引言建筑材料成为多种室内污染物的释放源头，甲醛是其中对人体危害较大、持续释放周期极长的污染物之一。通风换气具有低成本、高效率的特点，是治理室内甲醛的有效措施之一。自然通风经济节能，但不受控制，会大幅度增加冷热负荷；机械通风能够有效解决室外气象条件不适宜或发生关窗行为时，新风量不足导致室内污染物浓度上升的问题。彭玉丹[1]对两室一厅一厨一卫的住宅进行模拟，得到甲醛污染物的扩散规律，对其提出了建议，对甲醛扩散情况进行了定量评价。李庭[2]以哈尔滨市某小区新装修住宅为研究对象，针对以甲醛为室内代表性气体污染物，分别在室内恒定释放速率污染源、有动态释放污染源存在等不同情况下进行模拟，明确了住宅内部空气流动特性和污染物扩散规律。王靖文[3]基于ANSYS Fluent平台模拟了寒冷地区民用住宅自然通风作用下室内的速度分布、温度分布和甲醛浓度分布，分析了室外风速和不同进、排风面积对自然通风效果的影响。陈希[4]介绍了甲醛的源头控制法和净化法等2种去除甲醛技术。根据李霜[5]提出的带有高效净化和热回收式新风系统，对装修住宅运用数值模拟技术进行甲醛浓度分布的研究，给出分布规律。1模型建立住宅整体尺寸为9.4 m×6.8 m×2.8 m，主卧尺寸为3.6 m×3.1 m×2.8 m，次卧尺寸为3.0 m×3.1 m×2.8 m，门尺寸为1.0 m×1.9 m，茶几尺寸为2.0 m×1.1 m×0.3 m，沙发尺寸为2.5 m×0.6 m×0.3 m，餐桌的尺寸为1.0 m×0.8 m×0.7 m。客厅可开启窗口1尺寸为1.0 m×1.0 m，距地高度为1.2 m；卧室可开启窗口2、窗口4尺寸均为0.8 m×1.0 m，距地高度均为1.2 m；厨房可开启窗口3尺寸为0.6 m×0.8 m，距地高度1.4 m，分别在客厅、主卧、次卧设计送、排风口，风口尺寸150.0 mm×100.0 mm，采用上送上回的气流组织形式。采用Geometry建立几何模型，采用Mesh划分网格，自然通风模型、机械通风如图1、图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F001图1自然通风模型10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F002图2机械通风模型2边界条件设置流体模型材料选择空气和甲醛；主卧与次卧的地板、茶几、餐桌和沙发作为污染源，将污染源入口边界设置为质量入口边界条件，沙发（布料）的释放速率为7.2×10-11 kg/s[6]，其他木质家具释放速率为1.2×10-8 kg/s[7]；测得室内甲醛最高浓度为0.08 mg/m3，作为数值模拟的初始浓度；房间壁面按绝热边界处理，忽略壁面辐射换热。3模拟结果及分析3.1密闭条件下甲醛扩散的模拟与分析密闭条件下室内甲醛浓度分布云图如图3所示。图3密闭工况下室内甲醛浓度分布云图10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F3a1（a）Z=0.3 m10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F3a2（b）Z=1.5 m10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F3a3（c）Y轴客厅浓度分布10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F3a4（d）Y轴床头附近浓度分布由图3可知，甲醛的扩散依附空气，且有分层现象，但浓度差异不明显，近似均匀分布在室内，仅厨房、卫生间及玄关附近的甲醛浓度略小，但仍0.06 mg/m3。客厅Z=1.5 m附近甲醛浓度稍小于最高浓度，但2个卧室的床高处，甲醛浓度可达到最高值，即0.08 mg/m3。3.2自然通风条件下室内甲醛扩散的模拟与分析3.2.1风力等级为0级风力等级为0级（风速0~0.2 m/s）时，接近地面高度的水平面由于存在沙发、床等障碍物，气流不通畅导致稀释甲醛出现了死角区域。分析原因，窗户高度影响了通风效果，在离地面较近的位置产生了涡流区。在自然通风条件下，室内甲醛主要聚集在次卧、厨房、卫生间和污染物释放源附近，甲醛浓度由南向北逐渐增大。次卧床附近人卧姿呼吸高度的甲醛浓度0.070~0.08 0mg/m3，厨房甲醛浓度为0.064~0.080 mg/m3，卫生间甲醛浓度0.050~0.069 mg/m3，均接近室内空气中甲醛的最高容许浓度。客厅沙发附近人坐姿呼吸高度甲醛浓度0.048~0.072 mg/m3，主卧床附近人卧姿呼吸高度处甲醛浓度0.042~0.065 mg/m3，床的中部甲醛浓度小于两侧。自然风速0.1 m/s、0.2 m/s情况下的甲醛浓度云图如图4、图5所示。图4自然通风风速0.1 m/s下的甲醛浓度云图10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F4a1（a）Z=0.3 m10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F4a2（b）Z=1.2 m10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F4a3（c）Y轴客厅10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F4a4（d）Y轴床头附近图5自然通风风速0.2 m/s下甲醛浓度云图10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F5a1（a）Z=0.3 m10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F5a2（b）Z=1.2 m10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F5a3（c）Y轴客厅10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F5a4（d）Y轴床头附近室外风力等级为0级时，自然通风仅对主卧和客厅的甲醛有一定通风稀释效果，但房间的平均甲醛浓度仍然较大，对次卧、厨房和卫生间的甲醛几乎没有通风稀释效果，此时开窗对室内甲醛的通风稀释效果较差。3.2.2风力等级为1级风力等级为1级（0.3~1.5 m/s）时，与0级风对比，接近地面高度的水平面甲醛聚集的涡流区明显减少，平均浓度也显著降低。分析原因，风速变大时气流不再受到室内障碍物和窗户高度的影响，能够在室内流动以更好地稀释甲醛。在自然通风的作用下，室内各房间的甲醛均明显降低。次卧床附近人卧姿呼吸高度甲醛浓度0.044~0.060 mg/m3，厨房的平均甲醛浓度0.030~0.045 mg/m3，卫生间甲醛浓度0.025~0.036 mg/m3，客厅沙发附近人坐姿呼吸高度甲醛浓度0.032~0.056 mg/m3，主卧床附近人卧姿呼吸高度处甲醛浓度0.015~0.028 mg/m3。室外风力等级为1级时，自然通风对室内各房间的甲醛均有较好的通风稀释效果，室外空气质量良好时，开窗通风是优化室内空气质量的有效方式。自然风速0.5 m/s、1.0 m/s情况下的甲醛浓度云图如图6、图7所示。图6自然通风风速0.5 m/s下甲醛浓度云图10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F6a1（a）Z=0.3 m10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F6a2（b）Z=1.2 m10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F6a3（c）Y轴客厅10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F6a4（d）Y轴床头附近图7自然通风风速1.0 m/s下甲醛浓度云图10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F7a1（a）Z=0.3 m10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F7a2（b）Z=1.2 m10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F7a3（c）Y轴客厅10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.F7a4（d）Y轴床头附近3.3机械通风条件下室内甲醛扩散的模拟与分析机械通风风速为2 m/s时，接近地面高度的水平面的甲醛浓度较高，原因是送上排的气流组织方式无法对地面附近的甲醛浓度进行有效稀释。在机械通风的作用下，室内甲醛主要聚集在厨房和卫生间。次卧床附近人卧姿呼吸高度处甲醛浓度0.032~0.050 mg/m3，厨房甲醛浓度0.071~0.076 mg/m3，卫生间甲醛浓度0.062~0.068 mg/m3，均接近室内空气中甲醛的最高容许浓度。客厅沙发附近人坐姿呼吸高度甲醛浓度0.046~0.068 mg/m3，主卧床附近人卧姿呼吸高度处甲醛浓度0.032~0.050 mg/m3。机械通风风速为2 m/s时，通风对次卧和主卧均有良好的通风稀释效果，对客厅有一定的通风稀释效果，但平均甲醛浓度仍然较大，对厨房和卫生间的甲醛几乎没有通风稀释效果。人员在室内的活动区域主要集中在客厅和卧室，在厨房和卫生间活动的时间比较少，所以采用机械通风对室内甲醛进行通风稀释具有合理性和可行性。可以在厨房和卫生间分别设置排风扇对甲醛进行有效处理，优化空气质量。4不同工况下室内各房间坐姿呼吸高度甲醛浓度对比Z=1.2 m截面人坐姿呼吸高度处，不同通风条件下各房间的甲醛浓度稀释效果如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.08.002.T001表1各房间甲醛的稀释效果房间自然通风/（m/s）机械通风/（m/s）0.10.20.51.02.0次卧/%1.512.736.851.440.9主卧/%29.049.268.176.437.3客厅/%14.731.753.360.815.1经计算，机械通风2.0 m/s时的换气次数为1.5 次/h，自然通风0.1 m/s时换气次数同为1.5 次/h。换气次数相同前提下，对比2种通风条件坐姿呼吸高度处的甲醛浓度，机械通风工况的通风稀释效果优于自然通风。5结语（1）住宅装修后密闭工况下，甲醛的扩散依附空气，且有分层现象，但浓度差异不明显，近似均匀分布在室内，沙发和床附近甲醛浓度值最高，为0.08 mg/m3，厨房及卫生间的浓度值略低，约0.07 mg/m3。（2）自然通风风力等级为0级时，沙发、床附近出现大面积甲醛涡流区，甲醛主要聚集在次卧、厨房和污染物释放源附近。相较于密闭工况，次卧、主卧、客厅甲醛浓度分别降低1.5%~12.7%、29.0%~49.2%、14.7%~31.7%，次卧通风效果较差。自然通风风力等级为1级时，室内甲醛涡流区面积大幅度减小。通风达到稳定状态后，客厅及主卧的空气品质最好，主卧床头附近的甲醛浓度约0.03 mg/m3，次卧床头附近的甲醛浓度水平相对较高，约0.05 mg/m3。次卧、主卧、客厅甲醛浓度分别降低36.8%~51.4%、68.1%~76.4%、53.3%~60.8%，各房间的通风效果良好。（3）机械通风2.0 m/s工况下，次卧、主卧、客厅甲醛浓度分别降低40.9%、37.3%、15.1%，主卧和次卧的甲醛浓度值都较低，平均值低于0.4 mg/m3。客厅沙发附近甲醛浓度为0.030~0.063 mg/m3；厨房和卫生间甲醛浓度相对较高但未超标，在室外无风或气候条件差时，是合理有效的通风方式。换气次数相同的情况下，机械通风工况的通风稀释效果优于自然通风。