CN109540819A - 预测装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及装饰材料检测技术领域，且公开了预测装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法，通过根据已有甲醛浓度数据，根据式(7)进行温度和湿度系数拟合，即对置于环境仓中的材料通过分光光度法等进行甲醛释放浓度测量，记录24小时数据，同时记录测量过程中环境仓的温度和湿度数据，在绘制测得的浓度随时间变化曲线，根据公式(5)的指数规律，通过数据拟合得到散发系数k和极限浓度C₀，将承载率L，预测时间t，极限浓度C₀，散发系数k，预测温度T和预测湿度RH，代入预测公式(7)，求得在预测室内温度和湿度条件下的材料甲醛释放浓度，完成预测，本发明具有预测建筑装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的优点。

Description

预测装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法

技术领域

本发明涉及装饰材料检测技术领域，具体为预测装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法。

背景技术

室内挥发性有机物的释放将会导致室内空气质量不佳，如果污染严重更将会恶化室内空气质量，引起各种不良症状，诸如头晕乏力，皮肤发痒等症状，即病态建筑综合征；其中甲醛污染在民用建筑当中十分普遍，很多装修装饰材料都会释放向周围环境释放甲醛，我国规范(《民用建筑工程室内环境污染控制规范GB 50325-2010》)要对民用建筑室内甲醛浓度提出了要求。

在室内装饰领域，对于装修后的室内甲醛浓度的控制主要是通过测量使用的装饰材料在某一环境条件下的甲醛释放量，之后采用甲醛浓度叠加等方法考虑装修后的室内甲醛浓度；然而，国内外的大量研究表明，建筑材料的甲醛浓度释放速率在不同的室内环境条件下，差异巨大；这些环境因素中，以环境的温度和湿度影响最为显著；比如，夏天和冬天的平均室温差异或是南北方室内湿度的不同，可以使甲醛浓度成倍的增加或减少。

因此，过去的基于单一温度和湿度的浓度测量不能满足，室内条件实际情况下的多样性，其预估在不利条件下可能会严重低估装修后的室内甲醛危害，不能在装修前及时为调整装饰方案和选材提供准确依据。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种预测建筑装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法，具备预测建筑装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的优点，解决了过去的基于单一温度和湿度的浓度测量不能满足，室内条件实际情况下的多样性，其预估在不利条件下可能会严重低估装修后的室内甲醛危害，不能在装修前及时为调整装饰方案和选材提供准确依据的问题。

(二)技术方案

为实现上述预测建筑装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的目的，本发明提供如下技术方案：预测装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法，包括以下实现原理：

(i)确定污染物随时间变化规律；

首先，引入材料释放速率SER，考虑换气率n，污染物浓度C(t)的变化率表达为：

dC/dt＝L SER(t)-nC(t)

可以看到，通风可以减小室内污染物增加速率，为了提高安全系数，偏保守考虑，假定室内空间完全密闭，即n＝0，则有

SER(t)＝dC/dt/L (1)

考虑散发率与材料内部表面污染物浓度，即极限浓度C^*，和周围空间污染物浓度C之差成正比，

SER(t)＝k(C^*-C) (2)

式中k为散发系数，消去SER得

dC/dt/L＝k(C^*-C) (3)

积分整理得

kt＝In(C^*/(C^*-C)) (4)

得到浓度随时间变化规律

C＝C^*(1-e^-kLt) (5)

(ii)确定污染物极限浓度随温度和湿度变化规律；

当实际环境中的温度和湿度与测量时的温度和湿度不同，实际环境中的极限浓度也将不同，其值与测量时的温度和湿度，实际环境中的温度和湿度，和测量得到的极限浓度有关

C₀＝f(T，T₀，RH，RH₀，C^*) (6)

本方法通过多种材料的浓度测量以及现有数据，发现对于不同的材料，甲醛浓度随温度和湿度变化具有相似规律，并将式(6)代入式(5)，得到浓度随温湿度变化关系：

C＝f(T，RH，C₀)＝C₀×(RT×(T-T₀)+A)(R_RH×(RH-RH₀)+B) (7)

式中，C为预测甲醛浓度，单位为mg/m³；T为热力学温度，单位为K；RH为相对湿度；C₀为标准状态下测得的甲醛浓度，单位为mg/m³；T₀为标准状态热力学温度，单位为K；RH₀为标准状态相对湿度。

根据上述中的数据，进行线性回归，显示出良好的一致性，温度和湿度的相关系数分别为0.91和0.94。

(iii)测量材料标准状态下的释放浓度；

按照国家标准测量测量标准状态下的装饰材料甲醛释放浓度，即对置于环境仓中的材料通过分光光度法等进行甲醛释放浓度测量，记录24小时数据，记录间隔随测量时间逐渐延长，并记录测量过程中环境仓的温度和湿度数据。

根据测得的浓度随时间变化曲线，根据公式(5)的指数规律，通过数据拟合得到散发系数k和极限浓度C₀。

(iv)预测目标材料预测状态下的释放浓度；

将承载率L，时间t，极限浓度C₀，和散发系数k代入式(7)，即可计算得到预测温度和湿度下的甲醛释放浓度。值得注意的是，由于通风速率n＝0，即污染物的不被通风所稀释，本方法预测出的甲醛浓度是偏于保守和安全的。

预测装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法，包括以下步骤：

S1：根据已有甲醛浓度数据，根据式(7)进行温度和湿度系数拟合；

S2：对拟用于室内装饰的材料，按照国家标准测量标准状态下的甲醛释放浓度，即对置于环境仓中的材料通过分光光度法等进行甲醛释放浓度测量，记录24小时数据，同时记录测量过程中环境仓的温度和湿度数据；

S3：绘制步骤S2测得的浓度随时间变化曲线，根据公式(5)的指数规律，通过数据拟合得到散发系数k和极限浓度C₀；

S4：将承载率L，预测时间t，极限浓度C₀，散发系数k，预测温度T和预测湿度RH，代入预测公式(7)，求得在预测室内温度和湿度条件下的材料甲醛释放浓度，完成预测。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种预测建筑装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法，具备以下有益效果：]

1、该预测建筑装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法，通过根据已有甲醛浓度数据，根据式(7)进行温度和湿度系数拟合，对拟用于室内装饰的材料，按照国家标准测量标准状态下的甲醛释放浓度，即对置于环境仓中的材料通过分光光度法等进行甲醛释放浓度测量，记录24小时数据，同时记录测量过程中环境仓的温度和湿度数据，在绘制测得的浓度随时间变化曲线，根据公式(5)的指数规律，通过数据拟合得到散发系数k和极限浓度C₀，将承载率L，预测时间t，极限浓度C₀，散发系数k，预测温度T和预测湿度RH，代入预测公式(7)，求得在预测室内温度和湿度条件下的材料甲醛释放浓度，完成预测，从而预测建筑装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的优点。

2、本发明在平均温度为24℃，平均温度为55％的情况下，对装修物料进行测量，即按照国家标准测量标准状态下的甲醛释放浓度，即对置于环境仓中的材料通过分光光度法等进行甲醛释放浓度测量，记录24小时数据，同时记录测量过程中环境仓的温度和湿度数据，所显示出的的预测值与测量值十分接近，显示了本方法具有很高的可靠性。标准状态和目标状态的最大差距达到了50％以上，显示了当室内居住环境改变，温度和温度与测量状态不同时，建筑装饰材料的甲醛释放浓度会发生巨大的改变。

附图说明

图1为本发明温湿度公式的多元线性回归示意图；

图2为本发明甲醛浓度随时间变化曲线示意图；

图3为本发明在某民用建筑中使用硅酸钙板的甲醛浓度随温度变化数据示意图；

图4为本发明在某民用建筑中使用竹木纤维板的甲醛浓度随温度变化数据示意图；

图5为本发明阻燃板温湿度预测举例示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

预测装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法，包括以下实现原理：

(i)确定污染物随时间变化规律；

首先，引入材料释放速率SER，考虑换气率n，污染物浓度C(t)的变化率表达为：

dC/dt＝L SER(t)-nC(t)

可以看到，通风可以减小室内污染物增加速率，为了提高安全系数，偏保守考虑，假定室内空间完全密闭，即n＝0，则有

SER(t)＝dC/dt/L (1)

考虑散发率与材料内部表面污染物浓度，即极限浓度C^*，和周围空间污染物浓度C之差成正比，

SER(t)＝k(C^*-C) (2)

式中k为散发系数，消去SER得

dC/dt/L＝k(C^*-C) (3)

积分整理得

kt＝In(C^*/(C^*-C)) (4)

得到浓度随时间变化规律

C＝C^*(1-e^-kLt) (5)

(ii)确定污染物极限浓度随温度和湿度变化规律；

当实际环境中的温度和湿度与测量时的温度和湿度不同，实际环境中的极限浓度也将不同，其值与测量时的温度和湿度，实际环境中的温度和湿度，和测量得到的极限浓度有关

G₀＝f(T，T₀，RH，RH₀，C^*) (6)

本方法通过多种材料的浓度测量以及现有数据，发现对于不同的材料，甲醛浓度随温度和湿度变化具有相似规律，并将式(6)代入式(5)，得到浓度随温湿度变化关系：

C＝f(T，RH，C₀)＝C₀×(RT×(T-T₀)+A)(R_RH×(RH-RH₀)+B) (7)

式中，C为预测甲醛浓度，单位为mg/m³；T为热力学温度，单位为K；RH为相对湿度；C₀为标准状态下测得的甲醛浓度，单位为mg/m³；T₀为标准状态热力学温度，单位为K；RH₀为标准状态相对湿度。

根据上述中的数据，进行线性回归，显示出良好的一致性，温度和湿度的相关系数分别为0.91和0.94，如图1所示。

(iii)测量材料标准状态下的释放浓度；

按照国家标准测量测量标准状态下的装饰材料甲醛释放浓度，即对置于环境仓中的材料通过分光光度法等进行甲醛释放浓度测量，记录24小时数据，记录间隔随测量时间逐渐延长，并记录测量过程中环境仓的温度和湿度数据。

根据测得的浓度随时间变化曲线，根据公式(5)的指数规律，通过数据拟合得到散发系数k和极限浓度C₀，如图2所示。

(iv)预测目标材料预测状态下的释放浓度；

将承载率L，时间t，极限浓度C₀，和散发系数k代入式(7)，即可计算得到预测温度和湿度下的甲醛释放浓度。值得注意的是，由于通风速率n＝0，即污染物的不被通风所稀释，本方法预测出的甲醛浓度是偏于保守和安全的。

本发明中，预测装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法，包括以下步骤：

S1：根据已有甲醛浓度数据，根据式(7)进行温度和湿度系数拟合；

S2：对拟用于室内装饰的材料，按照国家标准测量标准状态下的甲醛释放浓度，即对置于环境仓中的材料通过分光光度法等进行甲醛释放浓度测量，记录24小时数据，同时记录测量过程中环境仓的温度和湿度数据；

S3：绘制步骤S2测得的浓度随时间变化曲线，根据公式(5)的指数规律，通过数据拟合得到散发系数k和极限浓度C₀；

S4：将承载率L，预测时间t，极限浓度C₀，散发系数k，预测温度T和预测湿度RH，代入预测公式(7)，求得在预测室内温度和湿度条件下的材料甲醛释放浓度，完成预测。

下面列举了在某民用建筑中使用的硅酸钙板和竹木纤维板的甲醛浓度随温度变化数据，如图3和图4中所示。可以看到，硅酸钙板和竹木纤维板都符合单调递增规律，通过与温湿度预测值比较可以看出，温湿度预测的浓度值很好的符合了测量数据，误差的主要来源为不可避免的测量方法引起的系统误差，这一误差已经被大国内外学者所报道和接受，本测量波动在可接受范围内证明了本方法的准确和可靠性。

下面列举了在某民用建筑中使用的硅酸钙板和竹木纤维板的甲醛浓度随温度变化数据图，见图3及图4。

本发明解决了单一温湿度和湿度条件下测量的材料甲醛释放浓度，在实际环境中，当温湿度条件与测量条件存在差异条件下，进行应用的难题。

效果举证：应用本方法预测了某精装项目中使用的阻燃胶合板的甲醛释放浓度。该项目预估平均温度为24℃，平均湿度为55％。

首先从供货厂家购进了拟使用的阻燃胶合板，在除去包装并表面简单清理以后，置入环境仓中密闭测量。分别在20分钟、40分钟、60分钟、80分钟、100分钟和120分钟对环境仓内的空气进行采样收集，并记录了该时段的温度和湿度。并按照国家标准应用分光光度法进行了甲醛浓度测量。

本方法在该项目中实施过程如下：

(1)通过其前期材料甲醛浓度环境仓测试的数据积累，根据式(7)进行温度和湿度系数拟合；

(2)首先从供货厂家购进了拟使用的阻燃胶合板，在除去包装并表面简单清理以后，置入环境仓进行24小时密闭测量。分别在20分钟、40分钟、60分钟、80分钟、100分钟、120分钟、3小时、4小时、7小时、24小时，对环境仓内的空气进行采样收集，并记录了该时段的温度和湿度。并按照国家标准应用分光光度法进行了甲醛浓度测量；

(3)绘制测得的浓度随时间变化曲线，根据公式(5)的指数规律，通过数据拟合得到散发系数k和极限浓度C₀；

(4)将承载率L，预测时间t，极限浓度C₀，散发系数k，预测温度T和预测相对湿度RH，代入预测公式(7)，求得在预测室内温度和湿度条件下的材料甲醛释放浓度，完成预测。

结果如下图5所示，测量值命名为“标准状态——测量值”。之后，应用本方法的温湿度预测公式对目标状态，即温度24℃，湿度55％条件下的甲醛释放浓度进行了计算，预测结果在图5中命名为“标准状态——预测值”。为了验证本方法的可靠性，对该批次阻燃板在目标状态下应用相同的测量方法进行了测量，结果命名为“标准状态——测量值”。从图中可以考到，预测值与测量值十分接近，显示了本方法具有很高的可靠性。标准状态和目标状态的最大差距达到了50％以上，显示了当室内居住环境改变，温度和湿度与测量状态不同时，建筑装饰材料的甲醛释放浓度会发生巨大的改变，通过本方法进行实际情况预测，可以避免测量值预测值的巨大差异，既避免低估装修后的甲醛浓度，对居民健康产生不利影响，也避免高估甲醛浓度，造成变更设计或材料导致的成本上的浪费，体现了本方法的实用性。

本发明的工作原理是：通过根据已有甲醛浓度数据，根据式(7)进行温度和湿度系数拟合，对拟用于室内装饰的材料，按照国家标准测量标准状态下的甲醛释放浓度，即对置于环境仓中的材料通过分光光度法等进行甲醛释放浓度测量，记录24小时数据，同时记录测量过程中环境仓的温度和湿度数据，在绘制测得的浓度随时间变化曲线，根据公式(5)的指数规律，通过数据拟合得到散发系数k和极限浓度C₀，将承载率L，预测时间t，极限浓度C₀，散发系数k，预测温度T和预测湿度RH，代入预测公式(7)，求得在预测室内温度和湿度条件下的材料甲醛释放浓度，完成预测，从而预测建筑装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的优点。

典型案例：

案例一：中粮天悦壹号项目南区住宅批量精装修项目就是采用本发明的方法，通过本方法进行实际情况预测，可以避免测量值预测值的巨大差异，既避免低估装修后的甲醛浓度，对居民健康产生不利影响，也避免高估甲醛浓度，造成变更设计或材料导致的成本上的浪费。

案例二：广田集团高科装配化样板间也是采用本发明的方法，通过本方法进行实际情况预测，可以避免测量值预测值的巨大差异，既避免低估装修后的甲醛浓度，对居民健康产生不利影响，也避免高估甲醛浓度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.预测装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法，其特征在于，包括以下实现原理：

(i)确定污染物随时间变化规律；

首先，引入材料释放速率SER，考虑换气率n，污染物浓度C(t)的变化率表达为：

dC/dt＝L SER(t)-nC(t)

可以看到，通风可以减小室内污染物增加速率，为了提高安全系数，偏保守考虑，假定室内空间完全密闭，即n＝0，则有

SER(t)＝dC/dt/L (1)

考虑散发率与材料内部表面污染物浓度，即极限浓度C^*，和周围空间污染物浓度C之差成正比，

SER(t)＝k(C^*-C) (2)

式中k为散发系数，消去SER得

dC/dt/L＝k(C^*-C) (3)

积分整理得

kt＝ln(C^*/(C^*-C)) (4)

得到浓度随时间变化规律

C＝C^*(1-e^-kLt) (5)

(ii)确定污染物极限浓度随温度和湿度变化规律；

当实际环境中的温度和湿度与测量时的温度和湿度不同，实际环境中的极限浓度也将不同，其值与测量时的温度和湿度，实际环境中的温度和湿度，和测量得到的极限浓度有关

C₀＝f(T，T₀，RH，RH₀，C^*) (6)

本方法通过多种材料的浓度测量以及现有数据，发现对于不同的材料，甲醛浓度随温度和湿度变化具有相似规律，并将式(6)代入式(5)，得到浓度随温湿度变化关系：

C＝f(T，RH，C₀)＝C₀×(RT×(T-T₀)+A)(R_RH×(RH-RH₀)+B) (7)

式中，C为预测甲醛浓度，单位为mg/m³；T为热力学温度，单位为K；RH为相对湿度；C₀为标准状态下测得的甲醛浓度，单位为mg/m³；T₀为标准状态热力学温度，单位为K；RH₀为标准状态相对湿度。

根据上述中的数据，进行线性回归，显示出良好的一致性，温度和湿度的相关系数分别为0.91和0.94。

(iii)测量材料标准状态下的释放浓度；

按照国家标准测量测量标准状态下的装饰材料甲醛释放浓度，即对置于环境仓中的材料通过分光光度法等进行甲醛释放浓度测量，记录24小时数据，记录间隔随测量时间逐渐延长，并记录测量过程中环境仓的温度和湿度数据。

根据测得的浓度随时间变化曲线，根据公式(5)的指数规律，通过数据拟合得到散发系数k和极限浓度C₀。

(iv)预测目标材料预测状态下的释放浓度；

将承载率L，时间t，极限浓度C₀，和散发系数k代入式(7)，即可计算得到预测温度和湿度下的甲醛释放浓度。值得注意的是，由于通风速率n＝0，即污染物的不被通风所稀释，本方法预测出的甲醛浓度是偏于保守和安全的。

2.根据权利要求1所述的一种预测建筑装饰材料在不同温湿度条件下甲醛释放浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据已有甲醛浓度数据，根据式(7)进行温度和湿度系数拟合；

S2：对拟用于室内装饰的材料，按照国家标准测量标准状态下的甲醛释放浓度，即对置于环境仓中的材料通过分光光度法等进行甲醛释放浓度测量，记录24小时数据，同时记录测量过程中环境仓的温度和湿度数据；

S3：绘制步骤S2测得的浓度随时间变化曲线，根据公式(5)的指数规律，通过数据拟合得到散发系数k和极限浓度C₀；

S4：将承载率L，预测时间t，极限浓度C₀，散发系数k，预测温度T和预测湿度RH，代入预测公式(7)，求得在预测室内温度和湿度条件下的材料甲醛释放浓度，完成预测。