一种用于确定设备发尘量绝对值的测试装置和方法与流程

本发明属于室内空气品质技术领域，涉及一种用于确定设备发尘量绝对值的测试装置和方法。

背景技术：

人们大部分时间在室内进行活动，室内空气品质对人体健康的影响不容忽视。随着现代建筑的密闭性越来越高，人们对室内空气品质的要求也越来越高。空气中的有害物大致可分为尘、气、热、湿四类。尘即分散在气体中的颗粒状物质，是室内空气重要污染物之一，也是评价室内空气质量的重要指标。室内颗粒物的主要来源是室内产尘。

因此，为了有效控制室内污染物水平和改善室内空气品质，有必要研究室内各类产尘设备的发尘量及其对室内颗粒物的贡献，为做出合理的控制策略提供依据。

目前，在评价室内设备的发尘情况时，常见的测试方法有实际环境测试法和环境舱测试法。实际环境测试法在设备的实际使用环境中进行，测试结果的针对性强，但同一设备同一工况在不同实际环境中的测试值可能会有较大差异，测试结果的普遍性差，实际指导意义不强；环境舱测试法则是在环境测试舱中进行，环境测试舱模拟了室内环境，保证了测量结果的可信度，同时又避免了不同实际环境测试的结果差异，实际指导意义强。

但是，不管是实际环境测试法还是环境舱测试法，通常都是在设备的运行过程中，在设备附近测量颗粒物的瞬时浓度值，由于无法确定颗粒物散发的稳定性以及颗粒物分布的均匀性，因此无法通过此浓度值来确定设备发尘量的绝对值。这样测得的浓度值，用来对设备的发尘情况进行评价会比较粗糙，用来指导室内污染物控制策略的制定可靠性会比较差。

为了能更加准确地评价设备的发尘情况，并将测试结果更广泛地运用到室内污染物控制策略的制定中，有必要设法测出设备发尘量的绝对值。

综上所述，有必要提出一种可靠的用于确定设备发尘量绝对值的测试装置和方法。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可信度高、适用范围广的用于确定设备发尘量绝对值的测试装置和方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于确定设备发尘量绝对值的测试装置，包括：

环境测试舱，用于模拟室内环境；

循环净化风组件，用于控制所述环境测试舱内空气的含尘浓度本底值，包括循环风机、循环风送风口和循环风回风口，所述循环风机通过循环风送风口和循环风回风口与环境测试舱连通；

搅拌风扇，吊装于所述环境测试舱中央，用于加速所述环境测试舱内空气的混合均匀；

设备平台，位于所述环境测试舱内，用于放置受试设备；

光学粒子计数器，通过设置于所述环境测试舱侧壁上的采样孔与环境测试舱连接，用于测量所述环境测试舱内空气的含尘浓度。

所述环境测试舱为一密封空间，该密封空间的空气泄露率小于0.05。

所述循环风送风口通过循环风管道与循环风机连接，所述循环风回风口处安装有过滤器。

所述光学粒子计数器连接有采样管，该采样管从所述采样孔中引出。

一种利用所述的测试装置确定设备发尘量绝对值的测试方法，包括以下步骤：

1)对所述环境测试舱内表面进行清洁，获取所述测试装置舱内密闭性满足测试要求的最大允许连续采样时长△Tc和舱内均匀性达到测试要求的最小需用搅拌时长△Tj；

2)将受试设备放入环境测试舱中，保持环境测试舱密闭，开启搅拌风扇，并在一个受试工况的测试过程中始终保持运行；

3)开启循环风机2h，对舱内空气进行自净，完成后关闭循环风机；

4)从循环风机关闭起开始计时，计时时长不小于所述最小需用搅拌时长△Tj；

5)通过光学粒子计数器对舱内气体进行采样，测量受试工况前的含尘浓度本底值C₀，采样时长不超过所述最大允许连续采样时长△Tc；

6)使受试设备在受试工况下运行设定时间后，关闭受试设备；

7)从受试设备关闭起开始计时，计时时长不小于所述最小需用搅拌时长△Tj；

8)通过光学粒子计数器对舱内气体进行采样，测量受试工况后的含尘浓度C，采样时长不超过所述最大允许连续采样时长△Tc；

9)利用受试状态前后的含尘浓度差和测试舱体积V，计算受试设备在受试工况下的发尘量绝对值；

10)改变受试工况，重复步骤2)-9)，直到所有受试工况测试完毕。

所述最大允许连续采样时长△Tc通过舱内密闭性测试获得，所述舱内密闭性测试具体为：

11)保持环境测试舱密闭，开启搅拌风扇；

12)搅拌风扇运行一足够时长；

13)对环境测试舱中央位置的空气进行采样，测量含尘浓度，连续采样2h，每分钟记录一次数据；

14)统计不同采样时长内含尘浓度测量值的标准差；

15)以标准差为依据，确定舱内密闭性满足测试要求的最大允许连续采样时长△Tc。

所述足够时长为5h以上。

所述最小需用搅拌时长△Tj通过舱内均匀性测试获得，所述舱内均匀性测试具体为：

21)保持环境测试舱密闭，在舱内设置多个代表点；

22)开启搅拌风扇，0.5h后对所述多个代表点进行采样，测量含尘浓度，每个测点的连续采样时长不大于最大允许连续采样时长△Tc；

23)将搅拌风扇开启时长分别改为1h、1.5h、2h和2.5h，重复步骤22)；

24)统计不同搅拌风扇开启时长后满足密封性要求的各组代表点的含尘浓度测量值的标准差；

25)对比不同搅拌风扇开启时长后对应代表点组的含尘浓度标准差，确定舱内均匀性达到测试要求的最小需用搅拌时长△Tj。

所述代表点包括环境测试舱中央、边缘、角落的上、中、下共9个点。

当不能对全部代表点同时进行采样时，用于判别舱内均匀性的同一组代表点的累计连续采样时长不大于最大允许连续采样时长△Tc。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明所采用的测试装置以大型环境测试舱模拟室内环境，接近于实际使用状况下的有害物质释放情况，同时又避免了不同实际环境测试的结果差异，可靠性和可信度高，实际指导意义强。

(2)本发明所提供的测试方法在对测试舱内的密闭性和均匀性进行严格检验，获得的测试装置舱内密闭性满足测试要求的最大允许连续采样时长和舱内均匀性达到测试要求的最小需用搅拌时长的基础上进行各工况下设备发尘量绝对值的测量，相对于测量设备附近的发尘浓度值而言，发尘量的绝对值具有更广泛的实用意义。

(3)本发明所提供的测试方法在实验正式开始前，对测试舱内表面进行清洁，尽可能减少内表面残留颗粒物等对测量结果的影响，有效提高了测量结果的可靠性。

(4)本发明的适用范围广，适用于大多数室内设备发尘量的测量，甚至室内人员的发尘量也可用本方法进行测试。

(5)本发明为规范各种室内产尘设备的发尘量测试提供参考，为研究各种室内产尘设备对室内颗粒物的贡献量提供方便，并对推进室内污染物控制技术的进步有所助益。

附图说明

图1为本发明测试装置的示意图；

图2为本发明所提供的测试方法的流程图；

图3为本发明具体实施例的舱内密闭性测试的1#测试结果；

图4为本发明具体实施例的舱内密闭性测试的2#测试结果；

图5为本发明具体实施例的舱内均匀性测试的测点布置图；

图6为本发明具体实施例的舱内均匀性测试中开启搅拌风扇2h后的测试结果；

图7为本发明具体实施例的各工况下设备(打印机)发尘量的测试结果；

附图1中各部件符号的说明：1-环境测试舱、2-循环风送风口、3-循环风回风口、4-循环风管道、5-搅拌风扇、6-不锈钢平台、7-受试设备、8-采样孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种用于确定设备发尘量绝对值的测试装置，包括环境测试舱1、循环净化风组件、搅拌风扇5、设备平台6和光学粒子计数器。

环境测试舱1用于模拟室内环境，为一密封的大型环境测试舱。本实施例中，环境测试舱的舱体容积为30m³，框架为铝型材，地板为不锈钢板，顶板为金属复合板，四壁为浮法平板玻璃，空隙处以硅胶胶条及玻璃密封胶进行密封，空气泄露率要求小于0.05。

循环净化风组件用于控制环境测试舱内空气的含尘浓度本底值，包括循环风机、循环风送风口2和循环风回风口3，循环风机通过循环风送风口2和循环风回风口3与环境测试舱1连通，循环风送风口2通过循环风管道4与循环风机连接，循环风回风口3处安装有高效过滤器。

搅拌风扇5吊装于环境测试舱1中央，用于加速环境测试舱内空气的混合均匀。

设备平台6位于环境测试舱1内，用于放置受试设备7。本实施例中，设备平台6为一不锈钢平台。

光学粒子计数器通过设置于环境测试舱1侧壁上的采样孔8与环境测试舱1连接，用于测量环境测试舱内空气的含尘浓度。光学粒子计数器连接有采样管，该采样管从采样孔8中引出。

如图2所示，上述测试装置所提供的测试方法主要包括舱内密闭性测试、舱内均匀性测试和各工况下设备发尘量测试三个环节。具体流程如下：

1、舱内表面清洁：实验正式开始前，应对测试舱内表面进行清洁，尽可能减少内表面残留颗粒物等对测量结果的影响。

2、舱内密闭性测试：

(1)保持测试舱密闭，开启搅拌风扇。

(2)让搅拌风扇运行足够时长(5h以上)，保证舱内气体已充分混合均匀。

(3)对测试舱中央位置的空气进行采样，测量含尘浓度，连续采样2h，每分钟记录一次数据。

(4)统计不同采样时长内含尘浓度测量值的标准差。

(5)以标准差为依据，确定舱内密闭性能够满足测试要求的最大允许连续采样时长△Tc。

3、舱内均匀性测试：

(1)保持测试舱密闭。

(2)开启搅拌风扇，0.5h后对舱内一系列代表点(可取测试舱中央、边缘、角落的上、中、下共9个点)进行采样，测量含尘浓度，每个测点的连续采样时长不应大于最大允许连续采样时长△Tc，当不能对全部代表点同时进行采样时，应注意用于判别均匀性的同一组测点的累计连续采样时长不应大于最大允许连续采样时长△Tc。

(3)将搅拌风扇开启时长分别改为1h、1.5h、2h和2.5h，重复上一步骤。

(4)统计不同搅拌时长后满足密封性要求的各组测点的含尘浓度测量值的标准差。

(5)对比不同搅拌时长后对应测点组的含尘浓度标准差，确定舱内均匀性能够达到测试要求的最小需用搅拌时长△Tj。

4、各工况下设备发尘量测试：

(1)放入受试设备，保持测试舱密闭，开启搅拌风扇，并在一个工况的测试过程中始终保持运行。

(2)开启循环风机2h，对舱内空气进行自净，完成后关闭循环风机。

(3)从循环风机关闭起开始计时，计时时长不应小于均匀性测试所得的最小需用搅拌时长△Tj，以保证舱内气体混合均匀。

(4)对舱内气体进行采样，测量受试工况前的含尘浓度本底值C₀，采样时长不应超过密闭性测试所得的最大允许连续采样时长△Tc，以保证采样期间舱内密闭性符合要求。

(5)使受试设备在受试工况下运行，完成后关闭受试设备。

(6)从受试设备关闭起开始计时，计时时长不应小于均匀性测试所得的最小需用搅拌时长△Tj，以保证舱内气体混合均匀。

(7)对舱内气体进行采样，测量受试工况后的含尘浓度C，采样时长不应超过密闭性测试所得的最大允许连续采样时长△Tc，以保证采样期间舱内密闭性符合要求。

(8)利用受试状态前后的含尘浓度差(C-C₀)和测试舱体积V，即可计算出受试设备在受试工况下的发尘量绝对值。

(9)改变受试工况，重复上述步骤，可测试设备在其他工况下的发尘量。

本实施例以激光打印机为受试设备，以待机15h、20h、25h和打印5％覆盖率的A4纸50页、80页共五种运行状态为受试工况，发尘量测试中仅测量PM2.5的散发量。

具体实施例中相关装置和设备的参数如下：

(1)测试舱参数：内净尺寸长×宽×高为4000×3000×2500(mm)，容积30m³；框架为76×44(mm)铝型材，安装在地板上，壁为5mm厚的浮法平板玻璃，地板0.8mm厚的不锈钢板，顶板为金属复合板，密封材料为硅胶胶条及玻璃密封胶；控制温度为15～40℃，波动度≤0.5℃，均匀度≤1.0℃，升降温速度≥0.2℃；控制相对湿度为40～70％RH，波动度≤2％RH，均匀度≤5％RH；空气交换率为0.5～2次/h，电子流量≤0.01m3/h；供电要求动力用电为AC、380V、18kW、三相五线制，照明用电为AC、220V、4kW、单相三线制。

(2)激光粒子计数器参数：粒子计数器为Palas Welas Promo 2000粒径谱仪，装配Welas 2300探头，测量范围为0.17～10.00μm，共57个粒径通道；粒子计数器的采样间隔为1s，设置单次采样时间为60s，单次采样结果即为60s内的平均值；该仪器可同时读取PM2.5质量浓度。

(3)受试设备(打印机)参数：打印A4尺寸的页面时，速度可达25ppm；采用PCL5和PCL6打印机驱动程序及HP postscript level 3仿真；优先进纸盒最多可容纳10页打印介质。

具体实施例的测试要点及结果如下：

1、具体实施例的舱内密闭性测试：为了保证测试结果的可靠性，密闭性测试共进行了2次，分别记作1#、2#，两次测量的PM2.5浓度随时间的变化情况分别如图3、图4所示。

通过计算和分析两次测试结果的PM2.5浓度标准差，认为连续监测15min时间内，外界空气的渗入对测量结果影响很小，可认为在这个时间段内，测试舱的密闭性较好，即确定了舱内密闭性能够满足测试要求的最大允许连续采样时长△Tc＝15min。

2、具体实施例的舱内均匀性测试：取测试舱中央、边缘、角落的上、中、下共9个点作为代表点进行均匀性检测，测点布置如图5所示。由于只采用一台粒子计数器，且在密闭性测试中已得到最大允许连续采样时长△Tc＝15min，因此，9个测点的监测分为3组，每组3个测点，每个点连续监测3min取其平均值，一组测试在10min内完成。其中，开启搅拌风扇2h后的PM2.5浓度测试结果如图6所示。

通过计算和对比不同搅拌时长后对应的3组测点的PM2.5浓度标准差，认为开启搅拌风扇2h可以保证舱内气体混合均匀，即确定了舱内均匀性能够达到测试要求的最小需用搅拌时长△Tj＝2h。

3、具体实施例的各工况下设备(打印机)发尘量测试：

(1)放入受试打印机，保持测试舱密闭，开启搅拌风扇；

(2)开启循环风机2h，对舱内空气进行自净，完成后关闭循环风机并开始计时；

(3)待搅拌时长达到均匀性测试中得到的最小需用搅拌时长△Tj＝2h后，认为舱内气体已经混合均匀；

(4)对舱内气体进行采样，测量受试工况前的PM2.5浓度本底值C₀，采样时长不应超过密闭性测试中得到的最大允许连续采样时长△Tc＝15min；

(5)使打印机处于待机状态15h，完成后关闭打印机并开始计时；

(6)待搅拌时长达到均匀性测试中得到的最小需用搅拌时长△Tj＝2h后，认为舱内气体已经混合均匀；

(7)对舱内气体进行采样，测量打印机在待机15h的工况后舱内气体的PM2.5浓度值C，采样时长不应超过密闭性测试中得到的最大允许连续采样时长△Tc＝15min；

(8)利用打印机待机15h前后的PM2.5浓度差(C-C₀)和测试舱体积V＝30m³，即可计算出打印机在待机15h的工况下的PM2.5发尘量绝对值；

(9)将受试工况分别改换为打印机待机20h、25h和打印5％覆盖率的A4纸50页、80页，重复上述步骤，测试剩余工况下的PM2.5发尘量，测试结果如图7所示。