建筑环境测试技术 第九章建筑环境测量 9.1空气中气体污染物的测量

第9章:建筑环境测量授课课时：2学时主要内容：有害气体的来源，常见有害气体的分类和气体成分的分析，有害气体的采集方法，一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫测量仪表，氮氧化物测量仪表、氧气量测量仪表、气体成分分析仪器的基本组成，取样系统流程及校准设备介绍。有害气体测量的重要意义，各类有害气体测量仪表的测量原理，有害气体的采集方法和测量方法及选型以及环境噪声测量，照度测量，环境放射性测量，重点和难点:各类有害气体测量仪表的测量原理，有害气体采集方法和测量方法及测量仪表选型，各类有害气体测量仪表的测量原理，主要章节•9.1空气中气体污染物的测量•9.2空气含尘浓度及生物微粒的测量•9.3环境放射性测量•9.4环境噪声测量•9.5建筑光环境测量•9.6环境测量仪器校准9.1空气中气体污染物的测量概述：室内环境污染物包括一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、甲醛、苯及物本系物、挥发性有机化合物、可吸入颗粒物及生物微粒、放射性污染等1.一氧化碳和二氧化碳的测量•不分光吸收式红外线气体分析器•红外线气体分析器是利用被测气体对红外光的特征吸收来进行定量分析。图9.1.1红外线气体析器的基本组成1、2-红外光源3-切光片4-、5—滤光镜（气室）6-测量室7-参比气室8-使两光路平衡的遮光板9-薄膜电容微音器10－固定金属片11－金属薄膜图9.1.2正压取样系统1-气体分析器2-流量控制器3-干燥器4-化学过滤器5-机械过滤器6-阀7-气水分离器8-冷却器9-烟道气入口10-冷凝水出口•监测大气中的一氧化碳或二氧化碳的红外线分析器的使用应与取样技术结合起来。2.二氧化硫的测量•1）库仑滴定法•在试液中加入适当物质，以一定强度的恒定电流进行电解，使之在工作电极上电解产生一种试剂，该试剂与被测物质进行定量反应，反应终点可通过电化学方法指示。图9.1.3库仑滴定式二氧化硫分析仪工作原理1-铂丝阳极2-活性炭参比电极3-铂网阴极4-库仑池5-放大器6-微安表7-记录仪8-数据处理系统•设通过库仑池的流量为qv；气样中SO2的浓度为c，则每秒进入库仑池的SO2量：•2）紫外荧光法60VcqPVRVRqIqIc02.0000332.060•利用测荧光波长和荧光强度建立起来的定性和定量分析方法图9.1.4紫外荧光式二氧化硫分析仪工作原理1-紫外光源2、4-透镜3-反应室5-激发光滤光片6-发射光滤光片7-光电倍增管8-放大器9-指示表•3.氮氧化物的测量•一氧化氮和臭氧反应可发射光：•化学发光强度：•根据化学发光法原理制造的分析仪表为化学发光分析仪CCCKIONO3图9.1.5化学发光式氮氧化物分析仪工作原理1、18-尘埃过滤器2-NO2→NO转换器3、7-电磁阀4、6、19-针形阀５、９－流量计8-膜片阀10-O3发生器11-反应室及滤光片12-光电倍增管13-放大器14-指示表15-高压电源16-稳压电源17-零气处理装置20-三通管21-抽气泵4.甲醛的测量•酚试剂比色法:•工作原理•是基于在建筑室内环境的空气中，当甲醛被酚试剂溶液吸收后，反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化形成蓝绿色的化合物，在630μm处有最大吸收峰，根据氧化形成化合物的颜色深浅，同标准色板进行比色定量。这种方法的测定范围一般在0.１～1.5μg；当采样体积为1.0L时，可测定浓度的范围在0.01～0.15mg／m3。图9.1.6分光度计原理图1-钨灯2-氢灯3-凹面聚镜4-平面反射镜5-石英透镜6-入射狭缝S17-准直镜8-石英棱镜9-出射狭缝S210-吸收池11-紫敏光电管12-红敏光电管5.苯及总挥发性有机化合物（TVOC）的测量1）气相色谱法的测定原理：空气中苯、甲苯、二甲苯利用活性炭采集试管进行试样采集，然后经热解析或用二硫化碳提取，用毛细管色谱柱分离，并用氢火焰离子化检测器进行检测，以保留时间定性，峰高或峰面积定量。•图9.1.7气相色谱仪图9.1.8氢火焰离子检测器1)采集空气样品中苯的浓度2)采集空气样品中TVOC的浓度3)总挥发性有机化合物含量10000ggEVBhhC10000VBFciimnmmTVOCcC19.2空气含尘浓度及生物微粒的测量1.总悬浮颗粒的测定•采用TSP采样器测定图9.2.1中流量TSP采样器图9.2.2颗粒物采样夹1-流量计2-调节阀3-采样泵1-底座2-紧箍圈3-密封圈4-消声器5-采样管6-采样头4-接座圈5-支撑网6-滤膜7-抽气接口•利用采样前后滤膜重量之差及采样体积，可算出总悬浮颗粒TSP的计重浓度tVWTSPn2.可吸入颗粒物的测量•可以采用称重法，也可以采用粒子计数器来测定。•可吸入颗粒物的粒径与输出电信号的关系是：图9.2.3粒子计数器工作原理示意图1-光源2-透镜组3-浮游微粒4-检定空间5-光电倍增管6-透镜组7-放大器kudnp图9.2.4有混和器和缓冲器的稀释系统原理图•1-流量计2-混和器3-流量计4-粒子计数器5-缓冲器6-阀门3.生物颗粒测量1）沉降法2）撞击法空气中生物微粒测定方法3）过滤法9.3环境放射性测量1.电离型检测器•利用射线通过介质时，使气体发生电离的原理制成的。图9.3.1盖革计数管图9.3.2射线强度测量装置2.闪烁检测器•也称为闪烁瓶测量装置，是利用射线与物质作用发生闪光的仪器。•根据刻度源测得的净计数率-氡浓度刻度曲线，可由所测脉冲计数率，得到空气中氡浓度：图9.3.3闪烁瓶简图1-阀门2-瓶体3-ZnS(Ag)粉4-底板abxeY图9.3.4闪烁瓶测量装置1-闪烁体2-光电倍增管3-前置放大器4-主放大器5-脉冲幅度分析器6-定标器7-高压电源8-光导材料9-暗盒10-反光材料9.4环境噪声测量室内噪声测量主要是为了检测噪声对室内的污染程度。室内噪声测量仪器主要有声级器、声频频谱仪、声级记录仪和噪声统计分析仪。•声级器：•结构及工作原理声压大小经传声器后转换成电压信号，此信号经放大、滤波、衰减后，最后从显示仪上指示出声压级的分贝数值。图9.4.1声级计工作方框图图9.4.2PSJ-2型声级计1-传声器2-前置级3-分贝拨盘4-快慢（F、S）开关5-按键6-输出插孔7-+10dB按钮8-灵敏度调节孔（1）声级计精度等级精度等级0123固有误差±0.4±0.7±1.0±1.5用途标准声级计实验室用精密声级计一般用途的普通噪声监测的普及型特性参数环境噪声测量应采用精度为2型以上的积分式声级计9.5建筑光环境测量•测量目的：检验实际照明效果是否达到预期的设计目标；了解不同光环境实况，分析比较设计经验；确定是否需要对照明进行改装或维修。测量内容：工作面上各点的照度；工作面上各点的采光系数；室内各表面，包括灯具和家具设备的亮度；室内主要表面的反射比，窗玻璃的透射比；灯光和室内表面的颜色。光电效应：光线照射在某些物体上，使电子从其表面逸出的现象。照度传感器以外光电效应中的光生伏打效应来工作的。当外来光线射到光电元件（硒光电池式和硅光电池）后，接收器的光电元件将光能转变为电势，通过仪器内部电路以电流的形式表示出光的照度值。1.照度计结构及工作原理图9.5.1照度计原理图1-光传感器2-运算放大器3-定标电阻4-换档及反馈电阻5-数字显示仪表用于测量公共照度计量程下限不大于1Lux，上限大于5000Lux。指针式照度计示值误差不超过满量程的±8%，年变化率不超过5%。照度计示值为满量程的2/3以上时，照射2min后的示值与在此照度下再继续照射10min的示值之比相对变化不得超过±3%。在恒定照度下照度计的指示值与遮光30min后再曝光的指示值相对变化不大于2%。性能要求检验、标定照度计的测定标定应按JJG245—81《光照度计》进行。平均照度•照度分布（均匀度）NEEiavavEEmin一般照明房间照度测量测点布置在室内或工作区平面布置2.0～4.0m（小面积房间可取1.0m）正方形网格，并作测点记号；网格边线一般距房间各边0.5m～1.0m；走廊、通道、楼梯等处在长度方向中心线上按1.0～2.0m间隔布置测点；局部照明时，测点布置在需照明的地方；当测量场所狭窄时，选择其中有代表性的一点；测点高度可按需要取规定高度，一般为距地0.8m的水平面，走廊和楼梯应为地面或距地面为0.15m以内的水平面。•照度测量公共场所照明照度测量测点布置一般整体照明房间取5个点（每边中点和室中心各1个点）；影剧院、商场等大面积场所的测量可用等距离布点法，一般以每100m2布10个点为宜；狭小场所或有特殊需要的局部照明情况下，可测内有代表性的一点；测量测定面的高度为地面以上0.8m～0.9m。照明房间照度测量其他要求多点测量应根据各点测定值求出平均照度，必要时记录最大值和最小值及其点的位置；整体测量时，根据需要点燃必要的光源，排除其他无关光源的影响；局部照明测量时，整体照明的灯光的启闭应根据实际情况选择，并在测定结果中注明。测定开始前，白炽灯至少开5min，气体放电灯至少开30min；应注意避免测定者的位置和服装对测定结果的影响。入射光传感器（与硒、硅光电池，光电管，光电倍增管等）结合的一组滤光片，把光信号强度转化成电流信号，以可变增益放大器进行信号放大，然后被A/D采样并显示。•亮度计结构及工作原理照度计原理框图类型场光微式亮度计，镜面成像亮度计检验、标定按JJG211——80《亮度计》进行图9.5.3遮筒式亮度计工作原理图图9.5.4透镜式亮度计原理图1-物镜2-光阑3-带孔反射镜4-光电倍增管5-反射镜亮度AElL2图9.5.5环境亮度测量数据的表示方法校正内容：仪器零点、量程终点或仪器测量量程的某一刻度的读数进行校准校正的关键是提供含被测组分的标准气体或标准溶液校正系统：动态校准器系统组成及作用零点气供气系统：经过氧化器、活性炭洗涤器和过滤器后输出零点气；渗透管配气系统：经过恒温箱、预热管、渗透管等后获得标准气；标准臭氧发生和配气系统：在主气管道受紫外灯照射，获得臭氧标准气；动态稀释配气系统：已知浓度标准气经调压、限流与零点气混合稀释；气相滴定系统：稀释后的气体与臭氧标准气反应器中完成滴定反应，然后与零点气混合所得浓度为气相滴定输出9.6环境测量仪器的校准1.气体有害物测量仪器的校准图9.6.1动态校准器的组成1-零点气供气系统2-渗透管配气系统3-标准臭氧发生和配气系统4-动态稀释配气系统5-气相滴定系统2.粒子计数器的校准•1）粒径的校准•采用与被测微粒散射光量相等的标准粒子直径作为该被测粒子的直径。图9.6.2气溶胶发生流程简图图9.6.3平均粒径0.555μm标准粒子的粒径分布1-喷雾器2-螺旋式干燥器3-流量计4-压力表5-调节阀6-压缩空气进口7-气溶胶出口•2）粒数或浓度的校准•振动孔法•3）闪烁瓶测量装置的校准•采用氡室的玻璃刻度系统进行刻度，如下图所示：图9.6.5玻璃刻度系统示意图1-气瓶2-流量计3-无油真空阀门4-液体镭源容器（扩散瓶）5-干燥剂6-机械真空泵7-闪烁瓶8-水银压力计思考题1、作一份C02气体的采集和测试过程的报告，注明仪表类型、采集时间、地点、数据采集点的绘制，数据的编写。课后小结：•通过本章学习同学们了解有害气体的来源，熟悉了常见有害气体的分类和气体成分的分析，掌握有害气体的采集方法，一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫测量仪表，氮氧化物测量仪表、氧气量测量仪表、气体成分分析仪器的基本组成，熟悉了取样系统流程及校准设备介绍。了解环境噪声测量，照度测量，环境放射性测量。