干建材有机挥发物单面散发特性的理论研究及应用

论文摘要

由于人70%~90%的时间生活在室内,故而影响人体健康的主要因素是人所感觉到的室内空气品质而非室外空气品质。独立一个房间的室内空气品质由室外空气品质和室内污染源等决定。近些年的研究结果表明,现代建筑装饰材料中释放出的挥发性有机化合物(VOCs)是引起室内空气污染的主要因素之一。而我们知道,自然通风作为一种节能、环保的通风形式,能提供较好的室内空气品质,是一种很好的通风方式。本文首先从源作用上提出了一种干建材中VOC单面散发规律的新模型。与以往模型不同,本模型考虑了室内VOC初始浓度及小室进口VOC浓度不为0的情形,且解的形式为完全解析解,无需迭代,更具普适意义。用已知实验结果和模型离散解对其验证,证明了模型的有效和正确性。本模型可用于三种情况:一是计算某通风条件下小室中的VOC浓度的变化;二是了解建材本身散发特性,计算其VOC散发量;三是在已知建材情况及小室内允许的VOC浓度的基础下,计算通风时间或通风量,为暖通空调系统的设计提供依据。由于干建材散发是受诸多因素影响的一个复杂过程,在这个模型基础之上,讨论了来流速度、温度、房间污染物进口和初始浓度对模型的影响。其次,拟合了本模型中干建材散发率与无量纲参数之间的准则关系式,此准则关系式与模型解析解吻合较好。使用此关系式,当无量纲参数在适当范围内时,有两种方法可以便捷地将小室环境中VOC散发的实验结果应用于实际大空间。基于此关系式,本文讨论了对流传质系数、建材厚面比和小室换气次数对建材VOC散发率的影响,这三个因素决定了何时可以将小室环境中VOC散发的实验结果直接应用于实际大空间。再次,在新建模型的基础上,本文同时考虑了自然通风对模型的影响作用,并以此为理论指导,设计了一简易软件评估室内空气品质。最后,对热源与室内温度及通风量的相互影响及通风量和温度之间相互依赖的关系进行了初步研究,并在此基础上发展了适合做短期预测室内空气污染物和室内温度的模型,该模型能准确模拟室内空气品质和室内温度的变化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 建材散发特性研究概况
• 1.2.1 室内空气污染物
• 1.2.2 干建材中 VOCs 散发规律的研究现状
• 1.3 自然通风理论研究概况
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 干建材VOC 单面散发模型的理论研究
• 2.1 干建材 VOC 单面散发规律模型
• 2.1.1 模型的建立
• 2.1.2 模型经典求解结果
• 2.2 模型新解
• 2.3 模型验证
• 2.3.1 参数的确定
• 2.3.2 验证
• 2.4 影响因素的讨论
• 2.4.1 材料表面风速
• 2.4.2 温度
• 2.4.3 小室进口浓度
• 2.4.4 室内初始浓度
• 2.5 本章小结
• 第3章 干建材无量纲散发率及其应用
• 3.1 无量纲分析
• 3.1.1 无量纲分析概述
• 3.1.2 本模型无量纲化
• 3.2 无量纲准则式的应用
• 3.2.1 小室环境预测法
• 3.2.2 理论分析预测法
• 3.2.3 无量纲准则式的影响因子
• 3.3 本章小结
• 第4章 自然通风对模型的影响及应用
• 4.1 模型描述
• 4.1.1 自然通风模型
• 4.1.2 自然通风模型与建材 VOC 单面散发模型
• 4.2 模型应用（软件的编程）
• 4.2.1 计算稳态时室内污染物浓度
• 4.2.2 计算任意时刻室内污染物浓度
• 4.2.3 计算某一浓度下的通风时间
• 4.2.4 计算给定浓度下和通风时间下的机械通风量
• 4.3 软件介绍
• 4.4 本章小结
• 第5章 热源、自然通风理论与模型相结合
• 5.1 综合模型描述
• 5.1.1 热源
• 5.1.2 热源与自然通风理论
• 5.1.3 热源、自然通风理论与模型的结合
• 5.2 综合模型的应用
• 5.3 本章小结
• 结论和展望
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录 B 模型解析解的推导过程
• B.1 模型的拉普拉斯变换形式解
• B.2 模型的完全解析解
• 致谢