CN104655531A - 一种用于测量室内外颗粒穿透率的实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量室内外颗粒穿透率的实验装置及方法，所述的装置主要包括：抽气泵、气体流量计、室内模拟舱、狭缝装置、风扇、颗粒入口管道、三通阀、超细微粒粒径谱测试仪、室外模拟舱和HEPA过滤器，两模拟舱中间由狭缝装置连接，室外模拟舱连接过滤器和颗粒入口，左边连接流量计和抽气泵。两实验舱通过三通阀连接超细微粒粒径谱测试仪，交替测量两舱内的颗粒浓度。狭缝装置是由两块光滑矩形有机玻璃两侧各夹1mm厚的有机玻璃制成的矩形管道。穿透率由室内与室外模拟舱的颗粒浓度比值得到。本发明设计合理、结构简单、拆装方便，能有效测量不同粒径颗粒穿透建筑狭缝的穿透率，从而评估室内人体污染物暴露风险。

Description

一种用于测量室内外颗粒穿透率的实验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种实验装置及方法，具体涉及一种用于测量室内外颗粒穿透率的实验装置及方法。

背景技术

流行病学研究表明，死亡率与颗粒污染物有很大关系，尤其是超细颗粒。人类大部分的时间是在室内度过，室内污染与室外环境有着很大的关联性，在室内无明显污染源的情况下，室外空气会通过建筑围护结构的门缝、墙洞等狭缝穿透进入室内。目前国内关于室内颗粒污染的研究很多，但对于此类建筑围护结构的穿透传输作用研究较少。近年来研究室内颗粒物穿透建筑狭缝及其分布方法主要有建立颗粒穿透数学模型分析、数值模拟和实验研究。实验研究包括真实建筑的室内外颗粒穿透研究和搭建实验模拟箱研究。由于颗粒穿透过程中影响因素较多，很多前人研究的结果也会有一定差距。真实建筑不能定量的研究狭缝尺寸压差对穿透率的影响，数值模拟方法对计算模型进行简化处理，而目前的实验箱模型多对颗粒进行中和化处理，忽略了静电效应和凝并作用的影响，不能完全反应真实颗粒的穿透过程。

穿透率是颗粒穿透过程的重要参数，通过研究这个系数可以预测室内颗粒浓度。影响颗粒穿透作用的参数主要包括狭缝的缝高、缝长、狭缝形状和室内外压差。

发明内容

本发明的目的就是提供一种设计合理，用于测量室内外颗粒穿透率的实验装置及方法，从而评估室内人体污染物暴露风险，有效减少大气颗粒物污染对人体健康的危害。具体技术方案如下：

一种用于测量室内外颗粒穿透率的实验装置及方法，主要包括：抽气泵、气体流量计、室内模拟舱、狭缝装置、风扇、颗粒入口管道、三通阀、超细微粒粒径谱测试仪、室外模拟舱、过滤器、有机玻璃、有机玻璃垫片。两实验模拟舱中间由狭缝装置连接，室外模拟舱连接过滤器和颗粒入口，模拟室外环境，室内模拟舱模拟室内环境，左边依次连接气体流量计和抽气泵，通过抽气泵使舱内气体产生流动。室外模拟舱右边连接颗粒入口管道和过滤器，舱内顶部安装风扇用以混合舱内颗粒。两实验舱通过三通阀连接超细微粒粒径谱测试仪用以交替测量两舱内的颗粒数浓度变化。

狭缝装置是由两块光滑矩形有机玻璃两侧各夹1mm厚的有机玻璃制成的矩形管道，连接处采用专用有机玻璃胶粘贴密封。狭缝装置可根据实际建筑尺寸按一定比例缩小，变换不同形状通道进行实验。

本发明所述的用于测量室内外颗粒穿透率的实验装置，其有益效果体现在：

本发明的用于测量室内外颗粒穿透率的实验装置设计合理、结构简单、狭缝装置可拆卸下来，根据实际建筑尺寸按一定比例缩小换装不同狭缝形状及尺寸的狭缝装置进行研究。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置中狭缝装置的右视图；

图3是在本发明装置下实验测得的不同狭缝长度下各粒径颗粒的穿透率；

图1中1为抽气泵、2为气体流量计、3为室内模拟舱、4为狭缝装置、5为风扇、6为颗粒入口管道、7为三通阀、8为电脑、9为超细微粒粒径谱测试仪、10为室外模拟舱、11为HEPA过滤器。

图2中12为有机玻璃、13为有机玻璃垫片。

具体实施方式

下面结合附图，用实施例来进一步说明本发明。但这个实施例仅是说明性的，本发明创造的保护范围并不受这个实施例的限制。

如图1所示，结合图2，本发明的用于测量室内外颗粒穿透率的实验装置主要包括抽气泵1、气体流量计2、室内模拟舱3、狭缝装置4、风扇5、颗粒入口管道6、三通阀7、电脑8、超细微粒粒径谱测试仪9、室外模拟舱10、HEPA过滤器11、有机玻璃12、有机玻璃垫片13。室内模拟舱3左边依次连接气体流量计2和抽气泵1，室外模拟舱10右边连接颗粒入口管道和过滤器，室外模拟舱10与室内模拟舱3中间由狭缝装置4连接，室外模拟舱10和室外模拟舱3通过三通阀7连接超细微粒粒径谱测试仪9，超细微粒粒径谱测试仪9与电脑8连接。狭缝装置4是由两块光滑矩形有机玻璃12两侧各夹1mm厚的有机玻璃垫片13制成的矩形管道，连接处采用专用有机玻璃胶密封。

下面对用于测量室内外颗粒穿透率的实验装置的工作过程进行说明。

首先，开启抽气泵1，采用气体流量计2控制一定气流量；然后将所测颗粒通过颗粒入口管道6注入室外模拟舱10，开启室外模拟舱10内的风扇5，用以加速舱内颗粒混合均匀。间隔一定时间变换三通阀7交替测量两舱内的颗粒数浓度变化，重复操作交替测量。穿透率P由公式(1)得到：

$\frac{N_{\mathrm{indoor}}}{N_{\mathrm{outdoor}}}---\left(1\right)$

公式(1)中，N_indoor为室内模拟舱3的颗粒数浓度，N_outdoor为室外模拟舱10的颗粒浓度，采用多次测量取平均值方法获得穿透率P。

图3给出了狭缝高度为1mm，平行空气流速v的方向为狭缝长度z，分别为43mm和94mm，宽度为250mm情况下各粒径颗粒物的穿透率P，由图可知，在一定范围内，颗粒物穿透率随粒径增大而增大，狭缝长度越长，颗粒穿透率越小。

Claims (2)

1.一种用于测量室内外颗粒穿透率的实验装置及方法，主要包括：主要包括抽气泵(1)、气体流量计(2)、室内模拟舱(3)、狭缝装置(4)、风扇(5)、颗粒入口管道(6)、三通阀(7)、电脑(8)、超细微粒粒径谱测试仪(9)、室外模拟舱(10)、HEPA过滤器(11)、有机玻璃(12)、有机玻璃垫片(13)，其特征在于：室内模拟舱(3)左边依次连接气体流量计(2)和抽气泵(1)，室外模拟舱10右边连接颗粒入口管道(6)和过滤器(11)，室内模拟舱(3)与室外模拟舱(10)之间由狭缝装置(4)连接，室外模拟舱(10)和室外模拟舱(3)通过三通阀(7)连接超细微粒粒径谱测试仪(9)，超细微粒粒径谱测试仪(9)与电脑(8)连接，间隔一定时间变换三通阀(7)交替测量两舱内的颗粒数浓度变化。颗粒穿透率P由室内模拟舱3与室外模拟舱10的颗粒浓度比值得到，采用多次测量取平均值方法获得穿透率P。

2.根据权利要求1所述的狭缝装置(4)是由两块光滑矩形有机玻璃(12)两侧各夹1mm厚的有机玻璃垫片(13)制成的矩形管道，连接处采用专用有机玻璃胶密封，本权利要求狭缝装置材料不限于有机玻璃，垫片厚度可根据实际建筑狭缝按一定比例缩小，矩形管道可变换成L型、U型等通道，以上所述都涵盖在本权利范围。