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        談國家博物館在霧霾天氣下展廳空氣質量治理措施

        2017-03-08 07:57:29代小娟
        智能建筑與智慧城市 2017年2期
        關鍵詞:過濾網(wǎng)國家博物館風道

        代小娟

        (中國國家博物館)

        談國家博物館在霧霾天氣下展廳空氣質量治理措施

        代小娟

        (中國國家博物館)

        霧霾籠罩之下,室內空氣質量成為人們關注的焦點。論文詳細介紹了霧霾天氣下,國家博物館為改善展廳空氣質量從技術和管理角度采取的一系列治理措施及效果。改進后,發(fā)現(xiàn)在重度霧霾天氣下,展廳PM2.5值仍能滿足國家標準,空氣質量得到大大改善。

        霧霾;PM2.5治理;過濾網(wǎng)凈化;空氣質量

        1 引言

        中國國家博物館隸屬文化部,其職能是以歷史與藝術并重,集收藏、展覽、研究、考古、公共教育、文化交流于一體的綜合性博物館。2010年年底國家博物館改擴建工程竣工,建筑面積由原來的6.5×104m2增加到近20×104m2。改擴建后的國家博物館是世界上單體建筑面積最大的博物館,收藏文物139萬件,平均每天接待2~3萬名觀眾。

        近年來,霧霾天氣頻繁出現(xiàn),人們也普遍認識到霧霾對身體的危害。隨著對霧霾危害的認識增強,室內空氣質量成為人們關注的焦點。為了保證觀眾參觀環(huán)境的舒適度和文物儲存、展覽環(huán)境的潔凈度,解決霧霾天氣時室內PM2.5污染值超標問題,國家博物館在2015年年底成立了PM2.5治理小組,從技術和管理角度采取了一系列措施,提高空氣質量,尤其是對PM2.5的治理。

        2 國家博物館改進前空氣凈化方式及不足

        國家博物館主要通過空調機組過濾網(wǎng)凈化空氣。博物館共有空調機組173臺,新風機組51臺,改造前全部采用無紡布框架過濾網(wǎng)。

        無紡布框架過濾網(wǎng)優(yōu)點在于更換費用相對較低;市場上供應商多,有較大的選擇空間;有一定的過濾效果。但是,其存在一定缺點:

        1)對PM2.5過濾效果差,在霧霾天氣下室內空氣質量無法得到保障;

        2)使用壽命短,需要每月清洗,同時3個月更換一次;

        3)過濾效率低,容易造成換熱器堵塞,管道道路積塵,從而使得換熱器和通風管道清洗次數(shù)增多;

        4)過濾網(wǎng)清洗麻煩。需要拆除統(tǒng)一送至水房高壓清洗,在運送途中容易造成二次污染;同時,必須曬干后才能安裝使用。因此,工作量大,造成人力及水資源的浪費。

        霧霾天氣下,通過對室外及博物館內部分展廳PM2.5進行檢測,發(fā)現(xiàn)展廳及公共區(qū)域內空氣大多處于超標狀態(tài)(國家標準日平均低于75μg/ m3)。

        表1為2015年年底霧霾天氣下室外和部分展廳公共區(qū)域PM2.5檢測值。

        表1 霧霾天氣下室外和部分展廳公共區(qū)域PM2.5檢測值3μg/ m

        3 對PM2.5的治理措施

        室外空氣進入到博物館展廳內部需要經(jīng)過4道關卡:外界空氣首先流入風井和風道,經(jīng)過最初吸附后空氣進入空調機組,對過濾網(wǎng)進行有效凈化,隨后進行冷卻或加熱以及加濕,最后,再通過管道輸送到各個展廳。為了應對霧霾的頻繁造訪,改善展廳空氣質量,國家博物館分別從技術和管理角度采取了多種改進措施。

        3.1 技術改進措施

        室外空氣通過風道進入空調機組,需要經(jīng)過過濾網(wǎng)凈化后才能送入展廳。因此,過濾網(wǎng)的選擇直接影響了空氣的過濾效果。國家博物館為了改善展廳空氣質量,調研了現(xiàn)階段市場上較為成熟的解決PM2.5方案,選取了其中6種,通過實驗對比分析,選取更換了性價比更高的過濾網(wǎng)材質。

        3.1.1 六種方案優(yōu)缺點比較

        1)方案一:3M靜電駐極體過濾器(初效+中效+高效)

        優(yōu)點:過濾PM2.5效率高;不需要外接電源,不增加任何能耗,不產(chǎn)生任何有害氣體,不存在任何安全隱患;靜電駐極體過濾裝置,安裝、更換、維護簡單、便捷,同無紡布框架過濾器使用相同框架無需大量施工和對機組改造,對于機組過濾段要求較低。

        缺點:運行費用高;雖過濾PM2.5效率高,但使用一段時間后阻力會有所增加。

        更換周期:初效15d,中效2a,高效6個月。

        2)方案二:3M靜電駐極體過濾器(中效)

        優(yōu)點:所有方案中阻力最低,配合變頻節(jié)省電能;清洗方便:現(xiàn)場用吸塵器即可完成清洗,省去拆裝、搬運和清洗等過程;節(jié)省人力、水資源和清洗劑。

        缺點:過濾效率一般,僅高于現(xiàn)有無紡布過濾網(wǎng)。

        更換周期:2a。

        3)方案三:新風口預加G4初效過濾網(wǎng)

        優(yōu)點:安裝費用低。

        缺點:空調和消防共用風道影響消防進風;新風口需新增框架,增加額外費用;新風口大小不一,需做多種規(guī)格;新風口需要爬梯進出,拆裝不易;1個風口帶多臺機組,如遇嚴重霧霾幾天即需更換。

        更換周期:約半月。

        4)方案四:電除塵加板式過濾器

        優(yōu)點:過濾效率高;可配合現(xiàn)有初效過濾網(wǎng)一起使用,也可單獨使用,不影響過濾效率。

        缺點:消耗電能(每日用電約6kW ·h),存在安全隱患。

        5)方案五:初效加袋式過濾器

        更換周期:初效3個月,袋式4個月。

        6)方案六:初效加高效板式過濾器

        優(yōu)點:安裝及運行費用都為最低;過濾效果較高。

        更換周期:初效3個月,板式6個月。

        3.1.2 測試數(shù)據(jù)

        測試機組選用相同規(guī)格,送風量為18 700m3/h(此規(guī)格機組在全館173臺空調機組和51臺新風機組中屬于較大規(guī)格);所有測試工況定為:頻率50Hz,新風閥開啟100%,回風閥開啟100%時進行測試。對比分析各方案測試過濾前后PM2.5污染值、過濾網(wǎng)的阻力、單臺和全館的安裝費用及年運行費用。

        PM2.5顆粒過濾實驗方案測試數(shù)據(jù)如表2。

        3.1.3 測試結果

        經(jīng)過全面的性價比比較,國家博物館選用了方案六,即初效加高效PP紙過濾網(wǎng)。此方案在6個方案中性價比較高,且能保證在重度污染時送風空氣質量達到國標的要求。方案六的過濾網(wǎng)由2層構成,外面1層是初效過濾紙,主要攔截空氣中的大顆粒,里面是高效過濾紙,即PP紙,主要阻擋PM2.5。

        該方案與原有初效無紡布過濾網(wǎng)相比具有以下4大優(yōu)點:

        1)過濾效果大幅提升,可保證館內空氣質量達到國家標準;

        2)性價比高,同原有初效過濾網(wǎng)相比不增加成本;

        3)PP紙過濾網(wǎng)不用運往機房清洗,節(jié)省人工搬運及防止沿途污染;

        4)節(jié)省清洗水源。年節(jié)省清洗過濾網(wǎng)用水800t。

        3.2 管理改進措施

        3.2.1 加大室外空氣進入展廳所經(jīng)過的通道的清洗力度

        1)加大新風井、新風風道的清洗頻次,盡可能減少污染物進入空調系統(tǒng)。國家博物館共有15×104m2的風道,對新風井每年清洗2次、送風風道每年清洗1次,從而盡可能地減少污染物進入館內空調系統(tǒng)。

        表2 PM2.5顆粒過濾實驗方案測試數(shù)據(jù)

        2)及時修復漏風過濾網(wǎng)框架、清洗表冷器及送風風道,使少量未過濾污染物盡可能不送到展廳。

        3.2.2 對過濾網(wǎng)定期進行更換

        初效過濾網(wǎng)一年更換6次,高效過濾網(wǎng)一年更換2次。

        3.2.3 充分利用樓宇自控平臺智能控制模式

        結合展廳溫濕度不同需求,霧霾天氣適量開啟新風,使展廳保持微正壓,防止室外污染物通過門窗縫隙進入室內。

        3.2.4 建立PM2.5指數(shù)臺賬

        國家博物館通過建立PM2.5指數(shù)臺賬,每天監(jiān)測開放區(qū)域的空氣質量。國家博物館在大廳、展廳以及辦公區(qū)選定了20個環(huán)境監(jiān)測點,每天上午和下午固定時間利用手持測試儀進行人工檢測,并將檢測數(shù)據(jù)輸入電腦系統(tǒng),從而及時掌握空氣凈化系統(tǒng)的運行狀態(tài)(見圖1),為以后分析積累數(shù)據(jù)資料。

        4 治理標準及效果

        4.1 空氣治理標準

        參考國家環(huán)保部根據(jù)我國情況于2012年發(fā)布的GB 3095—2012《環(huán)境空氣質量標準》, 規(guī)定環(huán)境空氣中的PM2.5控制日平均濃度為75μg/m3。表3為各國或組織機構制定的大氣PM10和PM2.5標準。

        4.2 治理前后展廳效果分析

        4.2.1 S9展廳改造前后PM2.5治理效果分析

        圖1 PM2.5指數(shù)錄入軟件

        表3 各國或組織機構制定的大氣PM10和PM2.5標準

        圖2 改造前S9展廳PM2.5和室外PM2.5對比圖

        通過分析S9展廳在改造前(2016年3月)和改造后(2016年12月)展廳內PM2.5和室外PM2.5對比圖(圖2、圖3),可以明顯看出改造前某天室外PM2.5為270μg/m3時,展廳內為110μg/m3;改造后某天室外PM2.5為462μg/m3時,展廳內僅為55μg/m3。同時,通過圖3可以看出,霧霾天氣下S9展廳PM2.5一直穩(wěn)定在75μg/m3之下。

        4.2.2 霧霾天氣下部分展廳與室外PM2.5對比分析

        表4為霧霾天氣下,國家博物館部分展廳、公共區(qū)域及室外的PM2.5數(shù)值統(tǒng)計。通過表4可以看出,室外PM2.5為163~ 462μg/m3時,展廳為45~75μg/m3,當室外達到嚴重污染以上時,展廳仍能滿足國家標準。但是,公共區(qū)域由于空間大、空氣對流等原因部分區(qū)域仍存在超標問題。

        圖3 改造后S9展廳PM2.5和室外PM2.5對比圖

        表4 霧霾天氣下,部分展廳、公共區(qū)域及室外的PM2.5值

        5 結語

        由于室外多數(shù)污染情況是在中度到重度污染水平(PM2.5濃度在150μg/ m3左右),所以實驗選材也是在此條件下進行的。當室外污染物濃度長時間超過500μg/ m3時,部分展廳污染物濃度有可能超標。

        下一步,國家博物館將針對此類問題繼續(xù)研究解決方案。例如,建立數(shù)據(jù)化管理體系,在重要區(qū)域安裝PM2.5傳感器,實時記錄保存空氣質量相關數(shù)據(jù),并進行分析;針對污染物濃度長時間爆表情況,采取在樓控系統(tǒng)中設置空氣重污染控制模式等方法,以進一步改善館內空氣質量,為觀眾提供潔凈舒適的參觀環(huán)境。

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        Discussion on Air Quality Control Measures of National Museum in Fog Haze Weather

        DAI Xiao-juan

        (National Museum of China)

        Indoor air quality becomes the focus of attention under the fog and haze. This paper introduces a series of measures and effects of the national museum to improve the exhibition air quality in haze weather. Improved and found in heavy haze weather, the exhibition hall PM2.5 value still can meet the national standards, air quality has been greatly improved.

        haze; PM2.5 treatment; filter purification; air quality

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