北京市中小學(xué)教室空氣凈化方案研究

崔彭禹 劉林涵

摘? 要 霧霾直接攻擊人的呼吸道，直達肺部，引起各種呼吸系統(tǒng)疾病。中小學(xué)生身體免疫系統(tǒng)脆弱，長期嚴(yán)重霧霾會對教室內(nèi)上課的中小學(xué)生造成很大危害。通過調(diào)研了解，北京部分中小學(xué)校主要采用兩種方式進行教室空氣凈化：一種是放置空氣凈化器;另一種是安裝新風(fēng)系統(tǒng)。通過對比二者的優(yōu)缺點，得出教室內(nèi)空氣凈化方案和可行性結(jié)論。

關(guān)鍵詞 霧霾;PM2.5;二氧化碳;空氣凈化器;新風(fēng)系統(tǒng);中小學(xué)教室

中圖分類號：G637? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）09-0130-03

1 引言

近年來，一些北方城市霧霾嚴(yán)重，霧霾問題引起全社會的關(guān)注。大氣環(huán)境污染形成的霧霾存在于空氣中，人們受到影響不可避免。中小學(xué)生在生理上還沒有發(fā)育完全，比起成年人更容易受到攻擊，霧霾會通過未成年人的呼吸道直接損害其健康，導(dǎo)致各種呼吸系統(tǒng)疾病。

一些家庭在客廳、臥室安裝了空氣凈化器，那學(xué)校如何應(yīng)對呢？中小學(xué)生每天會有很長時間在校學(xué)習(xí)，在校期間又有近70%的時間坐在教室內(nèi)。學(xué)校教室如果沒有空氣凈化措施，一旦遇到嚴(yán)重的霧霾天氣，選擇停課，就會耽誤學(xué)生學(xué)習(xí);選擇緊閉門窗，則教室內(nèi)空氣不流通，容易產(chǎn)生細菌，流行性疾病也會傳播很快。研究表明，在沒有凈化措施的情況下，人均室內(nèi)PM2.5的吸入量是室外的四倍。在正確使用空氣凈化器的教室內(nèi)，PM2.5濃度比未擺放空氣凈化器的教室降低近70%。因此，教室需要經(jīng)常進行空氣凈化以降低空氣中化學(xué)、生物學(xué)污染[1-5]。

2 研究方法及過程

通過現(xiàn)場調(diào)研，了解北京市中小學(xué)教室空氣凈化設(shè)施現(xiàn)狀：一種方案是加裝新風(fēng)系統(tǒng);另一種方案是購買安裝空氣凈化器。本文通過對比分析這兩種常用凈化方案的優(yōu)缺點、可行性和經(jīng)濟性，最終提出北京市中小學(xué)教室空氣凈化的推薦方案。

加裝新風(fēng)系統(tǒng)? 新風(fēng)系統(tǒng)就是利用新風(fēng)主機通過管道系統(tǒng)將室內(nèi)的污染空氣放排到室外，同時把室外的新鮮空氣輸送入室內(nèi)，然后確保在不開窗的條件下也能改善室內(nèi)的空氣質(zhì)量，徹底改變室內(nèi)的換氣和通風(fēng)。戶式新風(fēng)系統(tǒng)是一種新型通風(fēng)系統(tǒng)，由新風(fēng)換氣裝置和智能控制單元組成。新風(fēng)系統(tǒng)通過多個空氣凈化過濾裝置，能夠連續(xù)地把新鮮、干凈的空氣送進屋里，并將屋內(nèi)的污染氣體排出，徹底改變房屋空氣質(zhì)量。

通過調(diào)研了解到，正在建設(shè)中的中小學(xué)教室采用吊頂式新風(fēng)系統(tǒng)居多;但吊頂式安裝難度較大，已經(jīng)建成的學(xué)校加裝凈化設(shè)備，使用柜式新風(fēng)系統(tǒng)較多，如圖1、圖2、圖3所示。

設(shè)置空氣凈化器? 空氣凈化器主要由機箱外殼、過濾段、風(fēng)道設(shè)計、電機、電源、液晶顯示器等部分構(gòu)成，它能夠吸附、分解或轉(zhuǎn)化各種空氣污染物（一般包括PM2.5、粉塵、花粉、異味、甲醛、細菌、過敏原等），有效提高空氣清潔程度。

空氣凈化器采用不同的技術(shù)和材料介質(zhì)，能夠提供干凈無污染的空氣。常用的空氣凈化技術(shù)有吸附技術(shù)、負(fù)（正）離子技術(shù)、催化技術(shù)、光觸媒技術(shù)、超結(jié)構(gòu)光礦化技術(shù)、HEPA高效過濾技術(shù)、靜電集塵技術(shù)等。目前廠家所使用的材料主要有光觸媒、活性炭、合成纖維、HEAP高效材料、負(fù)離子發(fā)生器等?，F(xiàn)有的空氣凈化器多為復(fù)合型，就是同時使用了多種凈化手段和材料介質(zhì)。

空氣凈化器工作原理：凈化器裝置內(nèi)的馬達和風(fēng)扇使室內(nèi)空氣循環(huán)流動，不潔凈的空氣通過機內(nèi)的過濾網(wǎng)后，各種有害的氣體漂浮物被清除或吸附。某些空氣凈化器還會在出風(fēng)處安裝負(fù)離子發(fā)生器，工作時負(fù)離子發(fā)生器中會產(chǎn)生直流負(fù)高壓不斷電離空氣，從而產(chǎn)生大量負(fù)離子，之后被風(fēng)扇送出，形成負(fù)離子氣流，使空氣變得干凈健康。

其中，空氣凈化器的電機是其使用壽命的關(guān)鍵，凈化效率由過濾器濾芯決定。風(fēng)道設(shè)計、機箱外殼、過濾段、電機等部件，決定凈化設(shè)備運轉(zhuǎn)時是否有過大噪聲。過濾器是核心部件之一，空氣過濾器的質(zhì)量直接影響空氣凈化器的效果。

3 研究結(jié)果分析與討論

研究結(jié)果

1）設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)的研究分析。新風(fēng)系統(tǒng)主要需要解決的是PM2.5、CO2、苯、甲醛等。設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)需綜合考慮凈化效果和設(shè)備成本。目前，北京市部分學(xué)校安裝的新風(fēng)系統(tǒng)仍然存在缺陷，并不能最大限度解決室內(nèi)污染問題。現(xiàn)在很多學(xué)校的樣板工程安裝方式不同，配置五花八門，在新風(fēng)凈化系統(tǒng)真正運行時，實施檢測結(jié)果不理想。另外，完全靠教室內(nèi)的新風(fēng)系統(tǒng)來維持公共空間潔凈環(huán)境也效果不佳，教室門不停開關(guān)，室內(nèi)污染值隨之迅速升高，而上課后僅憑借新風(fēng)系統(tǒng)，要將污染值降下來也很困難。因此，教室走廊也要安裝新風(fēng)機，有助于外圍環(huán)境的改善。

2）放置空氣凈化器的研究分析。傳統(tǒng)的濾網(wǎng)型空氣凈化器是使用濾網(wǎng)攔截方法達到凈化效果，其原理是利用內(nèi)置的風(fēng)機抽風(fēng)，抽取的空氣機械式都通過濾網(wǎng)進行過濾，之后將不同粒徑的顆粒污染物攔截在濾網(wǎng)中，從而達到凈化空氣的效果。優(yōu)點：安全、高效，對空氣中的漂浮顆粒物如粉塵、毛屑或者花粉等吸附效果較好;成本較低，價格可以接受，市場銷售情況很好。缺點：受限于濾網(wǎng)孔徑的問題，以目前頂尖技術(shù)的HEPA濾網(wǎng)為例，能夠過濾的最小顆粒物粒徑為0.3 μm;同時，噪音較大，后期維護費用較高，易產(chǎn)生二次空氣污染;所有空氣凈化器的通病是不產(chǎn)生新風(fēng)。

結(jié)果分析與討論? 空氣凈化器在安裝方面有優(yōu)勢，同時，使用方便，濾網(wǎng)更換很方便。但是空氣凈化器只能對局部區(qū)域有效，區(qū)域面積較大時，凈化效果較差。采用新風(fēng)系統(tǒng)，可以把室外的空氣過濾后再輸送到室內(nèi)，保證了進入室內(nèi)空氣的品質(zhì)。另外，新風(fēng)系統(tǒng)可以在全天候不開窗條件下進行室內(nèi)的換氣通風(fēng)。新風(fēng)系統(tǒng)與空氣凈化器相比，其施工稍有些復(fù)雜。

1）教室安裝新風(fēng)系統(tǒng)的可行性。新風(fēng)機組可以為室內(nèi)帶來新風(fēng)，從外面將空氣進行過濾后送進教室，使教室內(nèi)環(huán)境得到很大改善;在室內(nèi)可使入肺顆粒物、甲醛、TVOC、細菌明顯減少，二氧化碳也是如此。

2）安裝難度和費用分析。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，有些學(xué)校說沒有多余資金來做新風(fēng)系統(tǒng)，并且安管道太麻煩等，而新建學(xué)校完全可以。目前也有不加裝管道就能使用的新風(fēng)系統(tǒng)，像柜式新風(fēng)機，只要打兩個鉆孔就可以安裝。教室使用的新風(fēng)系統(tǒng)價格在二萬元左右，而稍貴一些的空氣凈化器也在一萬元左右，所以二者價格相差不多。

3）安全性分析。質(zhì)量合格的產(chǎn)品都不會有安全隱患。很多新風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)品都有兒童保護鎖，而年齡小的學(xué)生是打不開機箱門的;就算能打開，一旦門被打開，就會感應(yīng)到而自動切斷電源。空氣凈化器也有兒童保護鎖，所以都是十分安全的。

4）風(fēng)量和噪音分析。教室對新風(fēng)風(fēng)量要求相對較大，大部分新風(fēng)系統(tǒng)都可以滿足，但是空氣凈化器很難滿足。通過計算可以選擇滿足需要風(fēng)量要求的新風(fēng)機組。如果安裝良好、產(chǎn)品合格，新風(fēng)系統(tǒng)用最大功率運行，產(chǎn)生的噪音差不多在35分貝，不會影響到教學(xué)。

總之，教室采用新風(fēng)系統(tǒng)還是略占優(yōu)勢，換入新鮮的空氣是平時最有效、也是最簡單的改變室內(nèi)空氣質(zhì)量的方法。空氣凈化器不能進行室內(nèi)換氣通風(fēng)，只能凈化室內(nèi)原有的空氣，僅能對教室進行空氣輪回凈化，為保證效果，最好要房間密閉。由于學(xué)生在教室進出頻繁，每隔45分鐘就會進出學(xué)生，課間十分鐘基本上是開門狀態(tài)，而且呼吸的CO2和屋里釋放的甲醛氣體靠凈化器無法解決，因此，擺放空氣凈化器只能短時間內(nèi)緩解氣體質(zhì)量差的狀況，不能徹底地解決教室內(nèi)空氣質(zhì)量差的問題。不過，空氣凈化器具有使用方便、濾網(wǎng)更換方便等優(yōu)點。

4 結(jié)語

北京市中小學(xué)教室凈化空氣方案要根據(jù)實際安裝條件和經(jīng)費情況，選擇空氣凈化器或者新風(fēng)系統(tǒng)。

1）安裝難度方面?？諝鈨艋靼惭b難度低，只要計算風(fēng)量，做好產(chǎn)品選型就可以。若采用新風(fēng)系統(tǒng)，吊頂式新風(fēng)系統(tǒng)安裝難度比較大，需要布設(shè)管道，安裝要求非常高;而柜式新風(fēng)系統(tǒng)，只需要在墻體或者玻璃上打兩個鉆孔就可以，非常簡單方便，不需要大規(guī)模施工，也不需要較長的安裝時間。

2）凈化效果方面。空氣凈化器凈化效率最高可達99%，

可以有效解決粉塵、細菌、可吸入顆粒物等。新風(fēng)系統(tǒng)的凈化效率也高達99%，在凈化方面與空氣凈化器持平。

3）市場價格方面?？諝鈨艋鞅刃嘛L(fēng)系統(tǒng)價格略低。因此，中小學(xué)教室如果有安裝條件，建議安裝新風(fēng)系統(tǒng)，既可提供新風(fēng)，又可實現(xiàn)凈化，更加適合校園整體環(huán)境。

總之，為了應(yīng)對嚴(yán)重霧霾天氣，在中小學(xué)校園設(shè)置空氣凈化裝置技術(shù)可行。研究表明，大多數(shù)教室可選擇安裝吊頂式新風(fēng)系統(tǒng)或者柜式新風(fēng)系統(tǒng)，若經(jīng)濟條件允許，教室空氣凈化可以以新風(fēng)系統(tǒng)為主、空氣凈化器為輔，搭配使用，這樣凈化效果會更好。

參考文獻

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[5]中小學(xué)校園空氣質(zhì)量解決方案，讓孩子呼吸好空氣！[DB/OL].http：//nj.leju.com/news/2017-11-16/11306336767258756698095.shtml.