近年來(lái),我國(guó)大部分地區(qū)霧霾天氣頻發(fā),大氣顆粒物污染嚴(yán)重,其中細(xì)顆粒物(PM2.5)與人體健康關(guān)系密切。室外PM2.5隨滲透風(fēng)經(jīng)由建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)縫隙穿透是室外PM2.5進(jìn)入室內(nèi)的主要途徑之一,而現(xiàn)代建筑中的外窗又是PM2.5穿透的主要路徑。穿透系數(shù)表征了顆粒物穿透建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的能力,是影響室外顆粒物穿透圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入室內(nèi)的重要參數(shù)。由于PM2.5穿透過程受氣象條件、顆粒物粒徑大小、換氣次數(shù)、縫隙條件等多種因素的影響,為室內(nèi)PM2.5控制帶來(lái)了不確定因素。為此,課題圍繞多因素下PM2.5外窗穿透規(guī)律及穿透系數(shù)變化特征展開了研究。利用調(diào)查手段對(duì)霧霾影響下的開窗行為進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果顯示,開窗通風(fēng)是人們久已形成的行為習(xí)慣,但在霧霾天氣頻發(fā)的背景下,人們的開窗行為還是受到了不同程度的影響。雖然人們對(duì)PM2.5和環(huán)境空氣質(zhì)量具有了解程度高、關(guān)注度低的特點(diǎn),但50%以上的人在霧霾天氣時(shí)還是會(huì)關(guān)閉外窗來(lái)阻隔室外PM2.5進(jìn)入室內(nèi)。室內(nèi)外PM2.5濃度具有顯著的相關(guān)性,氣密性高的外窗對(duì)室外PM2.5具有更強(qiáng)的阻隔性能。關(guān)閉外窗條件下,達(dá)到室內(nèi)相同PM2.5濃度時(shí),氣密性高的外窗能夠抵御更為嚴(yán)重的室外PM2.5污染。PM2.5外窗穿透進(jìn)入室內(nèi)的濃度與外窗滲風(fēng)量關(guān)系密切,基于外窗縫隙條件、外窗氣密性影響因素及外窗滲風(fēng)機(jī)理分析并結(jié)合縫隙法理論,給出了多因素下外窗滲透風(fēng)量的計(jì)算方法,據(jù)此建立了PM2.5外窗穿透量模型。對(duì)北京地區(qū)室內(nèi)外PM2.5濃度及粒徑分布進(jìn)行了測(cè)試,統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示,相對(duì)濕度和風(fēng)速均影響室外顆粒物的粒徑分布和室內(nèi)外PM2.5濃度關(guān)系。根據(jù)實(shí)測(cè)分析結(jié)果,設(shè)計(jì)了多因素PM2.5外窗穿透性能實(shí)驗(yàn)臺(tái),提出了以外窗氣密性為基礎(chǔ)的PM2.5穿透研究方法,并利用人工塵源進(jìn)行了PM2.5外窗穿透實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,室內(nèi)外條件動(dòng)態(tài)穩(wěn)定時(shí),穿透系數(shù)在某個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)波動(dòng)；整體上,粒徑小于1μm的顆粒物穿透系數(shù)較大,粒徑大于1μm的顆粒物的穿透系數(shù)相對(duì)較低；外窗氣密性越高,顆粒物的穿透系數(shù)越低。對(duì)于質(zhì)量濃度,在所有壓差下,PM0.5的平均穿透系數(shù)大部分高于0.90；PM1.0的平均穿透系數(shù)分布在0.77～0.95之間；PM2.5的平均穿透系數(shù)分布在0.62～0.85之間。PM2.5外窗穿透實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),PM2.5質(zhì)量濃度的穿透系數(shù)變化具有下述特征：在氣密性4級(jí)時(shí)隨著壓差的增大而增加,在氣密性5級(jí)和氣密性6級(jí)時(shí)隨著壓差的增加變化幅度不大,在氣密性7級(jí)時(shí)隨著壓差的增加明顯呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。根據(jù)PM2.5外窗穿透系數(shù)變化特征,建立并優(yōu)化了不同氣密性條件下的PM2.5外窗穿透系數(shù)模型。對(duì)我國(guó)典型城市環(huán)境PM2.5污染特點(diǎn)進(jìn)行了分析,據(jù)此提出了基于保證率的PM2.5室外設(shè)計(jì)濃度確定方法。結(jié)合PM2.5外窗穿透量模型和PM2.5外窗穿透系數(shù)模型,得到了PM2.5外窗穿透負(fù)荷計(jì)算方法。提出了合理提高外窗氣密性、保證外窗密封條質(zhì)量、加強(qiáng)墻體預(yù)留孔口密封和定期維護(hù)等室內(nèi)PM2.5被動(dòng)控制策略。研究成果既可為建筑室內(nèi)PM2.5濃度預(yù)測(cè)及暴露研究提供依據(jù),又能為建筑室內(nèi)PM2.5污染控制設(shè)計(jì)計(jì)算和控制策略提供指導(dǎo),具有理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：中國(guó)建筑科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：X513;TU228
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 課題的提出
        1.1.3 研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外PM2.5穿透研究現(xiàn)狀
        1.2.1 室內(nèi)外PM2.5濃度關(guān)系描述參數(shù)及影響因素
        1.2.2 穿透系數(shù)實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 穿透系數(shù)理論研究現(xiàn)狀
    1.3 我國(guó)室內(nèi)PM2.5污染現(xiàn)狀
    1.4 國(guó)內(nèi)外PM2.5限值要求
        1.4.1 環(huán)境PM2.5限值標(biāo)準(zhǔn)
        1.4.2 室內(nèi)PM2.5限值標(biāo)準(zhǔn)
    1.5 技術(shù)路線與研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 技術(shù)路線
        1.5.2 研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排
第二章 開關(guān)窗行為調(diào)查與室內(nèi)外PM2.5濃度關(guān)系實(shí)測(cè)
    2.1 開關(guān)窗行為調(diào)查背景與內(nèi)容
        2.1.1 調(diào)研背景與目的
        2.1.2 調(diào)研方法與內(nèi)容
        2.1.3 問卷分布情況
    2.2 霧霾影響下的開關(guān)窗行為調(diào)查結(jié)果分析
        2.2.1 開窗時(shí)間
        2.2.2 PM2.5的認(rèn)知與關(guān)注
        2.2.3 霧霾對(duì)開關(guān)窗行為的影響
        2.2.4 室內(nèi)PM2.5控制措施的了解及應(yīng)用
    2.3 建筑室內(nèi)PM2.5污染來(lái)源
        2.3.1 室內(nèi)源
        2.3.2 室外源
    2.4 室內(nèi)外PM2.5濃度關(guān)系實(shí)測(cè)分析
        2.4.1 實(shí)測(cè)描述
        2.4.2 室內(nèi)外PM2.5濃度關(guān)系
        2.4.3 不同氣密性外窗對(duì)PM2.5的阻隔作用
        2.4.4 室內(nèi)外PM2.5濃度I/O比
    2.5 本章小結(jié)
第三章 PM2.5外窗穿透理論與穿透量模型研究
    3.1 外窗氣密性能分析
        3.1.1 外窗類型
        3.1.2 外窗縫隙類型與表征
        3.1.3 外窗氣密性能影響因素
        3.1.4 氣密性能標(biāo)準(zhǔn)要求
    3.2 PM2.5外窗穿透機(jī)理分析
        3.2.1 運(yùn)動(dòng)受力分析
        3.2.2 穿透機(jī)理
        3.2.3 穿透系數(shù)機(jī)理模型
        3.2.4 穿透系數(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?br>        3.2.5 穿透系數(shù)影響因素分析
    3.3 外窗滲風(fēng)機(jī)理與滲透風(fēng)量計(jì)算
        3.3.1 滲風(fēng)機(jī)理分析
        3.3.2 縫隙法理論與計(jì)算方法
        3.3.3 縫隙滲風(fēng)的多因素影響及修正
        3.3.4 多因素下外窗滲透風(fēng)量計(jì)算
    3.4 PM2.5外窗穿透量模型
        3.4.1 外窗穿透量影響因素
        3.4.2 外窗穿透量建模思路
        3.4.3 PM2.5外窗穿透量模型
    3.5 本章小結(jié)
第四章 室內(nèi)外PM2.5影響因素與穿透實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    4.1 氣象條件對(duì)室外PM2.5的影響
        4.1.1 研究方法
        4.1.2 室外PM2.5污染特征
        4.1.3 典型氣象因素與室外PM2.5濃度的相關(guān)分析
        4.1.4 不同氣象條件下室外顆粒物粒徑分布
    4.2 典型氣象因素對(duì)室內(nèi)外PM2.5的影響
        4.2.1 研究方法與數(shù)據(jù)處理
        4.2.2 室內(nèi)外PM2.5質(zhì)量濃度結(jié)果
        4.2.3 風(fēng)速對(duì)室內(nèi)外PM2.5影響分析
        4.2.4 相對(duì)濕度對(duì)室內(nèi)外PM2.5影響分析
    4.3 PM2.5外窗穿透實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)功能與構(gòu)成
        4.3.2 主要裝置與控制
        4.3.3 測(cè)試設(shè)計(jì)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 多因素下PM2.5外窗穿透規(guī)律分析
    5.1 研究方法的提出
    5.2 實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)施
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)思路與測(cè)試工況
        5.2.2 外窗氣密性檢測(cè)
        5.2.3 測(cè)點(diǎn)布置與設(shè)備材料
        5.2.4 實(shí)驗(yàn)實(shí)施
    5.3 PM2.5外窗穿透數(shù)量濃度變化規(guī)律
        5.3.1 氣密性4級(jí)下PM2.5外窗穿透數(shù)量濃度變化
        5.3.2 氣密性5～7級(jí)下PM2.5外窗穿透數(shù)量濃度變化
        5.3.3 數(shù)量濃度穿透規(guī)律綜合分析
    5.4 PM2.5外窗穿透質(zhì)量濃度變化規(guī)律
        5.4.1 氣密性4級(jí)下PM2.5外窗穿透質(zhì)量濃度變化
        5.4.2 氣密性5～7級(jí)下PM2.5外窗穿透質(zhì)量濃度變化
        5.4.3 質(zhì)量濃度穿透規(guī)律綜合分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 穿透系數(shù)變化特征與阻隔控制研究
    6.1 外窗穿透系數(shù)變化與分布
        6.1.1 外窗穿透系數(shù)計(jì)算方法
        6.1.2 外窗穿透系數(shù)變化趨勢(shì)
        6.1.3 外窗穿透系數(shù)分布
    6.2 外窗穿透系數(shù)變化特征分析
        6.2.1 數(shù)量濃度穿透系數(shù)變化特征
        6.2.2 質(zhì)量濃度穿透系數(shù)變化特征
    6.3 PM2.5外窗穿透系數(shù)模型
        6.3.1 壓差的參數(shù)化表達(dá)
        6.3.2 PM2.5外窗穿透系數(shù)模型建立
        6.3.3 PM2.5外窗穿透系數(shù)模型優(yōu)化
    6.4 外窗阻隔性能與控制
        6.4.1 外窗阻隔性能分析
        6.4.2 PM2.5外窗穿透負(fù)荷
        6.4.3 PM2.5被動(dòng)控制策略
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間發(fā)表的主要論文
在學(xué)期間申請(qǐng)的專利
在學(xué)期間參加的主要科研課題
致謝


本文編號(hào)：2890663