專利名稱：一種用于檢測環(huán)境艙綜合性能的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于室內(nèi)環(huán)境檢驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及用于檢測室內(nèi)環(huán)境艙艙體密閉性、氣流混合 均勻性和壁面吸附性等綜合性能的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品及其檢測方法。
背景技術(shù)：
室內(nèi)空氣污染顯著影響人們的舒適、健康和工作效率，越來越受到人們的關(guān)注。而室
內(nèi)有機(jī)揮發(fā)性化合物(voc)濃度過高是造成室內(nèi)空氣品質(zhì)低劣，引發(fā)病態(tài)建筑綜合癥的主 要原因之一。在室內(nèi)，voc的主要散發(fā)源是各種裝修裝飾材料。因此，有必要對建材、家 具和家用及辦公電器等物品材料的voc散發(fā)情況進(jìn)行檢測。由此發(fā)展了各種小型和大型環(huán)
境檢測艙。衡量環(huán)境艙整體性能最重要的指標(biāo)是艙體的密閉性、氣流混合的均勻性，以及 艙體壁面的吸附性等。目前己經(jīng)提出了相關(guān)方法對這些性能進(jìn)行檢測，如用六氟化硫示蹤 氣體法來檢測艙體混合的均勻性，用六氟化硫氣體衰減法來檢測艙體的密閉性，通過將六
氟化硫和某一voc氣體的衰減曲線比較來檢測艙體的吸附性。但是，目前一種方法往往只
針對其中一種性能進(jìn)行檢測，無法考慮綜合性能； 一些方法操作起來很不方便，比如上面
提到的測量艙體壁面吸附性的方法就比較繁瑣，不但需要將測試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，還需要建 立模型并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到相關(guān)的吸附常數(shù)，然后再做評價(jià)。因此，目前迫切需要發(fā) 展一種簡便易行的檢測方法對環(huán)境艙的綜合性能進(jìn)行評價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服已有的檢測方法對環(huán)境艙性能評價(jià)的不足，提出一種用于檢 測環(huán)境艙綜合性能的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品及其檢測方法，本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品及其檢測方法簡 便、易于操作，具有較高的精度和可信度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種用于檢測室內(nèi)環(huán)境艙綜合性能的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品， 其特征在于，該標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品包括一等直徑單端開口的長管及放入該管中的有機(jī)揮發(fā)性化
合物(voc)液體。
采用所述的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品檢測環(huán)境艙綜合性能的方法，其特征在于，該方法包括以下
步驟
1)建立標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品中的有機(jī)揮發(fā)性化合物液體voc散發(fā)速率及對環(huán)境艙內(nèi)濃度的
影響的模型為<formula>formula see original document page 4</formula>
該模型中，w為散發(fā)速率，單位為kg/(n^.s); p為外界壓力，單位為Pa; r為溫度，單位 為K; x,，。,x^分別為液面處和等直徑長管出口處的VOC摩爾分?jǐn)?shù)；A^為VOC在常壓 下空氣中的擴(kuò)散系數(shù)，單位為m"s，可查化學(xué)手冊；i 為普適氣體常數(shù)；F為環(huán)境艙體積， 單位為m、 C為環(huán)境艙出口處VOC濃度，單位為kg/m、 X為等直徑長管的截面積，單位 為m2;丄為等直徑長管開口處至VOC液面處的距離，單位為m; 2為通風(fēng)量，單位為m3/h;
2) 測量待測環(huán)境艙內(nèi)的溫度r，并獲取待測環(huán)境艙的外界壓力p、環(huán)境艙體積r、通
3) 將標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品置于待測環(huán)境艙中，獲取等直徑長管的截面積^和液面處和等直 徑長管出口處的VOC摩爾分?jǐn)?shù);c,。，x^;在環(huán)境艙封閉的狀態(tài)下，讓管中VOC液體自由 擴(kuò)散，實(shí)驗(yàn)時(shí)間不少于24小時(shí)；
4) 用步驟1)所述模型計(jì)算得到環(huán)境艙內(nèi)VOC濃度C;用氣相色譜儀實(shí)時(shí)采集環(huán)境
艙出口處的VOC濃度；
5) 將所述采集值與模型計(jì)算的VOC濃度實(shí)時(shí)對比，通過比較計(jì)算值和采集值的相對 誤差，評價(jià)環(huán)境艙的綜合性能。
本發(fā)明的特點(diǎn)及效果
本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品及其檢測方法，采用純VOC液體作為恒定速率的散發(fā)源，通 過研究此散發(fā)源的散發(fā)規(guī)律及VOC在環(huán)境艙中的傳輸規(guī)律，通過預(yù)測值和實(shí)驗(yàn)值的比較 來反映環(huán)境艙的綜合性能，避免了之前獨(dú)立檢測環(huán)境艙各項(xiàng)性能的不足，且所用預(yù)測模型 的正確性可用電子天平進(jìn)行校驗(yàn)。此方法簡便、易于操作，具有較高的精度和可信度。


圖1為本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品在環(huán)境艙中檢測的總體示意圖。
圖2是用天平的稱重值和本發(fā)明的模型預(yù)測值的對比實(shí)驗(yàn)效果圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的用于檢測環(huán)境艙綜合性能的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品及其檢測方法結(jié)合附圖及實(shí)
施例詳細(xì)說明如下
本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品在環(huán)境艙中檢測的總體示意圖，如圖1所示，圖中，單端開口
的等直徑長管2中放入VOC液體1組成的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品置于待測環(huán)境艙3中，待測環(huán)境 艙內(nèi)設(shè)置有攪拌用的風(fēng)扇4、進(jìn)口 6和艙體出口 5，以及與艙體出口 5相連通的采樣用的 氣相色譜儀7，并設(shè)有溫度采樣儀8和壓力采樣儀9。
針對不同體積的環(huán)境艙，等直徑長管3的長度和直徑需要進(jìn)行選擇匹配。對于體積為 30m3的大型環(huán)境艙為(D40mmX 100mm，對于體積為0.03m3的小型環(huán)境艙為①4mmX 40mm，而對于其他規(guī)模的環(huán)境艙則根據(jù)相應(yīng)的艙體積對上述尺寸進(jìn)行插值選取。以保證散發(fā)出的VOC在環(huán)境艙出口處能被氣相色譜儀檢測到。
盛放于等直徑長管中的VOC液體可為化學(xué)純或者分析純的甲醛(HCHO)、苯(C6H6)、 甲苯(C7H8)、辛垸(C8H18)或癸垸(C1QH22)之中的任意一種產(chǎn)品。VOC液體的初始充 入體積可在等直徑長管體積的1/4至1/2之間。
本發(fā)明的檢測方法包括以下步驟
1) 建立標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品中的有機(jī)揮發(fā)性化合物液體VOC散發(fā)速率及對環(huán)境艙內(nèi)濃度的 影響的模型VOC在等直徑長管中實(shí)現(xiàn)散發(fā)速率恒定的擴(kuò)散傳質(zhì)過程，類似于恒流源，因
此本發(fā)明其散發(fā)速率及對艙內(nèi)濃度的影響由下面的模型來描述
肌 1、
F^ = ^, + ^-C (2)
該模型中，m為散發(fā)速率，單位為kg/(m、s); p為外界壓力，單位為Pa; r為溫度，單位 為K; x^，x^分別為液面處和等直徑長管出口處的VOC摩爾分?jǐn)?shù)；A^為VOC在常壓
下空氣中的擴(kuò)散系數(shù)，單位為m2/5，可查化學(xué)手冊；W為普適氣體常數(shù)；r為環(huán)境艙體積， 單位為m、 C為環(huán)境艙出口處VOC濃度，單位為kg/m、 X為等直徑長管的截面積，單位 為m2; ￡為等直徑長管開口處至VOC液面處的距離，單位為m; ^為通風(fēng)量，單位為m3/h;
上述模型的正確性可由電子天平校驗(yàn)，即通過對比在理想環(huán)境艙中模型計(jì)算的VOC 液體的質(zhì)量變化及標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品中VOC液體自由擴(kuò)散前后的天平稱量的質(zhì)量變化來校驗(yàn)。 圖2是天平的稱重值和模型預(yù)測值的對比實(shí)驗(yàn)效果圖，橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是等直徑長 管中VOC液體的質(zhì)量，圓圈是電子天平的測量值，直線是模型將濃度變化轉(zhuǎn)化為質(zhì)量變 化的預(yù)測值，從圖中可見，在實(shí)驗(yàn)的24小時(shí)內(nèi)兩者很好的吻合，顯示本發(fā)明檢測方法所 提的散發(fā)模型能夠很好的反應(yīng)環(huán)境艙中VOC散發(fā)規(guī)律。
2) 測量待測環(huán)境艙內(nèi)的溫度r，并獲取待測環(huán)境艙的外界壓力p、環(huán)境艙體積F、通 風(fēng)量g;
3) 將標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品置于待測環(huán)境艙中，獲取等直徑長管的截面積^和液面處和等直 徑長管出口處的VOC摩爾分?jǐn)?shù);^,。,x^;在環(huán)境艙封閉的狀態(tài)下，讓管中VOC液體自由 擴(kuò)散，實(shí)驗(yàn)時(shí)間不少于24小時(shí)；
4) 首先打開環(huán)境艙的空調(diào)系統(tǒng)和攪拌風(fēng)機(jī)，控制艙內(nèi)的溫度和風(fēng)速達(dá)到工作條件， 測量待測環(huán)境艙內(nèi)的溫度r，并獲取待測環(huán)境艙的外界壓力p、環(huán)境艙體積7、通風(fēng)量仏-
5) 然后將未盛放VOC液體的等直徑長管的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品置于環(huán)境艙中(其放置位置 最好選擇在風(fēng)速小于0.05m/s處，以盡量減小對流傳質(zhì)對VOC散發(fā)的影響)，然后選擇實(shí) 驗(yàn)用的VOC液體，并向等直徑長管中充入預(yù)定的體積，獲取等直徑長管的截面積丄液面 處和等直徑長管出口處的VOC摩爾分?jǐn)?shù)x^，x^;在環(huán)境艙封閉的狀態(tài)下，讓管中VOC 液體自由擴(kuò)散，實(shí)驗(yàn)時(shí)間不少于24小時(shí)。6) 用步驟l)所述模型計(jì)算得到環(huán)境艙內(nèi)VOC濃度C;用氣相色譜儀實(shí)時(shí)采集環(huán)境 艙出口處的VOC濃度；
7) 將所述采集值與模型計(jì)算的VOC濃度對比，用各時(shí)間點(diǎn)濃度實(shí)測值和模型計(jì)算
值的相對誤差的平均值來評價(jià)環(huán)境艙的綜合性能。
本發(fā)明的原理求解模型中的方程(1)和(2)可求得環(huán)境艙出口濃度，此為環(huán)境艙 的密閉性、均勻性和壁面吸附性等綜合性能良好、處于理想狀況下的出口濃度；同時(shí)，用 氣相色譜儀(GC)實(shí)時(shí)采集環(huán)境艙的出口濃度，此為環(huán)境艙的密閉性、均勻性和壁面吸附 性處于實(shí)際情形下的出口濃度，通過比較計(jì)算值和實(shí)測值的相對誤差，就可以評價(jià)環(huán)境艙 的綜合性能。
本發(fā)明的實(shí)施例的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品及其檢測方法如圖l所示，本實(shí)施例的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品 選取分析純的癸烷(Cn)H22)作為VOC液體l、采用等直徑長管2的尺寸為①40mmX100mm， 初始癸烷的充入體積為50ml。待檢測的環(huán)境艙3的體積為30m3，環(huán)境艙中安裝有攪拌風(fēng) 扇4，艙體設(shè)置有進(jìn)口6、出口5、艙外設(shè)置有氣相色譜儀(GC) 7與出口5相連通，并設(shè) 有溫度采樣儀8和壓力采樣儀9。
本實(shí)施例的檢測方法包括以下步驟
首先打開30m3環(huán)境艙的空調(diào)系統(tǒng)和攪拌風(fēng)扇，控制艙中的溫度和風(fēng)速。將尚未盛放 癸烷液體的等直徑長管置于環(huán)境艙中風(fēng)速小于0.05m/s處。
然后向等直徑長管中充入癸烷液體，關(guān)好環(huán)境艙的艙門，讓其在管內(nèi)和環(huán)境艙中自由 擴(kuò)散。整個實(shí)驗(yàn)過程持續(xù)24小時(shí)。用模型計(jì)算得到艙體內(nèi)癸烷氣體濃度。
同時(shí)，用氣相色譜儀(GC)實(shí)時(shí)采集環(huán)境艙出口處的癸垸氣體濃度。
將此采集值與模型的計(jì)算結(jié)果對比，以評價(jià)環(huán)境艙的綜合性能。如果各時(shí)間點(diǎn)濃度采 集值和模型計(jì)算值的相對誤差的平均值在15%以內(nèi)，則說明環(huán)境艙的綜合性能達(dá)標(biāo)。
權(quán)利要求
1、一種用于檢測環(huán)境艙綜合性能的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品，其特征在于，該樣品包括一等直徑單端開口的長管及放入該管中的有機(jī)揮發(fā)性化合物液體。
2、 如權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品，其特征在于，所述的等直徑長管的尺寸，對 于體積為30m3的大型環(huán)境艙為(D40mmX100mm，對于體積為0.03m3的小型環(huán)境艙為 (D4mmX40mm，而對于其它規(guī)模的環(huán)境艙則根據(jù)相應(yīng)的艙體積對上述尺寸進(jìn)行插值選取。
3、 如權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品，其特征在于，盛放于等直徑長管中的有機(jī)揮 發(fā)性化合物液體為化學(xué)純或者分析純的甲醛HCHO、苯C6H6、甲苯C7Hs、辛烷CsH!8或 癸烷doH22之中的任意一種，有機(jī)揮發(fā)性化合物液體的初始充入體積在等直徑長管體積的 1/4至1/2之間。
4、 采用如權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品檢測環(huán)境艙綜合性能的方法，其特征在于， 該方法包括以下步驟1) 建立標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品中的有機(jī)揮發(fā)性化合物液體VOC散發(fā)速率及對環(huán)境艙內(nèi)濃度的影響的模型為w = ^i￡ln(iz^) (1)j/^ = j.m —(2)該模型中，^為散發(fā)速率，單位為kg/(m^s); p為外界壓力，單位為Pa; r為溫度，單位 為K; x,，。，x^分別為液面處和等直徑長管出口處的VOC摩爾分?jǐn)?shù)；A^為VOC在常壓 下空氣中的擴(kuò)散系數(shù)，單位為m"s; i 為普適氣體常數(shù)；F為環(huán)境艙體積，單位為m、 C 為環(huán)境艙出口處VOC濃度，單位為kg/n^; ^為等直徑長管的截面積，單位為m、 ￡為等 直徑長管開口處至VOC液面處的距離，單位為m; g為通風(fēng)量，單位為m3/^2) 測量待測環(huán)境艙內(nèi)的溫度r,并獲取待測環(huán)境艙的外界壓力p、環(huán)境艙體積F、通 風(fēng)量Q;3) 將標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品置于待測環(huán)境艙中，獲取等直徑長管的截面積^和液面處和等直 徑長管出口處的VOC摩爾分?jǐn)?shù)^，。,x^;在環(huán)境艙封閉的狀態(tài)下，讓管中VOC液體自由 擴(kuò)散，實(shí)驗(yàn)時(shí)間不少于24小時(shí)；4) 用步驟l)所述模型計(jì)算得到環(huán)境艙內(nèi)VOC濃度G用氣相色譜儀實(shí)時(shí)采集環(huán)境 艙出口處的VOC濃度；5) 將所述采集值與模型計(jì)算的VOC濃度實(shí)時(shí)對比，通過比較計(jì)算值和采集值的相對 誤差，評價(jià)環(huán)境艙的綜合性能。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測環(huán)境艙綜合性能的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品及其檢測方法，屬于室內(nèi)環(huán)境檢驗(yàn)領(lǐng)域；該樣品包括一等直徑單端開口的長管及放入該管中的有機(jī)揮發(fā)性化合物液體。該方法包括建立標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品中的有機(jī)揮發(fā)性化合物液體VOC散發(fā)速率及對環(huán)境艙內(nèi)濃度的影響的模型；獲取模型所需的參數(shù)；將標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品置于待測環(huán)境艙中；在環(huán)境艙封閉的狀態(tài)下，讓管中VOC液體自由擴(kuò)散；用所述模型計(jì)算得到環(huán)境艙內(nèi)VOC濃度；用氣相色譜儀實(shí)時(shí)采集環(huán)境艙出口處的VOC濃度；將所述采集值與模型計(jì)算的VOC濃度對比，用以評價(jià)環(huán)境艙的綜合性能。本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品及其檢測方法簡便、易于操作，具有較高的精度和可信度。
文檔編號G01M99/00GK101290261SQ20081011555
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者偉 嚴(yán), 張寅平, 熊建銀, 莫金漢, 黃少丹 申請人:清華大學(xué)