室内除PM 2.5的方案探析

王艳丰

（湖南朝日建设有限公司 410000）

绪论

近年来，全国各地频繁出现的雾霾天气严重影响了城市环境和人们的身心健康，PM2.5颗粒物污染问题受到空前关注。而室外空气质量的改善需要一个缓慢的过程，此间，建筑物内部如何除PM2.5，保障室内空气品质、保护健康，成为了一个必须解决的问题。本文结合实际案例做出了一些探索分析，供同行参考。

1 PM2.5简介

PM2.5是指大气中直径≤2.5μm的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。直径还不到人头发丝的1/20，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。被吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。PM2.5产生的主要来源是日常发电、冬季取暖、工业生产、汽车尾气排放等过程中经燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。

图1

以北京为例，2014～2017年夏期间，空气质量指数时常处于严重污染。随着政府采取了一系列强有力的措施，例如淘汰燃煤锅炉、低氮改造、煤改气、迁出污染企业、车辆限行等，2017年7月份以后空气质量已有所好转，但仍处于重（中）度污染的范围。

图2

2 净化方式

工程中常用的净化方式主要有两种：介质过滤（如无纺布、聚丙烯滤料等）和静电吸附性过滤。

2.1 介质过滤

主要采用的是初效过滤器（G4级）和中效过滤器（F8及以上级）组合的方式。由初效过滤掉较大的颗粒（粒径≥5.0μm），然后再由中效过滤掉1.0～5.0μm的细小颗粒物。过滤级别越高，压损越大，对风机压头要求越高，噪音越高，综合考虑一般选用F8级即可。优点是洁净度有保证，且不会产生二次污染。缺点是F8及以上级别的过滤器不能清洗，只能更换，属于耗材。

表1

2.2 静电吸附

原理是静电除尘器连续释放高压静电，让随空气进来的灰尘和细菌都带上正电荷，然后被负电极板吸附。能过滤比细胞还小的粉尘、烟雾。一般过滤效率为80～90%。优点是不用更换价格高昂的耗材，并且可以静电灭菌。缺点是会产生臭氧，如果对臭氧释放控制不好，容易对人体产生伤害。另外，电极板需要定期手工清洁。

图3

臭氧常温常压下是一种淡蓝色、腥臭味的气体。臭氧浓度小于0.05PPM即0.1mg/m3时，是安全的。当不流通空气中的臭氧浓度达到0.1mg/m3时，人们的喉头、鼻腔等器官就会感受到刺激性。而当浓度达到0.2mg/m3时，呼吸道疾病就会加剧，而眼睛也会感受到刺激性。

因为新风系统和空气净化器产生的臭氧浓度是比较低的，所以我们要考虑的是发生量和累积量。发生量多一点可能问题不大，但是如果累积量很大的话问题就严重了。同样的发生量，应用于空气净化器，由于是封闭环境，累积量就会慢慢提升，就有可能危害健康；如果应用于新风机组，由于是持续通风换气，累积量就不会增加，也不会对健康产生危害。

3 应用实例

项目位于北京西城区新街口，为某一线开发商的总部办公大楼。写字楼总建筑面积3.98万m2，14/-3层，建筑总高度48m。现状大楼已建成并使用了17年，2016年底为精装改造，主要范围是11～14层。大楼已于2017年11月完成改造并投入使用。

综上原理以及结合本工程情况，笔者设计之初提出了如下几种净化方案：

3.1 新风机组集中处理+室内正压

新风机组过滤单元采用初效G4级+静电除尘（效率85～90%）+中效F8级的组合方式，室外污染空气经过新风机组净化后送入室内。室内排风量取新风量的85%左右，保持室内微正压。空调房间要求门窗紧闭，原理上不应该再有污染空气通过缝隙进入室内。

本项目的屋顶新风机组总新风量为19500m3/h，总排风量为17000m3/h。排风比87%，排风量小于新风量，室内可以实现微正压。

竣工并投入使用的参考成功案例：

保利大厦：2016年年初改造后，新风机组采用初效+静电+中效，末端为普通风盘。实测：室外PM2.5指数500～600μg/m3时，室内新风出口处的指数为30μg/m3，净化后的新风品质达到了优。

银河SOHO：新风机组采用初效+两级静电+中效，末端为普通风盘。实测：室外PM2.5指数500μg/m3时，室内新风出口处的指数为50μg/m3，净化后的新风品质达到了良。

表2

3.2 新风机组集中处理+室内正压+带静电除尘风盘

虽然方案1室内维持正压，原理上不会再有污染空气进入，但难免出现人为开窗或室外主导风向侧的正压渗透等情况发生，以及室内激光打印机等也会产生少量的细小粉尘颗粒。因此，末端可以选用带静电除尘的风盘，但需注意：

（1）选用对臭氧释放控制较好的品牌。要求提供国家空调设备质量监督检验中心关于产品PM2.5净化效率、臭氧发生量、阻力等参数的检测报告。

（2）为防止臭氧累积量超标，建议在室内设臭氧实时监测装置。

根据相关文献，臭氧在气态条件下是可以分解的，20℃时半衰期为86min，但因风盘数量较多，臭氧分解也需要一定时间，所以累计量有超标风险。另外，也可以在静电除尘装置后加装活性炭滤网或陶瓷蜂窝板用来吸附臭氧或对臭氧进行催化氧化，也能起到一定作用。

本方案的优点是不管是室外进来的新风，还是二次产生的颗粒污染，室内PM2.5指数均可以得到有效控制。缺点是：

（1）初投资较高；

①与风盘匹配的静电除尘装置造价较高，单个造价通常在3000元左右。而普通风盘的造价仅为500～800元/台。

②臭氧实时监测装置的造价较高。单个臭氧监测点造价5万元，相关系统软、硬件等造价20万，一体机监视屏1～2万。如果每层设2个监测点，四层共8个监测点，总体造价约为60万。

（2）清洗不及时或有头发等物体落到静电除尘网上时均会产生“啪”的声响，影响工作；

（3）风盘需选用50Pa的高静压机型，噪音略微偏大。

竣工并投入使用的参考成功案例：

新华保险大厦：位于北京永安里。除新风采用集中净化外，风盘增设了静电除尘装置，并且安装了臭氧实时监测装置。监测截图如图4所示。

中国电信总部：末端风盘增设了静电除尘装置，安装了PM2.5实时监测装置，未安装臭氧监测。监测数据截图如图5所示。

结合到本项目，从净化效果、投资成本等角度考虑可有两个选择：

（1）全面设置为静电除尘风盘，并设臭氧实时监测装置。效果较好，但成本高。单套净化设备造价约3000元，一共需要174套，则风盘需要增加的投资是3000×174=52.2万。另外，臭氧实时监测装置造价60万。一共是112.2万。

图4

图5

（2）或者，小房间均设静电除尘风盘，开敞区按一定比例（厂家建议50%）设，其它则为普通风盘。静电除尘风盘均匀布置，同时满足净化和臭氧的要求，也降低了成本。

3.3 新风机组集中处理+室内正压+风盘增设不产生臭氧滤料，或增设内循环空气净化器

（1）不产生臭氧的滤料有驻极体空气过滤材料（可配置在风盘上），指具有长期储存电荷功能的电介质材料，具有在无外电场的条件下能自身产生静电作用力的特性，利用静电力作用捕集尘粒，具有过滤效率高、阻力小和抗菌等优点。SARS防护口罩、美国的3M口罩均是采用的这种材质。我国从90年代后期开始应用到了空调净化系统。与风盘配套使用的单套造价约1000元。如果全面设的话，投资总造价会多出1000×174=17.4万。

（2）或采用普通风盘，另外单独设置一些空气净化器（物理过滤原理的），室内循环净化。主要分为落地式和吊顶式，如霍尼韦尔、松下、小米等。缺点是适用面积较小。

最终综合考虑后，本项目选用了：新风机组集中处理+室内正压+50%比例静电除尘风盘+一定数量的内循环空气净化器。遗憾之处就是出于节省投资的角度考虑，未设可视化的实时监测装置。但投入使用后经业主反馈，在室外空气重度污染时，室内空气净化效果也很好，能体现出一线开发商总部办公大楼的品质和档次。

4 结论

随着大气环境雾霾现象的持续影响，尤其是污染最为严重的京津冀地区，新建和改造项目设计时，新风和室内除霾已成为一个必选项。当仅采用新风机组集中处理时，需选用密封性能较好的门窗，并严格管理；当采用静电除尘风盘时，初投资高还有臭氧超标的风险，建议设臭氧监测。不论采用哪种净化方式，都各有优缺点，需要权衡判断，有所取舍。