域

本发明属于通风量测试领域，特别涉及一种采用标准散发样品和被动采样器的通风测 试方法。

背景技术

近年来，室内空气质量问题越来越成为一个社会热点问题。由于室内家具、板材、 油漆等装饰装修材料散发对人体有害的污染物，这是造成当前室内空气品质低劣的主要 原因之一。而通风稀释（包括自然通风和机械通风）是改善室内空气质量的一种有效手 段。但若通风量过大，不仅会造成加热或冷却室外空气的能耗过大，且可能把室外污染 物大量引入室内。因此，合理的通风对于人员的舒适和健康至关重要。

为掌握建筑物实际的通风状况，人们常用示踪气体法进行测试，常规的示踪气体方 法使用气罐等容器在室内释放一定量的示踪气体，采用专业仪器检测示踪气体浓度，然 后计算得到通风量数值。在测试过程中，需使用气罐释放示踪气体并需专业测试仪器配 合测试，操作过程复杂，需专业人士操作，很难应用于大规模的社会调查工作。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足,提出一种结合标准散发样品和被动采样器的 通风测试方法，该方法使用仪器简单，操作方便，无需专业人士操作；仪器可重复利用， 环保节能。同时，本发明也能够应用于交通工具等其他人工环境的通风测试工作中。

本发明使用仪器包括：标准散发样品、被动采样器和温度自记仪。采用标准散发样品 以恒定速率向室内释放示踪气体，用被动采样器采集示踪气体，并用温度自记仪记录室内 温度，记录采样时间，最后在实验室中分析被动采样器采样量，根据标准散发样品的释放 速率、采样时间、采样量即可计算得到通风量的具体数值。

附图说明

图1为本发明提出的单区域通风测试方法示意图。

图2为本发明提出的多区域通风测试方法示意图

图1和图2中，1是标准散发样品，2是温度自记仪，3是被动采样器。

具体实施方式

本发明提出的一种结合标准散发样品和被动采样器的通风测试方法，可用于单一区域 （除单一房间可作为单一区域外，若两个相邻房间连通面积较大且保持常开，也可作为一 个区域）和多区域测试，多区域测试可得到区域间的空气流量，本发明采用的测试装置包 括：标准散发样品1、温度自记仪2和被动采样器3。

标准散发样品结构采用固-膜式结构（专利申请公布号：CN 101975749A），单一区域 测试时，标准散发样品采用相同化学组分；多区域测试时，不同区域间的标准散发样品采 用不同的化学组分。标准散发样品可采用全氟化碳、烷烃或醇类等化学组分。被动采样器 采用被动填充型吸附采样装置（专利申请公布号：CN 101852692A），多孔外壳内部充填 吸附剂颗粒，吸附材料可采用活性炭、硅胶、分子筛等吸附物质。

本发明提出的结合标准散发样品和被动采样器的通风测试方法，用于单一区域测试， 该方法所用的测试装置布置方式如图1所示，测试过程包括以下步骤：

1）将两个标准散发样品1提前一天（以保证浓度达到稳定）对角线布置在测试区域 内（避免放置在门窗附近，以保证混合均匀和避免气流短路）；

2）将温度自记仪2放置在区域中部，将两个被动采样器3放置在温度自记仪的两侧， 被动采样器与温度自记仪两者之间距离大于0.5米，被动采样器开始采样，并记录开始采 样时间；

3）经过预设的采样时间T后结束采样，T设为1-7天；对标准散发样品和被动采样器 进行密封，记录结束采样时间；

4）用气相色谱质谱仪（GC-MS）检测密封的被动采样器得到采样量M；

5）根据温度自记仪得到的平均温度修正被动采样器采样速率SR和标准散发样品的散 发速率m（采样速率和散发速率与温度有关，需根据实际测试状况修正），计算得到测试房 间的通风量Q，具体计算方法如下：

$Q=\frac{m}{\stackrel{-}{C}}=\frac{m}{M}·T·\mathrm{SR}---\left(1\right)$

式中，M表示采样量，单位为ug；T表示采样时间，单位为h；SR表示被动采样器采样速 率，单位为m³/h；m表示标准散发样品的散发速率，单位为ug/h；Q表示通风量，单位为 m³/h；表示平均浓度，单位为ug/m³。

本发明提出的结合标准散发样品和被动采样器的通风测试方法，用于多区域测试，该 方法所用的测试装置布置方式如图2所示（图中以三个区域为例），测试过程包括以下步 骤：

1）在每个区域内提前一天（以保证浓度达到稳定）对角线放置（避免放置在门窗附 近，以保证混合均匀和避免气流短路）两个相同化学组分的标准散发样品1；不同区域中 的标准散发样品化学组分不同；

2）每个区域中部放置温度自记仪2，温度自记仪的两侧，放置两个被动采样器3，被 动采样器与温度自记仪两者之间距离大于0.5米；开始采样，并记录开始采样时间；

3）经过预设的采样时间T后结束采样，T设为1-7天；对标准散发样品和被动采样器 进行密封，记录结束采样时间；

4）用气相色谱质谱仪（GC-MS）检测密封的被动采样器得到采样量M_ij；

5）根据温度自记仪得到的平均温度修正被动采样器采样速率SR_ij和标准散发样品的散 发速率m_j（采样速率和散发速率与温度有关，需根据实际状况修正），计算得到测试房间 的通风量Q，具体计算方法如式（2-1）所示：

CQ=M    （2-1）

式（2-1）的矩阵形式如式（2-1）：

$\left(\begin{array}{ccccc}-1& 1& 1& ...& 1\\ 0& C_{11}& C_{12}& ...& C_{1N}\\ 0& C_{21}& C_{22}& ...& C_{2N}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ 0& C_{N1}& C_{N2}& ...& C_{\mathrm{NN}}\end{array}\right)\times \left(\begin{array}{ccccc}{Q}_{00}& Q_{01}& Q_{02}& ...& Q_{0N}\\ Q_{10}& Q_{11}& {-Q}_{12}& ...& {-Q}_{1N}\\ Q_{20}& {-Q}_{21}& Q_{22}& ...& {-Q}_{2N}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ Q_{N0}& {-Q}_{N1}& {-Q}_{N2}& ...& Q_{\mathrm{NN}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& ...& 0\\ m_1& m_1& 0& ...& 0\\ m_2& 0& m_2& ...& 0\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ m_N& 0& 0& ...& m_N\end{array}\right)---(2-2)$

根据矩阵求逆方法，得：

Q=C^-1M    （3）

式（2-2）中，Q_ij表示从区域i流向区域j的流量（i≠j，区域0表示室外），单位为m³/h； Q_ii表示从区域i流入或流出的流量（i≥1），单位为m³/h；Q₀₀表示流入或流出所有区域的 室外空气流量，单位为m³/h；C_ij表示来自区域i的标准散发样品散发的组分在区域j内的 浓度（室外浓度为0），C_ij=M_ij/(T·SR_ij)，单位为ug/m³；M_ij表示标准散发样品在区域j 中所得来自于区域i的标准散发样品散发的组分的采样量，单位为ug；SR_ij表示区域j中 被动采样器的采样来自区域i标准散发样品散发组分的速率（需经温度修正），单位为m³/h； 表示区域j中标准散发样品的散发速率（需经温度修正），单位为ug/h。

本发明的实施例1（对单一区域通风测试）测试过程为：

1）将两个标准散发样品1提前一天（以保证浓度达到稳定）对角线布置在测试区域 内（避免放置在门窗附近，以保证混合均匀和避免气流短路），标准散发样品离两边墙体 都是0.5米；

2）将温度自记仪2放置在区域中部，将两个被动采样器3放置在温度自记仪的两侧 （两者相距1米），开始采样；

3）经过采样时间T＝1天（24小时）后结束采样，对标准散发样品和被动采样器进行 密封；

4）用气相色谱质谱仪（GC-MS）检测密封的被动采样器得到采样量M＝65.1ug；

5）根据温度自记仪得到的平均温度修正被动采样器采样速率SR=0.0931m³/h和标准散 发样品的散发速率m=1811ug/h（采样速率和散发速率与温度有关，需根据实际测试状况修 正），计算得到测试房间的通风量Q，具体计算方法如下：

$Q=\frac{m}{\stackrel{-}{C}}=\frac{m}{M}·T·\mathrm{SR}=\frac{1811}{65.1}\times 24\times 0.0931=62m^3/h---\left(1\right)$

式中，M表示采样量，ug；T表示采样时间，h；SR表示被动采样器采样速率，m³/h；m 表示标准散发样品的散发速率，ug/h；Q表示通风量，m³/h。

本发明的实施例2（多区域通风测试）的工作过程如下：

1）在每个区域内提前一天（以保证浓度达到稳定）对角线放置（避免放置在门窗附 近，以保证混合均匀和避免气流短路）两个相同化学组分的标准散发样品1，不同区域中 的标准散发样品化学组分不同；

2）每个区域中部放置温度自记仪2，温度自记仪的两侧（两者之间相距1米）放置两 个被动采样器3，开始采样；

3）经过采样时间T＝1天（24小时）后结束采样，对标准散发样品和被动采样器进行 密封；

4）用气相色谱质谱仪（GC-MS）检测密封的被动采样器得到采样量M_ij；

5）根据温度自记仪得到的平均温度修正被动采样器采样速率SR_ij和标准散发样品的散 发速率m_j（采样速率和散发速率与温度有关，需根据实际状况修正），计算得到测试房间 的通风量Q，具体计算方法如下：

$\left(\begin{array}{ccccc}-1& 1& 1& ...& 1\\ 0& C_{11}& C_{12}& ...& C_{1N}\\ 0& C_{21}& C_{22}& ...& C_{2N}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ 0& C_{N1}& C_{N2}& ...& C_{\mathrm{NN}}\end{array}\right)\times \left(\begin{array}{ccccc}{Q}_{00}& Q_{01}& Q_{02}& ...& Q_{0N}\\ Q_{10}& Q_{11}& {-Q}_{12}& ...& {-Q}_{1N}\\ Q_{20}& {-Q}_{21}& Q_{22}& ...& {-Q}_{2N}\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ Q_{N0}& {-Q}_{N1}& {-Q}_{N2}& ...& Q_{\mathrm{NN}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& ...& 0\\ m_1& m_1& 0& ...& 0\\ m_2& 0& m_2& ...& 0\\ ...& ...& ...& ...& ...\\ m_N& 0& 0& ...& m_N\end{array}\right)---(2-1)$

即矩阵形式：CQ=M    （2-2）

根据矩阵求逆方法，得：

$Q=C^{-1}M={\left(\begin{array}{cccc}-1& 1& 1& 1\\ 0& \frac{15.0}{24\times 0.0931}& \frac{5.0}{24\times 0.0931}& \frac{1.3}{24\times 0.0931}\\ 0& \frac{10.6}{24\times 0.0923}& \frac{22.6}{24\times 0.0923}& \frac{2.4}{24\times 0.0923}\\ 0& \frac{2.7}{24\times 0.0905}& \frac{6.3}{24\times 0.0905}& \frac{11.8}{24\times 0.0905}\end{array}\right)}^{-1}---\left(3\right)$

$\times \left(\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 0\\ 1800& 1800& 0& 0\\ 1799& 0& 1799& 0\\ 750& 0& 0& 750\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}353.0& 175.0& 52.1& 125.9\\ 245.0& 317.4& -63.5& -8.9\\ 55.9& -149.6& 216.9& -11.4\\ 52.2& 7.3& -101.3& 146.1\end{array}\right)$

式中，Q_ij表示从区域i流向区域j的流量（i≠j，区域0表示室外），m³/h；Q_ii表示从区 域i流入或流出的流量（i≥1），m³/h；Q₀₀表示流入或流出所有区域的室外空气流量，m³/h； C_ij表示来自区域i的标准散发样品散发的组分在区域j内的浓度（室外浓度为0）， C_ij=M_ij/(T·SR_ij)，ug/m³；M_ij表示标准散发样品在区域j中所得来自于区域i的标准散发 样品散发的组分的采样量，ug；SR_ij表示区域j中被动采样器的采样来自区域i标准散发样 品散发组分的速率（需经温度修正），m³/h；表示区域j中标准散发样品的散发速率（需 经温度修正），ug/h。