专利名称：用于检测环境舱综合性能的标准散发样品及其检测方法
技术领域：
本发明属于室内环境检验领域，特别涉及用于检测室内环境舱舱体密闭性、气流 混合均勻性和壁面吸附性等综合性能的液-膜式有机挥发物释放速率标定用标准散发样 品及其检测方法。
背景技术：
近年来，随着人民生活水平的提高，室内空气品质越来越受到人们的重视。室内的 空气污染对室内空气品质造成很大的影响，从而影响了人们的舒适、健康和工作效率。影响 室内空气品质的因素很多，而室内有机挥发物(VOC)浓度过高是造成室内空气品质低劣， 弓I发病态建筑综合症的主要原因之一。在室内，VOC主要来源于各种装饰材料的散发，因此， 有必要对建材、家具及办公电器等物品的VOC散发情况进行监测。目前已经提出了相关方 法对这些性能进行检测，一般采用环境舱对待测材料的VOC散发情况进行监测，为获得准 确的检测结果，首先要对环境舱综合性能(包括密闭性、均勻性和壁面吸附性)进行评价； 例如一种用于检测环境舱综合性能的标准散发样品及其检测方法，将纯净的VOC液体倒入 玻璃管中，制成标准散发样品，并将该标准散发样品置于环境舱中任其自由散发，通过将环 境舱测试系统直接测试出的环境舱内VOC浓度实验值，与通过天平称量该标准散发样品质 量衰减计算出的环境舱内VOC浓度计算值对比，可以评价该环境舱综合性能。但是该方法 受对流扩散的影响较大，所以要控制环境舱风机的转速，当玻璃管口的风速存在波动时，该 标准散发样品的精确性方面有待提高。且该方法描述室内VOC浓度的模型需要编程迭代求 解，不便于工程推广应用。
发明内容
本发明的目的是要克服已有的检测方法对环境舱性能评价的不足，提出一种用于 检测环境舱综合性能的标准散发样品及其检测方法，本发明的标准散发样品及其检测方法 简便、易于操作，具有较高的精度和可信度。为实现上述目的，本发明提出一种用于检测环境舱综合性能的标准散发样品，其 特征在于，该样品包括上端敞开的聚四氟乙烯柱形容器、置于容器中的有机挥发物VOC液 体、置于该柱形容器上端面的阻隔层及固定阻隔层的密封装置。本发明还提出用上述的标准散发样品检测环境舱的综合性能的方法，包括如下步 骤1)建立标准散发样品中的有机挥发性化合物液体VOC散发速率及对环境舱内浓
度的影响的模型为
Γ ^ Cv dMTn = Di,- =--
eL dt
δ-Q1C(t) = -m(\-e v )
该模型中，m为散发速率，单位为kg/s ；M为电子天平称得的标准散发样品的质量， 单位为kg ；t为时间，单位为s ;De为VOC的扩散系数，单位为m2/s ；L为阻隔层的厚度，单位 为m ；Cs为饱和蒸汽压下VOC的饱和浓度，单位为kg/m3 ；C (t)为环境舱内VOC浓度，单位为 kg/m3 ；A为等柱形容器的截面积，单位为m2 ；Q为环境舱的通风量，单位为m3/s ；V为环境舱 体积，单位为m3 ；2)测量待检测环境舱通风量Q ；3)将液-膜式有机挥发物释放标准散发样品置于待检测的环境舱中，并放置于电 子天平上，电子天平通过数据线连接电脑，可实时记录标准散发样品的质量变化；在环境舱 封闭的状态下，让柱形容器中VOC液体自由散发，实验时间不少于24小时；4)用步骤1)所述模型先根据天平质量变化计算散发速率，然后计算得到环境舱 内VOC浓度C(t)；用气相色谱仪实时采集测量环境舱出口处的VOC浓度；5)将所述测量值与模型计算的VOC浓度实时对比，通过比较计算值和测量值的相 对误差，评价环境舱的综合性能。本发明的特点及效果本发明的标准散发样品及其检测方法，采用纯VOC液体加阻隔层的组合构造恒 定速率的散发源，通过研究此散发源的散发规律及VOC在环境舱中的传输规律，并通过计 算值和测量值的比较来反映环境舱的综合性能，避免了之前独立检测环境舱各项性能的不 足，并能克服此前专利中风速的影响及复杂的迭代计算，此方法简便、易于操作，具有较高 的精度和可信度。
图1为本发明的液_膜式有机挥发物释放标准散发样品结构2为阻隔层的预处理过程。图3为本发明的液_膜式标准散发样品在环境舱中检测的总体示意图。图4为本发明的液_膜式标准散发样品使用时实测的质量线性衰减
具体实施例方式本发明提出的用于检测环境舱综合性能的标准散发样品及其检测方法结合附图 及实施例详细说明如下本发明的标准散发样品，为液_膜式有机挥发物释放标准散发样品，其结构如图1 所示，该样品包括上端敞开的聚四氟乙烯柱形容器11、置于容器中的有机挥发物VOC液 体12、置于该柱形容器上端面的阻隔层13及固定阻隔层的密封装置。密封装置由放置在阻隔层上下面的两片聚四氟乙烯垫片141，套于两片聚四氟乙 烯垫片外，并与柱形容器螺纹连接的聚四氟乙烯顶部镂空瓶盖142构成，该瓶盖将该两片 聚四氟乙烯垫片压紧在所述聚四氟乙烯柱形容器上端面。本实施例的标准散发样品采用柱形容器11的尺寸为Φ42πιπι(外径)X46mm(高)， 聚四氟乙烯垫片141厚度为1mm，阻隔层13厚度为1. 5mm,为选取分析纯的甲苯(C7H8)作为 VOC液体12，初始甲苯的充入体积为40ml。
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本发明的阻隔层13采用建材薄膜或工程塑料薄膜，且该薄膜预先经过长时间吹 风加热处理已排除其中所含的V0C。具体过程如图2所示。将阻隔层13置于玻璃容器21中，通过环形加热套22对之 进行加热，玻璃容器21的一侧通过流量调节阀23连接高压气瓶24，另一侧连接真空泵25， 由于压力差，不含VOC的纯净气体流经玻璃容器带走阻隔层热解析释放的V0C。整个过程一 般需要持续72小时。本发明的检测方法如图3所示，待检测的环境舱31中安装有搅拌风扇32，舱体设 置有进口 331、出口 332、舱外设置有气相色谱仪(GC) 34与出口 332相连通，并设有温度采 样仪351和压力采样仪352。舱内放有微天平36，将液-膜式有机挥发物释放标准散发样 品37置于微天平36上。本实施例的检测方法包括以下步骤1)建立标准散发样品中的有机挥发物液体VOC散发速率及对环境舱内浓度的影 响的模型voc在柱形容器中透过阻隔层向环境舱散发，该过程是一个扩散传质过程，可以 用如下的模型来描述 (1)的分子本应为Cs_C(t)，因为C(t) <<CS，所以计算散发速率时可以忽略掉 C(t)的影响。该模型中，m为散发速率，单位为kg/(m2 · S) ；M为电子天平称得的密封装置 的质量，单位为kg ；t为时间，单位为s，稳定时散发速率恒定，M应为线性衰减如图4所示； De SVOC在阻隔层中的扩散系数，单位为m2/s ；C(t)为环境舱内VOC浓度，单位为kg/m3 ；Cs 为等直径管中的VOC浓度，可以认为是饱和蒸汽压下对应的浓度；L为阻隔层的厚度，单位 为m ;Q为通风量，单位为m3/s ；V为环境舱体积，单位为m3。(1)式显示散发速率为常数。2)测量待检测环境舱通风量Q ；3)打开30m3环境舱的空调系统和搅拌风扇，将液-膜式有机挥发物释放标准散发 样品置于待检测的环境舱中，并放置于电子天平上，电子天平通过数据线连接电脑，可实时 记录标准散发样品的质量变化；关好环境舱的舱门，让该标准散发样品在环境舱中自由扩 散；在环境舱封闭的状态下，让该标准散发样品中VOC液体自由散发，实验时间不少于24小 时；4)用步骤1)所述模型先根据天平质量变化计算散发速率，然后计算得到环境舱 内VOC浓度C(t)；用气相色谱仪(GC)实时采集测量环境舱出口处的VOC浓度；5)将此测量值与模型的计算结果对比，以评价环境舱的综合性能。如果各时间点 浓度测量值和模型计算值的相对误差的平均值在15%以内，则说明环境舱的综合性能达 标。本发明的原理求解模型中的方程(1)和(2)可求得环境舱出口处VOC浓度，此为环境 舱的密闭性、均勻性和壁面吸附性等综合性能良好、处于理想状况下的出口浓度；同时，用 气相色谱仪(GC)实时测量环境舱的出口浓度，此为环境舱的密闭性、均勻性和壁面吸附性 处于实际情形下的出口浓度，如果各时间点浓度测量值和模型计算值的相对误差的平均值 在15%以内，则说明环境舱的综合性能达标。
权利要求
一种用于检测环境舱综合性能的标准散发样品，其特征在于，该样品包括上端敞开的聚四氟乙烯柱形容器、置于容器中的有机挥发物VOC液体、置于该柱形容器上端面的阻隔层及固定阻隔层的密封装置。
2.如权利要求1所述样品，其特征在于，所述密封装置由放置在阻隔层上下面的两片 聚四氟乙烯垫片，套于两片聚四氟乙烯垫片外，并与柱形容器螺纹连接的聚四氟乙烯顶部 镂空瓶盖，该瓶盖将该两片聚四氟乙烯垫片压紧在所述聚四氟乙烯柱形容器上端面。
3.如权利要求1所述样品，其特征在于，所述聚四氟乙烯柱形容器外径为Φ42πιπι，内径 为Φ40πιπι，高为46mm，盛放的有机挥发物VOC液体占该容器体积的2/3-3/4。
4.如权利要求1所述样品，其特征在于，所述有机挥发物VOC采用苯或甲苯；
5.一种采用如权利要求1所述标准散发样品检验环境舱综合性能的方法，其特征在 于，包括如下步骤1)建立标准散发样品的有机挥发物液体VOC散发速率对环境舱内浓度的影响模型n Cs. dMIn = D1,- =--‘L dtA名C{t) = -m(\-e ”该模型中，m为散发速率，单位为kg/s ；M为电子天平称得的标准散发样品的质量，单位 为kg ;t为时间，单位为s ;De为VOC的扩散系数，单位为m2/s ；L为阻隔层的厚度，单位为m ； Cs为饱和蒸汽压下VOC的饱和浓度，单位为kg/m3 ；C(t)为环境舱内VOC浓度，单位为kg/m3 ； A为等柱形容器的截面积，单位为m2 ；Q为环境舱的通风量，单位为m3/s ；V为环境舱体积，单 位为m3 ；2)测量待检测环境舱通风量Q；3)将标准散发样品置于待检测的环境舱中，并放置于电子天平上，电子天平通过数据 线连接电脑，实时记录标准散发样品的质量变化；在环境舱封闭的状态下，让柱形容器中 VOC液体自由散发，实验时间不少于24小时；4)用步骤1)所述模型先根据电子天平称得的质量变化计算散发速率，然后计算得到 环境舱内VOC浓度C(t)；用气相色谱仪实时采集环境舱出口处的VOC浓度；5)将上述环境舱出口处的VOC浓度测量值与模型计算的VOC浓度值对比，通过比较计 算值和测量值的相对误差，评价出环境舱的综合性能。
全文摘要
本发明涉及用于检测环境舱综合性能的标准散发样品及其检测方法，属于室内环境检验领域，该样品包括上端敞开的聚四氟乙烯柱形容器、置于容器中的有机挥发物VOC液体、置于该柱形容器上端面的阻隔层及固定阻隔层的密封装置。该方法包括建立模型测量待检测环境舱通风量；将样品置于待检测的环境舱中，并放置于电子天平上，实时记录标准散发样品的质量变化；在环境舱封闭的状态下，让柱形容器中VOC液体散发，用模型先根据质量变化计算散发速率，然后计算环境舱内VOC浓度；再实时采集环境舱出口处的VOC浓度；将VOC浓度测量值与计算值对比，评价出环境舱的综合性能。本发明的标准散发样品及其检测方法简便、易于操作，具有较高的精度和可信度。
文档编号G01N30/02GK101881688SQ20101020256
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者张寅平, 熊建银, 蔚文娟, 黄少丹 申请人:清华大学