室內(nèi)散熱器對懸浮顆粒物分布的影響

張祥祥 王振清 陳曦

摘 要：為了研究散熱器對室內(nèi)顆粒物分布的影響，本文對一辦公室內(nèi)散熱器上方和室內(nèi)空氣中的顆粒物濃度及粒徑分布進(jìn)行了實測。其間使用Grimm光學(xué)粒徑譜儀監(jiān)測了6種不同工況下的顆粒物分布，同時采用TSI8386A-M-GB風(fēng)速儀對溫度、相對濕度和風(fēng)速進(jìn)行了測試。結(jié)果表明，散熱器上方顆粒物沉積快于室內(nèi)空氣中的顆粒物，尤其是對于粒徑較小的顆粒物。散熱器上方存在比室內(nèi)空氣中更多的大顆粒。此外，顆粒物濃度隨溫度的升高而降低，多數(shù)情況下隨相對濕度的增加而增加。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)顆粒;顆粒物濃度;粒徑分布;散熱器

中圖分類號：TU832 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）22-0153-03

Effect of Indoor Radiator on the Distribution of

Suspended Particulate Matter

ZHANG Xiangxiang WANG Zhenqing CHEN Xi

Abstract： In order to study the influence of radiator on the distribution of indoor particulate matter， this paper measured the concentration and particle size distribution of particulate matter in the air above the radiator and indoor air in an office. In the meantime， Grimm optical particle size spectrometer was used to monitor the distribution of particulate matter under six different conditions， and TSI8386A-M-GB anemometer was used to measure temperature， relative humidity and wind speed. The results show that the deposition of particulate matter above the radiator is faster than that in the indoor air， especially for the particulate matter with smaller particle size. There are more large particles above the radiator than in the indoor air. In addition， the concentration of particulate matter decreases with the increase of temperature， and increases with the increase of relative humidity in most cases.

Keywords： inner particl;particle concentration;particle size distribution;heat sink

人的一生中大部分時間是在室內(nèi)度過的[1]。室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞直接影響人們的健康，其中懸浮顆粒物對健康的影響尤為突出，室內(nèi)懸浮顆粒物的分布也越來越受到人們的關(guān)注。有些室內(nèi)空氣中的顆粒物本身就是有毒物質(zhì)，而有些可以充當(dāng)細(xì)菌、病毒的載體[2，3]。不同室內(nèi)環(huán)境（如住宅、辦公室、醫(yī)院、學(xué)校、餐館、商場、博物館、交通工具的車廂等）的顆粒物來源、分布及人群暴露時間等不盡相同[4-7]，有必要對其進(jìn)行深入研究，意義重大。

室內(nèi)懸浮顆粒物會沉積到室內(nèi)表面，沉積在表面的顆粒物在電子工業(yè)、機(jī)械制造、醫(yī)療器械、文物保護(hù)及人居環(huán)境等領(lǐng)域中產(chǎn)生了極大危害[8-12]。雖然已有許多關(guān)于室內(nèi)顆粒物的研究，但對散熱器上方懸浮顆粒物的探索仍較為少見。為了更好地研究此種影響，本研究在一個使用散熱器的辦公室中對顆粒物進(jìn)行了測試。

1 測試方法

1.1 測試地點(diǎn)及測點(diǎn)布置

本測試在一辦公室中進(jìn)行，辦公室的長、寬、高分別為6.63、2.25、2.70m。辦公室內(nèi)貼近外墻（后文將此外墻稱為后墻）表面設(shè)一散熱器，采暖由市政管網(wǎng)集中供給。散熱器的尺寸為1.32m×0.12m×0.35m，散熱器與后墻之間的間距為0.03m，其下表面與地面的距離為0.12m。

本次測試共設(shè)有33個測點(diǎn)，具體位置如圖1所示。散熱器上方的30個測點(diǎn)根據(jù)與后墻距離的遠(yuǎn)近分為3組，離后墻由近到遠(yuǎn)的列測點(diǎn)依次是稱為A組、B組和C組測點(diǎn)。每組測點(diǎn)自下而上從1到10依次編號。A組測點(diǎn)距墻距離為2mm;B組和A組、C組與B組測點(diǎn)的間距均為100mm。每組最下方測點(diǎn)與散熱器上表面的距離均為2mm，其他任意兩個相鄰測點(diǎn)的間隔為100mm。此30個測點(diǎn)的代號由組名與其在組中的編號組成，如A1、B2等。遠(yuǎn)離散熱器的室內(nèi)空氣中的3個測點(diǎn)分別標(biāo)記為D1、D2和D3，距離地面1 500mm，且遠(yuǎn)離門、窗及其他物品，以減少干擾。

1.2 測試儀器及工況設(shè)置

本測試采用Grimm1.109光學(xué)粒徑譜儀測定PM10、PM2.5及PM1的質(zhì)量濃度及粒徑分布。測試中，每個測點(diǎn)的采樣用時1min，所得顆粒物濃度和粒徑分布數(shù)據(jù)為采樣1min的平均值。測點(diǎn)處的溫度、相對濕度及風(fēng)速采用TSI8386A-M-GB風(fēng)速儀測量，在讀數(shù)穩(wěn)定至少30s后，再進(jìn)行記錄。在整個測試過程中，窗戶緊閉，以減少室外空氣干擾，大門除了偶爾有人進(jìn)出時的短時間開啟外，其他時間均保持關(guān)閉。

由于散熱器的供熱溫度在工作日和非工作日有所不同，本研究分別選取一個工作日和一個非工作日進(jìn)行測試。根據(jù)室內(nèi)情況的不同，其間共設(shè)定了6種工況，如表1所示。

2 分析與討論

2.1 散熱器上方與室內(nèi)環(huán)境中的顆粒粒徑分布對比

本研究分別選取了測點(diǎn)B1和D2作為散熱器上方和室內(nèi)環(huán)境中測點(diǎn)的代表，顆粒粒徑分布用dp-dM/dlog（dp）值來描述。經(jīng)對工作日中測點(diǎn)B1和D2處三個時段的顆粒粒徑分布對比可知，小顆粒（<0.8μm）在散熱器上方及室內(nèi)其他地方均占大多數(shù)，這可能是由于小顆粒不易惰性沉積、在空氣中停留時間長;顆粒粒徑分布隨時間變化，這可能是由于不同粒徑的顆粒沉積速度不同;粒徑較大的顆粒物（>15μm）到晚上時已完全沉降。這是由于重力是粒徑較大顆粒所受的主導(dǎo)力，使之以較大速度沉降。

從對比結(jié)果還可看出，散熱器上方存在更多的大顆粒（>12.5μm）。這可能是因為散熱器上方的熱氣流阻礙了一些大顆粒的沉積或者將其吹起，形成二次懸浮。

2.2 距散熱器上表面距離對顆粒物濃度的影響

圖2示出了工作日和非工作日上午，散熱器上方30個測點(diǎn)的顆粒物濃度隨距散熱器上表面距離變化的情況。由此可以看出，對于PM10來說，隨著距散熱器上表面距離的增大，顆粒物濃度先減小，后增大，然后減小。顆粒物濃度的最大值出現(xiàn)在第三個或第四個測點(diǎn)。對于PM2.5和PM1來說，隨著與散熱器上表面距離的增大，顆粒物濃度變化不大。

2.3 顆粒物濃度與其他參數(shù)的關(guān)系

距散熱器最近的前三排測點(diǎn)在工作日和非工作日下午的顆粒物濃度與其他參數(shù)的關(guān)系如圖3所示。結(jié)果表明，空氣溫度與相對濕度之間存在一定的負(fù)相關(guān)性，即溫度越高，相對濕度越低。從圖3可以看出，顆粒物濃度隨著溫度的升高和相對濕度的降低而降低。此外，顆粒物濃度幾乎不受風(fēng)速影響，兩者之間沒有顯著的相關(guān)性。

3 結(jié)論

本文對一辦公室內(nèi)散熱器上方及室內(nèi)空氣中的顆粒物濃度及粒徑分布進(jìn)行了實測，得出的主要結(jié)論如下：散熱器上方顆粒物的沉積速率比室內(nèi)空氣中顆粒物的沉積速率要大，尤其是對于粒徑較小的顆粒物;散熱器上方的大顆粒多于室內(nèi)空氣中的大顆粒;大多數(shù)情況下，顆粒物濃度隨溫度的升高和相對濕度的降低而降低，而顆粒物濃度與風(fēng)速之間沒有明顯的相關(guān)性，有待進(jìn)一步探索。

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