直排式燃?xì)鉄崴鲗κ覂?nèi)空氣污染試驗

摘 要

摘要：在燃?xì)鉄崴鳠煔庵迸藕筒煌L(fēng)條件下對居室不同房間空氣中的C0、C02、02體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行了測試，分析了居室內(nèi)的污染情況。關(guān)鍵詞：燃?xì)鉄崴鳎晃廴疚矬w積分?jǐn)?shù)；直排式Test on Ind
摘要：在燃?xì)鉄崴鳠煔庵迸藕筒煌L(fēng)條件下對居室不同房間空氣中的C0、C02、02體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行了測試，分析了居室內(nèi)的污染情況。
關(guān)鍵詞：燃?xì)鉄崴?；污染物體積分?jǐn)?shù)；直排式
Test on Indoor Air Polluted by Flueless Water Heater
LIU Li-zhen，SHAO Zhen-yu，WU Yuan-yuan，CAI De-qiang
Abstract：The volume fractions of C0，C02 and 02 in air in different rooms of an apartment are determined under direct emission of flue gas from gas water heater and without ventilation.The pollution situation in the different rooms is analyzed.
Key words：gas water heater；volume fraction of pollutant；direct emission
    目前雖然直排式燃?xì)鉄崴饕淹顺鍪袌?，但是原先在用的直排式燃?xì)鉄崴魅栽谑褂?。也有一部分煙道式燃?xì)鉄崴骱蛷?qiáng)排式燃?xì)鉄崴鞑话匆?guī)范安裝煙道，而將煙氣直接排入室內(nèi)。由此而引起的人身傷亡事故仍時有發(fā)生[1～5]。本試驗?zāi)M居室內(nèi)燃?xì)鉄崴魇褂玫那闆r，在水平和豎直方向分別進(jìn)行布點(diǎn)，對各點(diǎn)污染物體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行測試，以了解燃?xì)鉄崴鳠煔庵迸艑邮覂?nèi)空氣造成的污染情況。
1 試驗內(nèi)容
   ① 試驗系統(tǒng)與條件
   在試驗室內(nèi)模擬兩居室建立試驗系統(tǒng)。廚房面積為9.30m2，中廳面積為12.76m2，臥室面積為15.40m2，房間高度為3m。進(jìn)入廚房的外門及中廳和臥室的外窗關(guān)閉，廚房到中廳和中廳到臥室的門開啟。
    在3個房間內(nèi)共布置了13個測點(diǎn)，測點(diǎn)2、5、11分別位于廚房、臥室和中廳的中心，7、8、9分別位于臥室和中廳門、中廳和廚房門以及臥室靠外窗處，其中測點(diǎn)1、2、3位于同一垂線，4、5、6和10、11、12分別位于同一垂線。測點(diǎn)分布平面圖見圖1，圖中建筑尺寸的單位為mm。同一垂線上的3個點(diǎn)的標(biāo)高分別為0.60m、1.50m、2.25m。熱水器為6L/min直排式燃?xì)鉄崴?，熱?fù)荷為11.4kW，連續(xù)燃燒。

   ② 測試內(nèi)容
   燃?xì)馊紵a(chǎn)生的理論煙氣的組分是C0，、S02、N2和H2O[6]。實際煙氣中除上述組分外尚含有過?？諝狻Ｔ谌紵^程中，N2和02在高溫下會牛成N0x。此外，不完全燃燒時，煙氣中還將出現(xiàn)C0、CH4等可燃組分。由于北京市天然氣中硫含量很低，因此燃燒煙氣中的S02含量較低。根據(jù)煙氣中所含主要?dú)怏w對人體健康的危害，本次試驗的檢測內(nèi)容為C0、C02及02的體積分?jǐn)?shù)。在實際測試過程中，由于N0x的體積分?jǐn)?shù)很低，儀器無法正常測試。
2 試驗結(jié)果及分析
   根據(jù)測試數(shù)據(jù)繪制圖表，對同一垂線、不同高度上和同一水平面、不同位置上的污染物體積分?jǐn)?shù)分布進(jìn)行分析。
2.1 同一垂線不同高度上污染物體積分?jǐn)?shù)分布
   ① 廚房中心垂線上污染物體積分?jǐn)?shù)
   廚房中心垂線上C0、C02及02的體積分?jǐn)?shù)分布情況分別見圖2～4。

   廚房中心垂線上不同高度處的3個測點(diǎn)中，CO最高體積分?jǐn)?shù)為0.4%，02最低體積分?jǐn)?shù)為14.7%，C02最高體積分?jǐn)?shù)為3.7%，均出現(xiàn)在距地2.25m處的測點(diǎn)上。C0、C02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加呈上升趨勢，02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加而下降。這說明隨著燃燒的進(jìn)行，煙氣不斷排放，污染物體積分?jǐn)?shù)逐漸增加，02被不斷消耗。在同一垂線，距地面2.25m處的C0、C02體積分?jǐn)?shù)明顯高于1.5m和0.6m處，這與熱煙氣具有向上浮力和排煙口的位置有關(guān)。
    ② 中廳中心垂線上污染物體積分?jǐn)?shù)
    中廳中心垂線上C0、C02及02的體積分?jǐn)?shù)分布情況分別見圖5～7。
 

    中廳中心垂線上的3個測點(diǎn)中，C0最高體積分?jǐn)?shù)為0.176%，02最低體積分?jǐn)?shù)為17.6%，C02最高體積分?jǐn)?shù)為2.1%，均出現(xiàn)在距地2.25m處的測點(diǎn)上。中廳C0、C02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加呈上升趨勢，02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加而下降。在同一垂線，距地面2.25m處的C0、C02體積分?jǐn)?shù)略高于1.5m和0.6m處，這說明隨煙氣溫度的降低，向上浮力減弱。
    ③ 臥室中心垂線上污染物體積分?jǐn)?shù)
    臥室中心垂線上C0、C02及02的體積分?jǐn)?shù)分布情況分別見圖8～10。
 

臥室中心垂線上3個測點(diǎn)中，C0最高體積分?jǐn)?shù)為0.138%，02最低體積分?jǐn)?shù)為17.9%，C02最高體積分?jǐn)?shù)為1.8%，均出現(xiàn)在距地2.25m處的測點(diǎn)上。C0、C02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加呈上升趨勢，02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加而下降。在同一垂線，距地面2.25m處的C0、C02體積分?jǐn)?shù)與距地面1.5m和0.6m處較接近，這說明煙氣在垂線位置的體積分?jǐn)?shù)分布已趨于一致。
2.2 同一水平面上污染物體積分?jǐn)?shù)分布
   ① 距地面0.6m水平面上
   各室中心處距地0.6m水平面上C0、C02及02的體積分?jǐn)?shù)分布情況分別見圖11～13。
 

    在距地面0.6m水平面上，C0最高體積分?jǐn)?shù)為0.132%，02最低體積分?jǐn)?shù)為17.9%，C02最高體積分?jǐn)?shù)為1.8%，均出現(xiàn)在廚房中心處的測點(diǎn)上。C0、C02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加呈上升趨勢，02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加而下降。在同一水平面上，廚房內(nèi)的C0、C02體積分?jǐn)?shù)略高于中廳和臥室，中廳和臥室的C0、C02體積分?jǐn)?shù)較接近。這與測試時間稍有差異有關(guān)。
   ② 距地面1.5m水平面上
各室距地1.5m水平面上C0、C02及02的體積分?jǐn)?shù)分布情況分別見圖14～16。
 

   在距地面1.5m水平面上共有7個測點(diǎn)，C0最高體積分?jǐn)?shù)為0.157%，位于中廳距窗0.5m處測點(diǎn)；02最低體積分?jǐn)?shù)為17.7%，位于中廳距窗0.5m處測點(diǎn)；C02最高體積分?jǐn)?shù)為2.0%，位于廚房中心處測點(diǎn)。C0、C02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加呈上升趨勢，02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加而下降。在同一水平面上，室內(nèi)各點(diǎn)的C0、C02體積分?jǐn)?shù)較接近。說明在這一水平面上，煙氣的擴(kuò)散速度較快，各點(diǎn)的污染物體積分?jǐn)?shù)較均勻。
   ③ 距地面2.25m水平面上
   在距地面2.25m水平面上，C0最高體積分?jǐn)?shù)為0.4%，02最低體積分?jǐn)?shù)為14.7%，C02最高體積分?jǐn)?shù)為3.7%，均出現(xiàn)在廚房中心處的測點(diǎn)上。C0、C02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加呈上升趨勢，02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加而下降。在同一水平面上，廚房內(nèi)的C0、C02體積分?jǐn)?shù)略高于中廳和臥室，中廳和臥室的C0、C02體積分?jǐn)?shù)較接近。這與測試時間稍有差異有關(guān)。
2.3 各室污染物致人中毒情況分析
    本次試驗經(jīng)過了約3h的連續(xù)測試。C0、C02的體積分?jǐn)?shù)升高到一定值、02降低到一定值時都將對人體造成危害。在182min時，廚房中心處距地2.25m處C02的體積分?jǐn)?shù)最高，為3.7%，不足以對人體造成較大影響。在182min時，各室中心距地2.25m處02體積分?jǐn)?shù)最低，廚房內(nèi)測點(diǎn)為14.7%，中廳測點(diǎn)為17.6%，臥室測點(diǎn)為17.9%，除廚房的氧氣體積分?jǐn)?shù)對人體有一定影響外，中廳和臥室的氧氣體積分?jǐn)?shù)都在人體可承受的范圍內(nèi)。而C0的體積分?jǐn)?shù)較高，因此重點(diǎn)對C0體積分?jǐn)?shù)對人體的影響進(jìn)行分析。C0體積分?jǐn)?shù)與人體中毒癥狀見表1[7]。
表1 C0體積分?jǐn)?shù)與人體中毒癥狀
空氣中C0體積分?jǐn)?shù)/10-6
人停留時間/h
癥狀
180～270
5～6
頭疼，運(yùn)動時有心悸。
370～550
4～5
劇烈頭疼，無力，眩暈，視力模糊，思想遲鈍，嘔吐，虛脫。
640～920
3～4
呼吸加快，脈搏加快，常有虛脫和暈厥。
1000～1400
1.5～3.0
中毒性呼吸困難，驚厥，昏迷。
1470～1840
1.0～1.5
上述癥狀加劇，間歇驚厥，昏迷。
1840～2720
0.50～0.75
呼吸與脈搏變?nèi)酰呐K受壓抑，可能死亡。
2720～4560
0.33～0.50
脈搏進(jìn)一步減弱，呼吸變慢，可能死亡。
4560～9200
0.03～0.08
脈搏微弱，呼吸衰竭，很快死亡。
    根據(jù)本次試驗，通過數(shù)據(jù)擬合，推算得知：在房間密閉，熱水器無煙道，煙氣直接排到廚房內(nèi)時，廚房中心距地0.6、1.5、2.25m處的C0體積分?jǐn)?shù)約在117、104、28min后就可達(dá)到0.064%，如人員在此體積分?jǐn)?shù)下停留3～4h，就會出現(xiàn)虛脫與暈厥；廚房中心距地0.6、1.5、2.25m處的C0體積分?jǐn)?shù)約在218、209、82min后就可達(dá)到0.184%，在該體積分?jǐn)?shù)下0.50～0.75h內(nèi)就可致人死亡。中廳中心距地0.6m處，C0體積分?jǐn)?shù)在133min內(nèi)可達(dá)到0.064%；在中廳中心距地1.5m處，C0體積分?jǐn)?shù)在108min內(nèi)就可達(dá)到0.064%。在臥室中心距地0.6m處，C0體積分?jǐn)?shù)在134min內(nèi)就可達(dá)到0.064%；在臥室中心距地1.5m處，C0體積分?jǐn)?shù)在121min內(nèi)就可達(dá)到0.064%。
3 結(jié)論
    ① 當(dāng)房間密閉，熱水器無煙道，煙氣直接排到室內(nèi)時，C0是造成人中毒死亡的主要原因。
    ② C0、C02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加呈上升趨勢，02體積分?jǐn)?shù)隨時間的增加而下降。因此直排式燃?xì)鉄崴鏖L時間連續(xù)使用時危害更大。
    ③ 煙道式及強(qiáng)排式燃?xì)鉄崴鞅仨毎匆?guī)范要求安裝煙氣排氣管。
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(本文作者：劉麗珍1 邵震宇1 吳媛媛1 蔡德強(qiáng)2 1.北京市公用事業(yè)科學(xué)研究所 北京 100011；2.北京市液化石油氣公司 北京 100044)