打开文本图片集

摘要：本文为研究室内制热技术在降低室内空气污染的效果，在居室内通过不同制热手段对空气中主要污染物（甲醛、TVOC）的降解速率进行比较分析。研究表明，三种不同制热手段下房间内甲醛和TVOC降解率从小到大的顺序均为：空调＜壁暖＜地暖。研究同时得出采用地暖制热去除室内空气污染的最佳操作方式。相比于其他室内空气治理手段，地暖制热不引入额外的化学物质，因此对于家庭应用而言是一个安全的，无需担心二次污染的治理方式。

关键词：室内空气质量；地暖；污染物去除；空气污染防治；室内制热技术

1 引言

（1） 室内空气污染的影响室人

现阶段，随着人们日益追求更高的生活舒适度，用于住宅装饰装修中的材料种类及数量日益增加，从而导致室内环境污染源的类型和数量也随之上升，住宅室内环境污染已成为人们接触最为频繁的环境污染。据不完全统计，目前在经过装饰装修的室内，已发现的空气污染物种类繁多，大概有三百多种。污染物可以通过多种途径进入人体，包括呼吸道、消化道、皮肤等，它们会对神经系统造成严重的影响，使人们感到不适，注意力分散，工作效率下降，出现头痛、恶心、疲劳、皮肤红肿等症状，甚至可能导致婴儿畸形、白血病和多种癌症。[1-2]。

（2） 室内环境污染的源头

我国国情现状决定了使用者无法从源头上降低住宅室内环境污染，这是因为：

1）我国的建筑材料，特别是胶粘剂、木材板材等生产工艺及水平远不及发达国家。而且由于环保材料污染物含量低但往往成本较高，有些厂商出于降低成本考虑，所进原材料或板材本身环保不达标造成后期成品建材或家具污染物释放量较大，致使室内环境超标；

2）我国住宅空间相对较小，但在装修时考虑到节约空间，往往会使用更多的装饰装修材料来增加收纳空间；

3）住宅装饰装修时为了追求美观，也存在过度使用装饰装修材料的情况；

4）装饰装修材料质量监管不严[3]。据不完全统计，上海地区新装修的住宅室内环境质量不合格率在70%以上，在夏季气温较高时，这一数字甚至可达90%以上，甚至污染物超标值可达标准值的十倍以上。甚至有装修完工两三年之后的住宅室内环境质量仍处于严重污染的状态中。

（3） 室内环境治理的发展现状室

在这样的市场背景下，室内空气治理就呈现出了巨大的社会需求，因此出现了许多专门进行室内空气治理的企业，现今治理室内空气污染的方法主要有：空气净化器、光催化降解、甲醛捕捉剂、封闭剂、污染吸附技术、化学中和处理、其他生物或化学触媒技术等，可谓五花八门。近年来，室内空气治理服务已经成为我国一个蓬勃发展的新兴行业，其规模和影响不断扩大。据统计，自95年发展至今，空气净化产品及环境治理服务的年销售量增长率一直保持在15%～20%左右，近年来的年总销售额甚至已达十亿以上[4]。

（4） 室内环境治理的难点

虽然室内空气治理产业日益发展，但其费用高、治理效果不稳定、不持久等缺陷，甚至很多产品还会在一段时间内产生反弹。而我们也往往会面对消费者的求助，到底如何治理才是安全有效的？而近期，我们分别遇到了两户新居，在装修后因为污染物超标，无法入住，消费者拿到检测报告后，向我们咨询了这一问，希望我们能为他们解决。但作为一家检测机构，出于公正性，我们不能推荐治理产品，更不能去从事相关治理业务，面对消费者提出的这一问题，面对费用昂贵的室内空气治理业务和效果难以保证的空气治理产品，如何利用家庭现有资源对装修后的室内空气污染进行治理，是一个难道，也是个值得研究的问题。

（5） 利用制热手段来降解室内污染

根据室内空气中污染物质的挥发速率会随着温度升高而加快这一特性，我们可以利用污染物的这一特性对家居环境中的空气污染进行治理。现今，室内制热技术主要有：1）空调；2）地暖；3）壁暖；4）电热取暖设备。根据其加热原理的不同可以分为两类：1）热源直接提高空气温度；2）热源处于饰面材料内部，通过提高饰面材料温度间接提高空气温度。本研究将对比现今主要制热手段对于室内空气污染物降解速率的影响。

2 常见污染物甲醛释放的影响因素分析

首先我们采用气候箱法，以细木工板甲醛做相应实验，对实验结果进行综合分析，得出以下几点因素会影响甲醛的释放：

2.1 时间影响

通过实验我们从甲醛的释放规律曲线发现，细木工板中甲醛在短时间内会剧烈释放，释放曲线呈现急剧上升，大约1小时气候箱内甲醛浓度就已超标；100分钟左右可以看到，甲醛释放曲线开始变成逐渐缓慢上升的状态；6小时左右气候箱内甲醛释放基本达到稳定，释放曲线也趋于平缓。当细木工板在气候箱中放置约24小时，甲醛浓度基本稳定，不再发生明显变化。

2.2 温度影响

用不同的温度对细木工板甲醛释放进行实验，发现温度的变化并不能使甲醛释放趋势产生变化，但却可以使甲醛的释放速率改变，温度越高，甲醛释放速率越快，当温度超过25℃时甲醛浓度增高幅度明显加大，且30℃时舱内稳定浓度大概是15℃时的3.76倍。

板材中的甲醛，主要来源于生产板材使用的胶粘剂。温度升高，会促使胶粘剂分解并释放出游离甲醛，气候箱内的甲醛浓度相应增加，释放速度快。而且升高温度也会加快游离甲醛在空间内的挥发和扩散，同样加快了释放速度。特别是温度升高到30℃以上时，会使胶粘剂加剧分解力度，快速分解放出甲醛。

2.3 通风影响

气候箱在没有通入新风的时候，甲醛的释放如2.1所述，符合封闭状态下甲醛的释放规则，一小时内释放曲线呈急速上升状态。我们根据之前所得规律，在6小时后，通入不同量的新风，发现甲醛在气候箱内的浓度及甲醛释放量皆受到了影响。由于新风通入后，对原舱内的甲醛起到了稀释作用，因此不难发现，短时内气候箱里的甲醛浓度急剧下降，而且通入的新风量越大稀释作用越强，浓度越低。同时，这种下降又使板材进入“新一轮的”急剧释放，使甲醛释放速度加快，释放曲线又回到密闭前几小时那种快速上升的状态。新风通入的量越大，舱内的甲醛浓度越低，这段时间内甲醛的释放速率增加就越大。通入新风后约20小时后舱内甲醛浓度释放趋于平缓，慢慢达到饱和。从以上规律可以看出，通入新风或居室内短时间的通风换气，可以让房间内的甲醛浓度下降，但这只是暂时的，一段时间后甲醛浓度依然会从快速增加至趋于缓和直至最大值，也就是室内饱和值。所以如果通风换气时间间隔比较长的话，对室内环境达不到有效改善，污染还是存在的。但是我们也不难发现，经常通风可以加快甲醛的释放，进而缩短装饰装修材料中甲醛的释放期。

以上规律为我们提供了一种思路，即我们可以利用密闭房间，用制热手段进行加热，密闭一定时间后完全通风，再闭门门窗，再加热，再通风这种循环方式进行处理，以达到改善居室室内空气的目的。

3 利用不同的制热手段降解室内污染物的实验

基于之前得出的理论，我们经客户同意，根据客户居室装修不同的制热手段，在两户居室进行了一系列实验。

3.1 实验方案

在新装饰装修后的居民室内，主要污染物为甲醛和总挥发性有机物（TVOC），故实验主要基于这两个污染物进行[4]。

根据室内空气污染物的累积规律：关闭门窗后室内空气中污染物浓度快速上升，直至（8～12）h左右上升速率减缓，设计污染物去除方式：关闭门窗（10～12）h后开窗通风1 h，不断重复这个过程，分别于12 h（作为初始污染浓度）、7 d、15 d、30 d后按照《室内空气质量标准》（GB/T 18883—2002）的规定，采用酚试剂分光光度法来测定室内空气中甲醛的浓度，采用热脱附-气相色谱法测定室内空气中TVOC浓度。

3.2 仪器设备

HL-2A型恒流大气采样器；

GIlian电子流量校准系统；

UV-1800型紫外-可见分光光度计；

7890A-5975C气相色谱-质谱分析仪，带TDSA热解析自动进样装置。

3.3 不同制热方式下测试数据

3.3.1 采用热源直接提高空气温度的室内制热方式

3.3.1.1 空调制热下室内空气污染物降低速率测试

选取污染情况高、中、低不同的三个房间（分别编号为A1、A2、A3）作为实验对象。采用空调制热的方式，将空调温度设置到30℃，于关闭门窗12 h后测定室内温度，A1房间温度为25.8℃、A2房间温度为26.2℃、A3房间温度为25.3℃。可以看出采用空调制热的方式，当空调温度设定较高时，环境温度无法达到设定温度。

该过程的室内空气污染物检测结果如表3.1所示：

3.3.1.2 壁暖制热情况下室内空气污染物降低速率测试

同样选取污染情况高、中、低不同的三个房间（分别编号为B1、B2、B3）作为实验对象。采用壁暖制热的方式，于关闭门窗12 h后测定室内温度，将壁暖温度设定为30℃，B1房间温度为29.8℃、B2房间温度为31.2℃、B3房间温度为31.3℃。可以看出采用壁暖制热的方式，室内环境温度可以达到一个比较高的水平。

同样于12h、7d、15d、30d后进行室内空气中甲醛、TVOC检测，室内空气污染物检测结果如表3.2所示：

3.3.2 热源处于饰面材料内部的室内制热方式

目前，此种制热方式主要为地暖，主要分为湿法水地暖、干式水地暖、电地暖等方式，其主要特征为处于面层与防护层之间，加热时首先均匀加热整个地面，利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律达到加热空气的目的。

同样选取污染水平不同的三户人家（分别编号为C1、C2、C3）作为实验对象。采用地暖制热的方式，将地暖温度设置为30℃，于关闭门窗12 h后测定室内温度，C1房间温度为31.5℃、C2房间温度为30.9℃、C3房间温度为31.1℃，可以看出采用地暖制热的方式，室内环境温度相比于壁暖制热也可以达到一个比较高的水平。

最终的室内空气污染物检测结果如表3.3所示：

4 结果分析

不同污染水平的房间在三种制热方法下甲醛降解率结果如下图4.1所示：

将12 h时室内污染物浓度定为初始浓度，则不同污染水平的房间的甲醛降解率和TVOC降解率如图4.1、4.2和表4.1、4.2所示，可以看出在不同污染水平的房间中，采用三种制热手段房间的甲醛和TVOC降解率随着时间的增加而增加，这是因为随着时间的推移，在高温加热的条件下，材料中的游离甲醛以及未固化的有机物不断向外释放，残留于材料中的污染物越来越少。三种制热手段房间甲醛和TVOC降解率从小到大的顺序为：空调＜壁暖＜地暖。采用地暖加热降解率最佳是因为地暖热源处于饰面材料内部，加热时先提高饰面材料温度再提高空气温度，所以当环境温度为30 ℃时，材料内部的温度会更高，加速有害物质的释放速率。空调和壁暖制热降解速率相比于壁暖偏低，这两种制热手段均为通过提高空气温度来提高室内温度，因此材料内部温度相比于地暖制热的材料内部温度要低很多，有害物质的释放速率也会相对较小。相比于壁暖制热，空调制热并不能达到相对较高的温度，所以以空调制热房间的甲醛和TVOC降解率相对较差。

5 结论与建议

本文研究了三种不同制热手段房间12h、7d、15d和30d的甲醛和TVOC降解率，最后得到如下结论：

（1）三种制热手段房间甲醛和TVOC降解率从小到大的顺序为：空调＜壁暖＜地暖，这是因为地暖制热相比于壁暖和空调制热，材料内部的温度会更高，加速了害物质的释放速率。

（2）利用地暖去除室内污染物的最佳使用方法为：在关闭门窗的状态下将室内地暖温度开到尽可能高，每隔12 h左右开启对外门窗通风半小时左右，再关闭门窗，期间地暖一直保持开启状态，重复以上步骤，对于轻微超标或重度超标的居室，通常情况下30 d左右的时间可以将室内空气污染降到可接受水平。

（3）地暖是在较高温度下加速材料内部游离甲醛以及TVOC的释放，因此是一个可以“治本”的方法，而且由于地暖完全是靠加热释放材料中污染物，不引入额外的化学物质，因此对于家庭应用而言是一个安全的，无需担心二次污染的治理方式。

参考文献：

[1].陈丽金.装修材料对室内环境的污染及其控制[J].武汉工业学院院报，2004，4（9）：20-23.

[2].Florig， H， Keith. China’s air pollution risks.[J]. Environmental Science & Technology， 1997， 31（6）：274A.

[3].钱明媛，张晓波.空气净化产品净化效果的标准测试方法[J].上海计量测试，2014，2（240）：37-39.

[4].钱明媛，新装修房屋室内空气质量预测方法[J]，上海计量测试，2013，6（238）：18-23.

[5].GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》

作者简介：黄雯燕，女，1981年生，主要从事室内空气检测及套内装饰质量检测