教室采暖期內(nèi)空氣中的溫度、濕度、二氧化碳濃度等進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和調(diào)查，選出具有代表性的樣本，并對(duì)所采集樣本進(jìn)行了計(jì)算與分析，得出了影響其空氣品質(zhì)的主要原因是二氧化碳濃度的超標(biāo)，換氣次數(shù)的不足以及教室人數(shù)的超員，并提出解決辦法。本文的重點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)和樣本分析的過程及方法，用數(shù)據(jù)說明該如何改善教室的空氣品質(zhì)，并指出改善后達(dá)到的較理想狀態(tài)，從而為提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，*終達(dá)到良好的教學(xué)效果。

1 前言

中小學(xué)生教室室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ）一直備受關(guān)注，為此，國(guó)家頒布了《中小學(xué)校教室換氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 17226-1998），大學(xué)生教室室內(nèi)空氣品質(zhì)同樣重要，大學(xué)生在校生活的很多時(shí)間是在教室內(nèi)度過，但目前尚沒有針對(duì)大學(xué)生教室的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。因此，本文以下所做分析均以GB/T 17226-1998及《室內(nèi)空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 18883-2002為依據(jù)。引起室內(nèi)空氣品質(zhì)惡化的原因主要有兩類：一類是空氣中的污染物；另一類是空氣的溫、濕度，換氣次數(shù)。為了解大學(xué)教室中在上課期間的空氣品質(zhì)，筆者對(duì)某大學(xué)的教室進(jìn)行了空氣中二氧化碳濃度
濃度的實(shí)地測(cè)試。被測(cè)教室位于某教學(xué)樓五層（頂層），此教室的物理模型

另外，該教室附近無明顯污染源；近三年之內(nèi)沒有進(jìn)行過室內(nèi)裝修及桌椅的更換；教室座位數(shù)為129座；五扇普通單層玻璃鋼窗，對(duì)開式，尺寸為234cm×170cm，窗縫總長(zhǎng)度64.5m；兩個(gè)普通木門，對(duì)開式，尺寸為238cm×120cm。

2  二氧化碳的讀到監(jiān)測(cè)測(cè)試儀器及測(cè)試系統(tǒng)

研究資料表明室內(nèi)的污染物有上百種，有的濃度很低，不會(huì)影響人類的工作和學(xué)習(xí)，就此教室而言，主要檢測(cè)其中的二氧化碳濃度。所用設(shè)備為EC9820型二氧化碳在線分析儀，如圖2所示。

SenseAIR產(chǎn)的K30二氧化碳傳感器模塊，采用非分散紅外相關(guān)（GFC）光學(xué)測(cè)量技術(shù)，可**、穩(wěn)定地測(cè)量二氧化碳濃度，使CO和H2O的干擾降到*小。為保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在測(cè)試前，儀器穩(wěn)定工作后，分別使用NO氣體和濃度為2890ppm的CO2標(biāo)準(zhǔn)氣對(duì)儀器進(jìn)行了標(biāo)定。

儀器主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 技術(shù)參數(shù)表

量程顯示	自動(dòng)量程0—5000ppm，分辨率0.1ppm
模擬輸出	從0 - 100ppm，至0 - 3000ppm 0—滿量程；給出0%，5%，及10%的補(bǔ)償。為用戶確定的2個(gè)滿量程值之間自動(dòng)量程
噪聲（在零點(diǎn)時(shí)）	0.1%濃度讀數(shù)
*低檢測(cè)限	2ppm或0.2%
零 漂	固定溫度時(shí)取決于時(shí)間，24小時(shí)：≤10ppm  30天：≤10ppm
溫度變化	每度0.2%
標(biāo) 漂	溫度變化每度0.2%，24小時(shí)：0.5%濃度讀數(shù) 30 天：0.5%濃度讀數(shù)
滯后時(shí)間	< 20秒
上升/下降時(shí)間	95%*終讀數(shù) < 60秒（1slpm），使用卡爾曼活性過濾器
精 度	3000ppm量程時(shí) 10ppm或1%濃度讀數(shù)
采樣流速	1slpm – 零氣流向零氣口需加大到2slpm
零 氣	供給儀器的零氣（無CO2）流速10—15psi，0.5slpm
樣氣壓力	壓力變化5%， <1%讀數(shù)變化
使用溫度	5 - 40℃
相對(duì)濕度	10 - 80%，無冷凝
干擾頻率	H2O及CO幾乎無干擾

根據(jù)《室內(nèi)空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 18883-2002中的規(guī)定：采點(diǎn)的數(shù)量根據(jù)檢測(cè)室內(nèi)面積大小和現(xiàn)場(chǎng)的情況而定，以期能正確反應(yīng)室內(nèi)污染物的水平。原則上小于50m2的房間應(yīng)設(shè)1~3個(gè)點(diǎn)；50~100 m2的房間設(shè)3~5個(gè)點(diǎn)；100m2以上的至少設(shè)5個(gè)點(diǎn)。被測(cè)教室面積大于100 m2，因此選擇五個(gè)采集點(diǎn)，在房間對(duì)角線上均勻布置。采點(diǎn)避開通風(fēng)口，離墻壁距離應(yīng)大于0.5m。采點(diǎn)的高度原則上與人的呼吸帶高度相一致。教室內(nèi)部的管路布置如下，如圖3所示。采樣點(diǎn)距地面的相對(duì)高度為1.5m。

圖3 教室內(nèi)部的管路布置圖

管路共裝有5個(gè)針型閥，用以調(diào)節(jié)5個(gè)測(cè)點(diǎn)的流量，使各測(cè)點(diǎn)流量達(dá)到一致。測(cè)試系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 管路示意圖

運(yùn)用連續(xù)測(cè)量方式，每天的測(cè)量時(shí)間是：7:30-12:00，每隔5分鐘記錄一次數(shù)據(jù)。為進(jìn)行溫、濕度的測(cè)試，在教室中安裝了溫濕度自記儀。

3 二氧化碳濃度監(jiān)測(cè)的測(cè)試數(shù)據(jù)。

 因?yàn)榻淌胰曛畠?nèi)無裝修工程，墻面、桌椅等均較舊，所以甲醛等一系列由裝修導(dǎo)致

的化學(xué)污染物可忽略不計(jì)。教室安排的上課時(shí)間見表2。

表2 作息時(shí)間表

	**節(jié)	**節(jié)	第三節(jié)	第四節(jié)
時(shí)間	8：00-8：40	8：45-9：35	9：55-10：40	10：45-11：30

3.1 二氧化碳濃度的監(jiān)測(cè)

測(cè)試過程中，室外的二氧化碳濃度平均值為726ppm。

下面列舉四種狀態(tài)的數(shù)據(jù)：教室滿座率分別為：0.18，0.5， 0.91時(shí)的數(shù)據(jù)(圖4)，以及一組較理想的數(shù)據(jù)(圖5)。超出3000ppm的數(shù)據(jù)無法保證其正確性。由于測(cè)試時(shí)間位于采暖季，因此，測(cè)試時(shí)教室門窗均處于關(guān)閉狀態(tài)。課間休息時(shí)，教室門全部開啟，但窗戶仍處于關(guān)閉狀態(tài)。

數(shù)據(jù)1：滿座率為0.18；室外風(fēng)速：微風(fēng)。

數(shù)據(jù)2：滿座率為0.5；室外風(fēng)速：微風(fēng)。

數(shù)據(jù)3：滿座率為0.91；室外風(fēng)速：5-6級(jí)。

在此基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了數(shù)據(jù)4的實(shí)測(cè)： 

數(shù)據(jù)4：滿座率為0.88，室外風(fēng)速：3-4級(jí)，課間保持前后門開啟，課上只開后門。

圖5 數(shù)據(jù)1，2，3二氧化碳濃度的監(jiān)測(cè)圖
                              圖6 數(shù)據(jù)4二氧化碳濃度圖

3.2  教室中溫濕度測(cè)試數(shù)據(jù)見表3和圖7：

表3 溫濕度數(shù)據(jù)表

溫度*大值	23.9℃	濕度*大值	37%
溫度*小值	19.8℃	濕度*小值	17%
溫度平均值	21.0℃	濕度平均值	24%

圖7 溫濕度樣本圖

《室內(nèi)空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 18883-2002中規(guī)定：冬季采暖期室內(nèi)溫度標(biāo)準(zhǔn)值為16℃~24℃；濕度標(biāo)準(zhǔn)值為30%~60%，由此可知，上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均在《室內(nèi)空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的控制范圍之內(nèi)，毋需改善。

4 二氧化碳濃度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)《室內(nèi)空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 18883-2002，室內(nèi)二氧化碳的允許濃度為0.10%，即1000PPM；根據(jù)《中小學(xué)教室換氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 17226-1998教室內(nèi)空氣中二氧化碳*高容許濃度為0.15％，即1500ppm。根據(jù)以上測(cè)試數(shù)據(jù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以看出：

4.1 室外環(huán)境的影響。

數(shù)據(jù)1、2、3分別在9:00、7:50、7:55之后二氧化碳濃度超標(biāo)，但滿座率*高的數(shù)據(jù)3卻不是*早超標(biāo)的，其原因在于測(cè)量數(shù)據(jù)3時(shí)，室外恰為風(fēng)沙天氣，室外大風(fēng)引起窗縫滲透作用加強(qiáng)，從而導(dǎo)致該數(shù)據(jù)超標(biāo)時(shí)間延遲。由此可見：室內(nèi)二氧化碳的濃度不僅跟室內(nèi)人員密度、門窗的開啟程度有關(guān)，而且與室外的天氣狀況也有很大關(guān)系，室外風(fēng)速為其中*主要的影響因素。

4.2 課間。

小課間時(shí)間為：8:40~8:45；10:40~10:45，大課間時(shí)間為：9:35~9:55。

數(shù)據(jù)2、3中，小課間的濃度平均下降速度分別為：27.8ppm/min、340.3ppm/min，大課間的濃度平均下降速度分別為：22.4ppm/min、175.9ppm/min。由此可知，無論小課間還是大課間，數(shù)據(jù)3中二氧化碳濃度的平均下降速度均比數(shù)據(jù)2快得多，究其原因，是由于數(shù)據(jù)3室外有大風(fēng)。因此，室外風(fēng)速是影響室內(nèi)二氧化碳濃度下降速度的主要因素。

4.3 課后（11:30以后）。

因?yàn)槭彝舛趸紳舛缺O(jiān)測(cè)較高，所以教室內(nèi)二氧化碳濃度下降很慢，對(duì)于數(shù)據(jù)1，因下課后關(guān)閉門窗，故到12:00濃度未下降到標(biāo)準(zhǔn)以下；對(duì)于數(shù)據(jù)2、3，下課后開啟前后門，數(shù)據(jù)2下降到標(biāo)準(zhǔn)以下的時(shí)間是11:40；而對(duì)于數(shù)據(jù)3，雖然當(dāng)天室外風(fēng)速較高，12:00時(shí)仍沒有回落到標(biāo)準(zhǔn)以下，這是由于人員過多，導(dǎo)致二氧化碳濃度過高的緣故。

4.4 換氣次數(shù)的計(jì)算。

利用氣體衰減法的換氣次數(shù)公式（《中小學(xué)教室換氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 17226-1998）如下：

                               (1)

　　式中：E——每小時(shí)換氣次數(shù)；

　　　　　K1——試驗(yàn)開始室內(nèi)空氣二氧化碳濃度；

　　　　　K2——試驗(yàn)終了室內(nèi)空氣二氧化碳濃度；

　　　　　K0——室外空氣二氧化碳濃度。

此公式的適用條件是：一般在無風(fēng)(室外風(fēng)速0.5m/s以下)天氣進(jìn)行。在課業(yè)結(jié)束時(shí)師生全部退出后，利用教室中蓄積的二氧化碳?xì)饣蛉斯し懦龆趸?，按一定時(shí)間(15min、30min、45min)測(cè)定開放氣窗(或關(guān)閉氣窗)前后室內(nèi)空氣中二氧化碳的濃度，計(jì)算出教室換氣次數(shù)。

因此，選擇數(shù)據(jù)1和數(shù)據(jù)2進(jìn)行換氣次數(shù)的計(jì)算，選擇數(shù)據(jù)1（關(guān)閉前后門）、數(shù)據(jù)2（開啟前后門）中11:30~12:00時(shí)段，可得二者的換氣次數(shù)分別為：0.62；3.45。根據(jù)《中小學(xué)教室換氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 17226-1998之規(guī)定：中學(xué)教室換氣次數(shù)不得低于4次。所以開啟前后門時(shí)，其換氣次數(shù)與《中小學(xué)教室換氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定很接近，因此可有如下結(jié)論：未安裝或無條件安裝通風(fēng)系統(tǒng)的教室，若保持前后門開啟，則可基本滿足換氣要求。

4.5 滿座率。

從前三組數(shù)據(jù)整體來看，滿座率越高的狀態(tài)二氧化碳濃度也越高，升高較快，下降較慢。因此人員滿座率也是影響二氧化碳濃度的重要因素。