一种沙尘PM2.5外窗进入模拟试验装置及其试验方法
本发明涉及室外沙尘pm2.5控制，尤其涉及一种沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置及其试验方法。
背景技术：
1、细颗粒物(pm2.5)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。除了室内烹饪、吸烟等人为因素外，室内pm2.5主要来源于室外。
2、自然通风开启外窗时，室外pm2.5可以通过气流进入室内。此外，即使外窗关闭时，室外pm2.5也可通过外窗的缝隙随渗透风进入室内，由于直径较小、很难观察到且体量较大，对室内人员的健康产生巨大风险。
3、与较粗大的大气颗粒物相比，pm2.5粒径小，表面积大，活性强，其附带的有毒有害物质更多，而且更容易进入人体。因此对其研究具有重要的意义。现有的环境模拟装置，体积较大，也无法重复模拟相同pm2.5环境，使得试验数据不准确。
技术实现思路
1、本发明提供了一种沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置及其试验方法，以研究室外沙尘pm2.5经外窗进入室内的浓度分布状况，为有效去除室内pm2.5提供了基础。
2、为解决上述问题，本发明的第一目的在于提供一种沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置，设置在高层住宅的外窗处，包括：
3、产尘箱，其一侧顶部入口连接进风管，所述产尘箱内置有干粉气溶胶发生器和过滤器，且所述过滤器竖向分隔所述产尘箱，以将所述干粉气溶胶发生器分隔在所述产尘箱靠近所述进风管的一侧；
4、无极变速风机，通过风机软接连接在所述产尘箱的另一侧底部出口；
5、均压箱，连接在所述无极变速风机的出风口，所述均压箱适于将所述产尘箱内产生的pm2.5气溶胶和空气均匀混合，并使空气出风均匀；
6、风向调整组件，用于调整来自所述均压箱的风向角度；
7、出风箱，所述出风箱适于将pm2.5在经过所述风向调整组件调整方向后吹向外窗，以模拟在不同气象条件下室外pm2.5在开窗不同角度及关闭窗户时的缝隙渗透进入室内的过程。
8、优选的，所述风向调整组件包括多个均匀分布的风向百叶以及与每个所述风向百叶相连的转向调节阀和风向转轴；
9、所述风向转轴设在所述风向百叶的中心，多个所述风向百叶适于绕所述风向转轴转动，所述风向百叶适于在0-180度内水平翻转，以调整风向角度；所述转向调节阀适于水平转动，以调整风向叶片角度。
10、优选的，所述出风箱内设有压力信号传感器、超声波风速仪和浓度测量仪，且所述压力信号传感器与所述无极变速风机电性连接；
11、所述压力信号传感器用于监测沙尘pm2.5吹入外窗时的风压以及调整所述无极变速风机的转速；
12、所述超声波风速仪用于测量窗户入口的风速值；
13、所述浓度测量仪通过用于测量窗户入口的沙尘pm2.5浓度。
14、优选的，所述干粉气溶胶发生器用于生成实验浓度的pm2.5气溶胶，且所述pm2.5气溶胶的粒径为2.2-2.8μm。
15、优选的，所述过滤器用于过滤粒径大于2.5μm的气溶胶颗粒。
16、优选的，所述外窗的开窗形式包括侧开式和下悬式，且所述外窗的开窗角度为45度和20度。
17、优选的，所述进风管由不燃可伸缩材质制作而成。
18、本发明的第二目的在于提供一种沙尘pm2.5外窗进入模拟试验方法，基于上述所述的沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置，所述试验方法包括步骤：
19、s1：通过产尘箱内的干粉气溶胶发生器制造产生气溶胶颗粒物；
20、s2：在无极变速风机的抽气过程中，气溶胶颗粒物通过过滤器筛选颗粒物直径，以使进入均压箱内的气溶胶颗粒物粒径小于等于2.5μm；
21、s3：调节风向调整组件，模拟室外沙尘pm2.5进入外窗时的风向角度；
22、s4：通过压力信号传感器监测沙尘pm2.5吹入外窗时的风压，根据实验需要调整所述无极变速风机的转速，来达到外窗处所需要的风压；通过超声波风速仪测量外窗入口的风速值，通过浓度测量仪测量外窗入口处的沙尘pm2.5浓度；
23、s5：所述均压箱将所述产尘箱内产生的沙尘pm2.5气溶胶和空气均匀混合，并使空气出风均匀；
24、s6：在自然通风条件下，模拟外窗的不同开启角度下，实际室外不同风速和浓度的沙尘pm2.5渗透进入室内的过程，以确定不同自然通风条件下气溶胶侵入室内的分布规律。
25、本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
26、本发明中的模拟试验装置由产尘箱、无极变速风机、均压箱、风向调整组件和出风箱共同构成，其中产尘箱的内部用于产生气溶胶颗粒物，产尘箱的一侧顶部入口连接进风管，产尘箱的另一侧底部出口通过风机软接连接无极变速风机，为了能够进一步对产尘箱内产生的气溶胶颗粒物进行筛选，在产尘箱内还设置有过滤器，过滤器竖向分隔产尘箱，并将干粉气溶胶发生器分隔在产尘箱靠近进风管的一侧。当无极变速风机启动工作时，无极变速风机的抽风作用会带动产尘箱内的空气流动，通过进风管会流入空气进入产尘箱，干粉气溶胶发生器位于靠近进风管的一侧，其在内部可以产生气溶胶细颗粒物，在空气流动作用下，带动气溶胶细颗粒物经过过滤器，过滤器可以精确筛选气溶胶颗粒物直径，保证颗粒物粒径小于等于2.5μm；最终粒径小于等于2.5μm的气溶胶颗粒物经无极变速风机的风机软接吹入到均压箱内，在均压箱可以将产尘箱内产生的pm2.5气溶胶和空气均匀混合，并使空气出风均匀；风向调整组件用于调整来自均压箱的风向角度，出风箱设在风向调整组件的一侧，用于将沙尘pm2.5在经过风向调整组件调整方向后吹向外窗，以模拟在不同气象条件下室外沙尘pm2.5在外窗开窗不同角度及关闭外窗窗户时的缝隙渗透进入室内的过程，通过模拟沙尘pm2.5环境，研究在不同开窗角度、不同风向角度、风速等对室内沙尘pm2.5浓度的影响，为科学有效地降低pm2.5的污染提供有效的数据支持。
技术特征：
1.一种沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置，设置在高层住宅的外窗处，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置，其特征在于：所述风向调整组件(4)包括多个均匀分布的风向百叶(41)以及与每个所述风向百叶(41)相连的转向调节阀(42)和风向转轴(43)；
3.根据权利要求2所述的沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置，其特征在于：所述出风箱(5)内设有压力信号传感器(51)、超声波风速仪(52)和浓度测量仪(53)，且所述压力信号传感器(51)与所述无极变速风机(2)电性连接；
4.根据权利要求1所述的沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置，其特征在于：所述干粉气溶胶发生器(12)用于生成实验浓度的pm2.5气溶胶，且所述pm2.5气溶胶的粒径为2.2-2.8μm。
5.根据权利要求4所述的沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置，其特征在于：所述过滤器(13)用于过滤粒径大于2.5μm的气溶胶颗粒。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置，其特征在于：所述外窗的开窗形式包括侧开式和下悬式，且所述外窗的开窗角度为45度和20度。
7.根据权利要求6所述的沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置，其特征在于：所述进风管(11)由不燃可伸缩材质制作而成。
8.一种沙尘pm2.5外窗进入模拟试验方法，基于权利要求1-7任一项所述的沙尘pm2.5外窗进入模拟试验装置，其特征在于，所述试验方法包括步骤：
技术总结
本发明公开了一种沙尘PM2.5外窗进入模拟试验装置，涉及室外PM2.5控制技术领域，所述装置包括产尘箱、无极变速风机、均压箱、风向调整组件和出风箱，产尘箱的一侧顶部连接进风管，过滤器竖向分隔产尘箱，以将干粉气溶胶发生器分隔在产尘箱靠近进风管的一侧；无极变速风机通过风机软接连接在产尘箱的另一侧底部；均压箱连接在无极变速风机的出风口；风向调整组件用于调整风向角度；出风箱适于将PM2.5在经过风向调整组件调整方向后吹向外窗，以模拟在不同气象条件下室外PM2.5在开窗不同角度及关闭窗户时的缝隙渗透进入室内的过程。同时还提供了一种试验方法，能够在高层住宅外模拟大气吹向外窗，保证连续可靠模拟不同风速、PM2.5浓度的室外气象条件。
技术研发人员：张润斌,陈思宇,连露露,刘楚薇,陈科彤
受保护的技术使用者：兰州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23