060 氣流組織形式對室內致病菌傳播影響的綜合指標評價

1、氣流組織形式對室內致病菌傳播影響的綜合指標評價天津大學環(huán)境學院丁研田喆朱能摘要：本文采用全尺寸氣流實驗室結合三種風口形式對上送風、側送風和下送風三種氣流組織形式的普通辦公環(huán)境風速場進行測試，采用不均勻系數(shù)、空氣特性分布指標ADPI評價不同氣流形式下的氣流均勻性，用自凈時間和換氣效率指標對各形式的污染物去除能力進行評價，并用發(fā)菌實驗模擬辦公環(huán)境下致病菌攜帶者在輕微連續(xù)咳嗽的狀態(tài)下產(chǎn)生示蹤微生物氣溶膠，通過合理的發(fā)生系統(tǒng)和采樣方法，提出兩項

2、生物安全性指標對其他辦公位置的濃度影響水平進行評價。通過綜合分析比較，下送風氣流組織形式對室內環(huán)境的傳染病防控有較好的效果，而不同的風口形成的送風流態(tài)也影響著氣流的分布。關鍵詞：氣流組織形式；發(fā)菌實驗；氣流均勻性；生物安全性；綜合指標評價1.1.引言引言病毒依附于細菌后將以微生物氣溶膠的形式在空氣中廣為傳播，而建筑室內環(huán)境中的人們則更容易接觸和感染病菌[1]。在當前呼吸道傳染病多發(fā)，高致死率疾病接連出現(xiàn)的形勢下，尋找到可以減少人體患病風

3、險的污染物去除途徑具有十分現(xiàn)實的意義。氣流組織形式對于室內污染物的分布、擴散有著非常重要的影響。對于具有較大換氣次數(shù)的生物安全實驗室來說，上送下排是最理想的氣流組織形式[2]。然而，如何在換氣次數(shù)較小的普通室內環(huán)境中依靠對致病菌傳播過程的實驗找到最能滿足人體生物安全性的氣流組織形式是本文所要探索的問題。2.2.實驗方法實驗方法以全尺寸氣流實驗室作為模擬普通辦公環(huán)境的實驗艙，尺寸為553m（長寬高）。天花板安裝兩個方形散流器，選擇一個作為

4、送風口，另一個做排風口使用，以安裝在側墻上方的單百葉風口作為側送風形式送風口，以軟管連接靜壓箱的形式配合地板散流器實現(xiàn)下送風的氣流組織形式。在空間架設15個測點通過微風速傳感器測試房間風速場，并計算不同氣流組織形式下的不均勻系數(shù)和空氣特性分布指標ADPI。房間風速測點的布置位置如圖1所示。圖1氣流實驗室風速測點位置布置示意圖為了更好地反映不同氣流組織形式對于污染物的去除能力，本文以CO2為示蹤氣體采用濃度自然降低法通過自凈時間和換氣效率

5、兩項指標對所研究的三種氣流組織形式進行評價。發(fā)菌實驗采用中國科學院菌種保藏中心提供的枯草桿菌（Bacillussubtilis）黑色芽孢變種（菌號下送風n=100.854085不均勻系數(shù)越小，則證明均勻性越好。從測試結果來看，上送風的氣流組織形式對于氣流的均勻分布具有優(yōu)勢，相比于下送風散流器送風口，上送風散流器送風口更利于氣流的均勻分布。而側送風的氣流組織形式尤其是單百葉送風口的側送風不利于氣流的擴散，可見風口對于空氣的誘導能力將影響氣

6、流形式的好壞。3.1.23.1.2空氣特性分布指標空氣特性分布指標空氣分布特性指標是基于氣流分布房間內的人體熱舒適性感覺而提出的，對于本文而言可以從另一個側面反映各氣流組織形式下的氣流分布特性。作為冷吹風（感）的指標，美國供暖制冷空調工程師協(xié)會定義了有效吹風溫度（EDT）。(4)()7.8(0.15)xmxEDTttv????式中分別為室內某測點的溫度和室內平均溫度，為室內某測點的風速。由于本文不考慮室內溫xtmtxv度影響，因此認為式

7、中項的值為零，即室內溫度場已達到均勻分布的程度。則原式變?yōu)閤mtt?(5)7.8(0.15)xEDTv????EDT用于判斷工作區(qū)任何一點是否有吹風感。而對整個工作區(qū)的氣流分布的評價則用空氣分布特性指標ADPI（AirDiffusionPerfmanceIndex）來判斷，ADPI定義為各測點滿足EDT’和風速要求的點占總點數(shù)的百分比。(6)1.71.1100%EDTADPI???????的測點數(shù)總測點數(shù)表2不同氣流形式下的ADPI值送

8、風形式換氣次數(shù)ADPI上送風n=1053.3%側送風n=1086.67%下送風n=1073.33%通過測試空氣分布特性指標ADPI可以看到，側送風較好，而上送風較差。逐點觀察發(fā)現(xiàn)，上送風的不達標測點是由于部分測點風速過小造成的，上送風散流器的位置偏離天花板中心，從而使另一側的測點平均風速偏小。3.23.2濃度測試及污染物去除能力評價濃度測試及污染物去除能力評價3.2.13.2.1自凈時間自凈時間自凈時間是評價室內換氣效果的重要指標，但常