北京市中小学教室空气净化方案研究

    崔彭禹 刘林涵

    

    

    

    摘? 要 雾霾直接攻击人的呼吸道，直达肺部，引起各种呼吸系统疾病。中小学生身体免疫系统脆弱，长期严重雾霾会对教室内上课的中小学生造成很大危害。通过调研了解，北京部分中小学校主要采用两种方式进行教室空气净化：一种是放置空气净化器;另一种是安装新风系统。通过对比二者的优缺点，得出教室内空气净化方案和可行性结论。

    关键词 雾霾;PM2.5;二氧化碳;空气净化器;新风系统;中小学教室

    中图分类号：G637? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）09-0130-03

    1 引言

    近年来，一些北方城市雾霾严重，雾霾问题引起全社会的关注。大气环境污染形成的雾霾存在于空气中，人们受到影响不可避免。中小学生在生理上还没有发育完全，比起成年人更容易受到攻击，雾霾会通过未成年人的呼吸道直接损害其健康，导致各种呼吸系统疾病。

    一些家庭在客厅、卧室安装了空气净化器，那学校如何应对呢？中小学生每天会有很长时间在校学习，在校期间又有近70%的时间坐在教室内。学校教室如果没有空气净化措施，一旦遇到严重的雾霾天气，选择停课，就会耽误学生学习;选择紧闭门窗，则教室内空气不流通，容易产生细菌，流行性疾病也会传播很快。研究表明，在没有净化措施的情况下，人均室内PM2.5的吸入量是室外的四倍。在正确使用空气净化器的教室内，PM2.5浓度比未摆放空气净化器的教室降低近70%。因此，教室需要经常进行空气净化以降低空气中化学、生物学污染[1-5]。

    2 研究方法及过程

    通过现场调研，了解北京市中小学教室空气净化设施现状：一种方案是加装新风系统;另一种方案是购买安装空气净化器。本文通过对比分析这两种常用净化方案的优缺点、可行性和经济性，最终提出北京市中小学教室空气净化的推荐方案。

    加装新风系统? 新风系统就是利用新风主机通过管道系统将室内的污染空气放排到室外，同时把室外的新鲜空气输送入室内，然后确保在不开窗的条件下也能改善室内的空气质量，彻底改变室内的换气和通风。户式新风系统是一种新型通风系统，由新风换气装置和智能控制单元组成。新风系统通过多个空气净化过滤装置，能够连续地把新鲜、干净的空气送进屋里，并将屋内的污染气体排出，彻底改变房屋空气质量。

    通过调研了解到，正在建设中的中小学教室采用吊顶式新风系统居多;但吊顶式安装难度较大，已经建成的学校加装净化设备，使用柜式新风系统较多，如图1、图2、图3所示。

    设置空气净化器? 空气净化器主要由机箱外壳、过滤段、风道设计、电机、电源、液晶显示器等部分构成，它能够吸附、分解或转化各种空气污染物（一般包括PM2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛、细菌、过敏原等），有效提高空气清洁程度。

    空气净化器采用不同的技术和材料介质，能够提供干净无污染的空气。常用的空气净化技术有吸附技术、负（正）离子技术、催化技术、光触媒技术、超结构光矿化技术、HEPA高效过滤技术、静电集尘技术等。目前厂家所使用的材料主要有光触媒、活性炭、合成纤维、HEAP高效材料、负离子发生器等。现有的空气净化器多为复合型，就是同时使用了多种净化手段和材料介质。

    空气净化器工作原理：净化器装置内的马达和风扇使室内空气循环流动，不洁净的空气通过机内的过滤网后，各种有害的气体漂浮物被清除或吸附。某些空气净化器还会在出风处安装负离子发生器，工作时负离子发生器中会产生直流负高压不断电离空气，从而产生大量负离子，之后被风扇送出，形成负离子气流，使空气变得干净健康。

    其中，空气净化器的电机是其使用寿命的关键，净化效率由过滤器滤芯决定。风道设计、机箱外壳、过滤段、电机等部件，决定净化设备运转时是否有过大噪声。过滤器是核心部件之一，空气过滤器的质量直接影响空气净化器的效果。

    3 研究结果分析与讨论

    研究结果

    1）设置新风系统的研究分析。新风系统主要需要解决的是PM2.5、CO2、苯、甲醛等。设置新风系统需综合考虑净化效果和设备成本。目前，北京市部分学校安装的新风系统仍然存在缺陷，并不能最大限度解决室内污染问题。现在很多学校的样板工程安装方式不同，配置五花八门，在新风净化系统真正运行时，实施检测结果不理想。另外，完全靠教室内的新风系统来维持公共空间洁净环境也效果不佳，教室门不停开关，室内污染值随之迅速升高，而上课后仅凭借新风系统，要将污染值降下来也很困难。因此，教室走廊也要安装新风机，有助于外围环境的改善。

    2）放置空气净化器的研究分析。传统的滤网型空气净化器是使用滤网拦截方法达到净化效果，其原理是利用内置的风机抽风，抽取的空气机械式都通过滤网进行过滤，之后将不同粒径的颗粒污染物拦截在滤网中，从而达到净化空气的效果。优点：安全、高效，对空气中的漂浮颗粒物如粉尘、毛屑或者花粉等吸附效果较好;成本较低，价格可以接受，市场销售情况很好。缺点：受限于滤网孔径的问题，以目前顶尖技术的HEPA滤网为例，能够过滤的最小颗粒物粒径为0.3 μm;同时，噪音较大，后期维护费用较高，易产生二次空气污染;所有空气净化器的通病是不产生新风。

    结果分析与讨论? 空气净化器在安装方面有优势，同时，使用方便，滤网更换很方便。但是空氣净化器只能对局部区域有效，区域面积较大时，净化效果较差。采用新风系统，可以把室外的空气过滤后再输送到室内，保证了进入室内空气的品质。另外，新风系统可以在全天候不开窗条件下进行室内的换气通风。新风系统与空气净化器相比，其施工稍有些复杂。

    1）教室安装新风系统的可行性。新风机组可以为室内带来新风，从外面将空气进行过滤后送进教室，使教室内环境得到很大改善;在室内可使入肺颗粒物、甲醛、TVOC、细菌明显减少，二氧化碳也是如此。

    2）安装难度和费用分析。调研发现，有些学校说没有多余资金来做新风系统，并且安管道太麻烦等，而新建学校完全可以。目前也有不加装管道就能使用的新风系统，像柜式新风机，只要打两个钻孔就可以安装。教室使用的新风系统价格在二万元左右，而稍贵一些的空气净化器也在一万元左右，所以二者价格相差不多。

    3）安全性分析。质量合格的产品都不会有安全隐患。很多新风系统产品都有儿童保护锁，而年龄小的学生是打不开机箱门的;就算能打开，一旦门被打开，就会感应到而自动切断电源。空气净化器也有儿童保护锁，所以都是十分安全的。

    4）风量和噪音分析。教室对新风风量要求相对较大，大部分新风系统都可以满足，但是空气净化器很难满足。通过计算可以选择满足需要风量要求的新风机组。如果安装良好、产品合格，新风系统用最大功率运行，产生的噪音差不多在35分贝，不会影响到教学。

    总之，教室采用新风系统还是略占优势，换入新鲜的空气是平时最有效、也是最简单的改变室内空气质量的方法。空气净化器不能进行室内换气通风，只能净化室内原有的空气，仅能对教室进行空气轮回净化，为保证效果，最好要房间密闭。由于学生在教室进出频繁，每隔45分钟就会进出学生，课间十分钟基本上是开门状态，而且呼吸的CO2和屋里释放的甲醛气体靠净化器无法解决，因此，摆放空气净化器只能短时间内缓解气体质量差的状况，不能彻底地解决教室内空气质量差的问题。不过，空气净化器具有使用方便、滤网更换方便等优点。

    4 结语

    北京市中小学教室净化空气方案要根据实际安装条件和经费情况，选择空气净化器或者新风系统。

    1）安装难度方面。空气净化器安装难度低，只要计算风量，做好产品选型就可以。若采用新风系统，吊顶式新风系统安装难度比较大，需要布设管道，安装要求非常高;而柜式新风系统，只需要在墙体或者玻璃上打两个钻孔就可以，非常简单方便，不需要大规模施工，也不需要较长的安装时间。

    2）净化效果方面。空气净化器净化效率最高可达99%，

    可以有效解决粉尘、细菌、可吸入颗粒物等。新风系统的净化效率也高达99%，在净化方面与空气净化器持平。

    3）市场价格方面。空气净化器比新风系统价格略低。因此，中小学教室如果有安装条件，建议安装新风系统，既可提供新风，又可实现净化，更加适合校园整体环境。

    总之，为了应对严重雾霾天气，在中小学校园设置空气净化装置技术可行。研究表明，大多数教室可选择安装吊顶式新风系统或者柜式新风系统，若经济条件允许，教室空气净化可以以新风系统为主、空气净化器为辅，搭配使用，这样净化效果会更好。

    参考文献

    [1]杨海.室内空气净化现状及主要问题[J].北方环境，2013（3）：164-170.

    [2]马超.室内空气污染净化技术的现状与发展趋势[J].科技资讯，2011（10）：160，179.

    [3]曹晶晶，秦学深.国内外室内空气品质研究现状[J].辽宁化工，2011（5）：485-486，504.

    [4]李曾婷.室内空气净化解决方案哪家强？[J].電器，2016（5）：18-19.

    [5]中小学校园空气质量解决方案，让孩子呼吸好空气！[DB/OL].http：//nj.leju.com/news/2017-11-16/11306336767258756698095.shtml.