建筑設(shè)備第七章 空氣的凈化與質(zhì)量控制

Air

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7第七章

空氣的凈化與質(zhì)量控制Air

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7空氣凈化流程污染對人的影響目標(biāo)：C

<Cii,標(biāo)準(zhǔn)污染檢測技術(shù)污染源控制通風(fēng)和氣流組織空氣凈化Air

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7主要內(nèi)容第一節(jié)

內(nèi)部空間空氣凈化的要求第二節(jié)

空氣懸浮微粒的特性及其捕集機(jī)理第三節(jié)

空氣過濾器第四節(jié)

空氣凈化系統(tǒng)第五節(jié)

空氣質(zhì)量控制Air

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7第一節(jié)內(nèi)部空間空氣凈化的要求一、空氣的含塵濃度表示法1、質(zhì)量濃度——單位體積中含有的灰塵質(zhì)量(kg／m

3)；2、計(jì)數(shù)濃度——單位體積空氣中含有的灰塵顆粒數(shù)(粒／mL)；３或粒／3、粒徑顆粒濃度——單位體積空氣中所含的某一粒徑范圍內(nèi)的灰塵顆粒數(shù)(

粒／m

或者粒／L)。３?一般室內(nèi)空氣允許含塵標(biāo)準(zhǔn)采用質(zhì)量濃度，而潔凈室的潔凈標(biāo)準(zhǔn)(潔凈度)采用計(jì)數(shù)濃度(每升空氣中大于等于某一粒徑的塵?？倲?shù))。Air

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7二、凈化標(biāo)準(zhǔn)(一)一般凈化對室內(nèi)含塵濃度無具體要求，只要對進(jìn)氣進(jìn)行一般凈化處理，保持空氣清潔即可。大多數(shù)以溫濕度要求為主的民用與工業(yè)建筑空調(diào)工程均屬于此類。(二)中等凈化對室內(nèi)空氣含塵濃度有一定的要求，通常提出質(zhì)量濃度指標(biāo)。(三)超凈凈化對室內(nèi)空氣含塵濃度提出嚴(yán)格要求，由于塵粒對生產(chǎn)工藝的有害程度與塵粒的大小和數(shù)量有關(guān)，所以均以粒徑顆粒濃度作為濃度指標(biāo)。Air

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7三、潔凈級別的劃分空氣潔凈度等級是以空氣含塵濃度的高低來劃分的。我國與國外通用的標(biāo)難是一致的，見下表。表上列出了劃分潔凈度等級的各含塵濃度限定值，該含塵濃度是室內(nèi)空氣含塵濃度的平均值，即工作人員進(jìn)行正常操作時(shí)，在工作區(qū)平面上

連續(xù)一段時(shí)間內(nèi)測得的計(jì)數(shù)含塵濃度的平均值。英制：1；10；100；1000；10000

（0.5M粒子個(gè)數(shù)/立方英尺）SI制：M1；M1.5；M2；M2.5；…；M7（5M粒子個(gè)數(shù)/立方米）Air

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7Air

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7第二節(jié)空氣懸浮微粒的特性及其捕集機(jī)理一、空氣懸浮微粒的特性(一)空氣懸浮微粒的分布特性微粒分散于氣態(tài)介質(zhì)則形成一種氣溶膠，實(shí)際上，人們通常處于或生活于氣溶膠之中。組成氣溶膠的微粒稱為分散相，氣態(tài)介質(zhì)稱為分散介質(zhì)。

表征氣溶膠粒子的性質(zhì)包括微粒的形狀、大小、比重、粒徑分布及濃度等物理因素，

有時(shí)也需了解其化學(xué)成分。除液體微粒外，固體微粒的形狀一般不是球形，因此其大小的度量有多種方法。顯微鏡下統(tǒng)計(jì)粒子的大小可用一維投影長度來表示粒徑，稱為定向粒徑。(二)

微粒的運(yùn)動特性1.球形粒子在空氣介質(zhì)中的直線運(yùn)動2.粒子在流動空氣中的曲線運(yùn)動3.粒子的布朗運(yùn)動Air

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7二、空氣懸浮微粒的捕集(一)單纖維的捕集機(jī)理目前常用的捕集機(jī)理主要有以下幾個(gè)方面：（1）性效（2）重力作用（3）截留效（4）散效（5）靜效Air

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7（1）慣性效應(yīng)由于纖維錯(cuò)綜排列，故氣流在纖維層內(nèi)

穿過時(shí)，其流線要多次轉(zhuǎn)彎，此時(shí)，若塵粒

質(zhì)量較大或速度(可以看成等于氣流速度)較大，則塵粒受慣性力作用，不能隨氣流轉(zhuǎn)彎，

而仍保持其原有的運(yùn)動方向，便與纖維碰撞

并附著在纖維上。這種現(xiàn)象稱為慣性效應(yīng)。慣性作用隨塵粒質(zhì)量和過

濾風(fēng)速的增加而增大。濾芯纖維懸浮微粒濾芯纖維Air

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7（2）重力作用含塵氣流通過纖維層時(shí)，塵粒在重力作用下，產(chǎn)生脫離流線的位移而沉降到纖維表

面上，這種作用只有在塵粒較大(＞5m)時(shí)才存在。對小塵粒(＜0.5m)的過濾，完全可以忽咯重力作用。（3）截留效應(yīng)對于粒徑在亞微米范圍內(nèi)的小塵粒，可

以認(rèn)為沒有慣性，塵粒隨著氣流流線運(yùn)動，當(dāng)流線緊靠纖維表面時(shí)，塵粒由于與纖維表面發(fā)生接觸而被攔截(阻留)下來，這種作用稱為截留效應(yīng)。另外當(dāng)微粒尺寸大于纖維網(wǎng)眼而被阻留時(shí)，這種現(xiàn)象稱為作用。粗孔或中孔的泡沫塑料器主要依靠作用行除。介質(zhì)纖維懸浮微粒介質(zhì)纖維Air

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7（4）擴(kuò)散效應(yīng)小于1μm的微粒在氣體分子撞下，像氣體分子一作布朗運(yùn)。如果微粒在運(yùn)動過程中和物體表面接觸，就會從氣流中分離，個(gè)機(jī)理稱散效。

于d

≤0.3μm的微粒，是一個(gè)很重要c的機(jī)理。微粒<0.3μmAir

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7（5）靜電效應(yīng)當(dāng)含塵氣流通過纖維濾料時(shí)，由于氣流摩擦，使纖維和塵粒部可能帶上電荷，從而

增加了纖維吸附塵粒的能力。但是，因這種電荷既不能長時(shí)間存在，電場強(qiáng)度又很弱，

故產(chǎn)生的吸附力很小，所以，一般可以忽略。屏蔽板空氣Air

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7靜電吸附（雙級）How

a

high-voltage

electronic

air

cleanerworksAirflowElectronically

Charged

Electrically

Charged

PlatesWires

Zap

ParticlesAttract

Particles

LikeMagnets細(xì)菌病毒塵?；ǚ跡lectronicallyCleaned

AirCirculated

BackThrough

YourBuilding真菌SmokePre-filter

ScreenStage

1

:

ChargingStage

2

:

CollectionAir

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7除塵機(jī)理靜電效應(yīng)在纖維過濾器內(nèi)，塵粒被捕集，可能是出于上述濾塵機(jī)理的共同作用，也可

能是由于其中一種或幾種濾塵機(jī)理的作用，這是由塵粒粒徑、纖維直徑、纖維層填充率以及氣流速度等條件決定的。Air

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7(二)單纖維的捕集效率（1）慣性碰撞效率Ei（2）截留效率Ein（3）擴(kuò)散效率Ed（4）擴(kuò)散－截留效率Ed,in（5）靜電效應(yīng)（不予考慮）綜合上列各項(xiàng)，對于單纖維的總捕集效率為：E

＝

E

＋E

＋

E

＋EΣiindd,in(三)纖維層的捕集效率Air

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7第三節(jié)空氣過濾器?

工業(yè)除塵是用各種類型的除塵器，把含塵量較大(每立方米空氣中含幾至上百毫克)

的空氣經(jīng)凈化處理后排至室外，

以使大氣不受或少受到污染。?

空調(diào)工程是把含塵量低(每立方米空氣中含零點(diǎn)幾至幾毫克)的空氣，經(jīng)凈化處理后送入室內(nèi)，通常采用過濾方

法，使用的設(shè)備是各種空氣過濾器。過濾器過?

過濾器主要功能：處理空氣中的顆粒污染?

常見誤解：過濾器像篩子一樣，只有當(dāng)懸浮在空氣中的顆粒粒濾徑比濾網(wǎng)的孔徑大時(shí)才能被過濾掉。其實(shí)，過濾器和篩子的的放工作原理大相徑庭。大Air

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7一、空氣過濾器的類型1.

初效過濾器2.

中效過濾器3.

高效過濾器4.

靜電集塵器初效過濾器中效過濾器高效過濾器高效袋式過濾器Air

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71.

初效過濾器（＞５ｍ）金屬絲網(wǎng)、玻璃纖維、泡沫塑料；塊狀、自動卷繞式?

材料：易于清洗和更換的粗、中孔泡沫塑料或其它濾料?

過濾對象：新風(fēng)過濾，塵粒>10ｍ?

阻力：≤30Pa?

計(jì)數(shù)效率(對于0.3μm的粉塵):<20%1）塊狀過濾器（即平板狀

）:金屬網(wǎng)格浸油過濾器、干式玻璃纖維填充式過濾器。2）YP型抽屜式泡沫塑料過濾器：過濾效率和額定風(fēng)量比板式高。Air

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7Air

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73）M1型袋式泡沫塑料過濾器:

過濾效率和額定風(fēng)量比板式高Air

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74）自動卷繞式空氣過濾器減少清洗過濾器的工作量（人工清洗或更換），提高運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)水平。這種過濾器采用合成纖維制成的氈狀濾料，并裝置在能自動卷

繞的機(jī)構(gòu)上，當(dāng)濾料積塵到一定程度后，卷繞機(jī)構(gòu)在

濾料前后空氣壓差的控制下，使濾料自上而下地移

動，當(dāng)一卷濾料用完后，再更換新的。5）自動清洗浸油過濾器金屬過濾網(wǎng)板由傳動機(jī)構(gòu)帶動，慢速移動，沾塵后在油梢內(nèi)自行清洗，因此能連續(xù)工作。浸油式初效過濾器Air

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72.

中效過濾器（＞１ｍ）?

材料：中、細(xì)孔泡沫塑料或其它纖維濾料?

常用的中效過濾器?

M—1、2、3型泡沫塑料過濾器?

YB型玻璃纖維過濾器?

結(jié)構(gòu)形式：抽屜式或袋式?

過濾對象：新風(fēng)和回風(fēng)過濾，延長高效過濾器的使用期限，塵粒1-10ｍ?

阻力：≤100Pa?

計(jì)數(shù)效率(對于0.3μm的粉塵):20-90%抽屜式過濾器

袋式過濾器Air

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73.

高效過濾器（亞高效、高效、超高效）?

0.1ｍ級高效過濾器?

亞高效過濾器：?

過濾對象：塵粒<5ｍ?

靜電過濾器屬于該類?

阻力：≤150Pa高效過濾器?

計(jì)數(shù)效率(對于0.3ｍ的粉塵):90-99.9%濾料：超紉玻璃纖維和超細(xì)石棉纖維。濾料均做成紙狀，這些濾紙的孔隙非常小，并且允許采用的濾速很低(幾cm／s)，這就增強(qiáng)了小塵粒的篩濾作用和擴(kuò)散

作用，所以，具有很高的過濾效率。在一定的風(fēng)量下，為能實(shí)現(xiàn)低濾速以減少過濾器阻力和提高過濾效率，就必須盡量增大過濾面積，為此，在制作過濾器時(shí)，將濾紙往返折疊多次，使其過濾面積為迎風(fēng)面積的60余倍。折疊后的濾紙間通道用波紋分照片分隔。Air

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74.

靜電集塵器?

結(jié)構(gòu)：由電過濾器、高壓發(fā)生器、控制盒以及清洗用水系同等組成。?

性質(zhì)：中效

或亞高效過濾器，可以

過濾掉10um以下的大部分塵粒。?

特點(diǎn)：空氣阻力

低，以及積塵后阻力變化小等，一般僅

作為中間過濾器使用。?空調(diào)凈化工程中使用的靜電過濾器，通常采用二區(qū)式電場結(jié)構(gòu)：第一區(qū)為電離區(qū)(使

塵粒荷電)；第二區(qū)為集塵區(qū)(使塵粒沉積)。靜電集塵器原理Air

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7?

電離區(qū)：在一組等距離平行安

裝的金屬板(也有管柱狀的)接地電

極之間，布有金屬放電線(如0．2

mm鎢絲，亦稱電暈極或電離極)，

并在其上加有足夠高的直流正電壓

(10—１

2kV)，放電線與接地電極

之間形成不均勻電場，致使金屬放

電線周圍產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象，含塵

空氣經(jīng)過電離極時(shí)，空氣被電離，使放電線周圍充滿正離子和電子，電子移向放電線，并在其上中和，而正離子在遇有中

性塵粒時(shí)就附著在上面，使中性塵粒帶上正電荷，然后，隨氣流流入集塵區(qū)。?

集塵區(qū)：由一組接地金屬極板(集塵極)和高正電位的金屬極板(加有5000V直流電

壓)按平行于氣流的方向交替排列而成，在各對電極之間形成一個(gè)均勻電場．當(dāng)來自電

離區(qū)的帶有正電荷的塵粒進(jìn)入均勻電場后，在強(qiáng)大的電場作用下，塵粒使沉積在負(fù)極性的接池極扳上。?

靜電過濾器的過濾效率隨著電場強(qiáng)度的增加和過濾風(fēng)量的減少而提高。Air

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7二、過濾器的性能1.

過濾效率?在額定風(fēng)量下，過濾器捕獲的灰塵量與過濾器前進(jìn)入過濾器

的灰塵量之比的百分比。?

當(dāng)空氣含塵濃度分別以質(zhì)量濃度、計(jì)數(shù)濃度和粒徑顆粒濃度表示時(shí)，則所得的效率相應(yīng)為質(zhì)量效率、計(jì)數(shù)效率和粒徑分組計(jì)數(shù)效率。?

計(jì)數(shù)效率與各粒徑分組計(jì)數(shù)效率的關(guān)系為Air

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7?

過濾器串聯(lián)時(shí)：?

N個(gè)過濾器串聯(lián)時(shí)：Air

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72.

過濾器阻力?

過濾器的阻力包括濾料阻力和結(jié)構(gòu)阻力。?

新過濾器阻力一般有下列經(jīng)驗(yàn)公式：??

其中u

為迎面風(fēng)速，A、B和m分別為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)與指數(shù)?；颍???

其中u為氣溶膠通過濾料的流速，也叫濾速。對于國產(chǎn)過濾器，一般a＝

3～10，n＝1～2。?

過濾器的阻力隨著迎面風(fēng)速u

或者濾速u的增大而增大，過濾0效率隨著濾速增大而降低。Air

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73.

過濾器的容塵量當(dāng)過濾器在額定風(fēng)量下的阻力達(dá)到過濾器的終阻力時(shí)，

過濾器所容納的塵粒質(zhì)量稱為該過濾器的容塵量。4.

過濾器的面速和濾速?

面速：過濾器迎風(fēng)斷面通過氣流的速度u，一般以m／s表示，即濾速：濾料面積上氣流通過的速度，一般以cm／s或L／(cm2min)表示，即：Air

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7第四節(jié)

空氣凈化系統(tǒng)一、凈化系統(tǒng)的分類（一）全室潔凈?

亂流式?

平行流式（層流式）（二）局部潔凈?

潔凈隧道?

潔凈管道?

裝配式潔凈室Air

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7二、系統(tǒng)風(fēng)量?

應(yīng)取熱濕處理所需風(fēng)量和凈化所需風(fēng)量的最大值?

當(dāng)凈化所需風(fēng)量大得多時(shí)，應(yīng)加設(shè)循環(huán)（過濾）風(fēng)機(jī)1、層流潔凈室：按室內(nèi)斷面風(fēng)速確定：?

100級

垂直層流，速度≮0.25m/s?

100級水平層流,速度≮0.35m/s2、亂流潔凈室：按換氣次數(shù)估算：?

1000級，換氣次數(shù)≮50/h?

10000級，換氣次數(shù)≮25/h?

100000級，換氣次數(shù)≮15/hAir

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7三、系統(tǒng)氣流分布?

活塞流?

紊流（有渦流區(qū)）四、新風(fēng)量應(yīng)滿足正壓及排風(fēng)要求取最大值：1、層流潔凈室：總送風(fēng)量的2-4%亂流潔凈室：總送風(fēng)量的10-30%2、補(bǔ)償室內(nèi)正壓和排風(fēng)需要3、保證室內(nèi)人員的最小新風(fēng)量Air

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7五、設(shè)計(jì)原則?

1、面積大、凈高較高、位置集中和消聲件震要求嚴(yán)格的潔凈室，應(yīng)采用集中凈化系統(tǒng)，否則，采用分散系統(tǒng)；?

2、無特殊要求時(shí)，在保證新風(fēng)量和室內(nèi)正壓條件下，盡量利用回風(fēng)。如果回風(fēng)含塵濃度較高，在回風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置中效過濾器；?

3、除了直流式系統(tǒng)和設(shè)置值班風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)外，應(yīng)采取防止室外污染空氣通過新風(fēng)口滲透潔凈室的防止倒灌措施；?

4、過濾器的選擇、設(shè)置和安裝；?

5、送風(fēng)機(jī)可按凈化系統(tǒng)的總送風(fēng)量和總阻力進(jìn)行選擇。中、高效過濾器的阻力按終阻力計(jì)算。風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)在中效過濾器之前；?

6、如果需要電加熱，應(yīng)用不銹鋼管狀電加熱器，布置在高效過濾器的上側(cè)，并注意防火。Air

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7六、設(shè)計(jì)的綜合要求潔凈室的結(jié)構(gòu)形式整體式人、物凈化方法人員凈化程序物品凈化程序綜合措施建筑地址工藝布置建筑處理建筑材料高純氣體電氣照明其它裝配式局部凈化式局部和全面凈化相結(jié)合Air

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7第五節(jié)

空氣質(zhì)量控制一、概述在高層建筑中，為了節(jié)能，采取了一系列的技術(shù)措施：增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性、增強(qiáng)房間的密閉性、降低送風(fēng)新風(fēng)量、降低空氣環(huán)境參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因此，室內(nèi)建筑材料中放射性（氡等）有害物質(zhì)輻射影響加劇，生物、化學(xué)等有害物質(zhì)沉淀，使室內(nèi)污染物濃度增加，造成室內(nèi)空氣質(zhì)量變差；并由此對人體引發(fā)了各種病狀—病態(tài)建筑綜合癥（SickBuildingSyndrome）。造成病態(tài)建筑綜合癥的與空調(diào)有關(guān)的因數(shù)有：?

通風(fēng)不良：新風(fēng)不足或沒有新風(fēng)?

空氣過濾不佳?

系統(tǒng)污染嚴(yán)重：通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)組Air

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7污染現(xiàn)狀（全國）?

60多個(gè)城市、937家公共場所（賓館、超市、商場）?

存在問題——

缺乏制度，管理不當(dāng)，部分單位從未清洗——

設(shè)計(jì)不合理，新風(fēng)量不足?

檢測結(jié)果項(xiàng)目不合格率（％）最大值積塵量90%486

g/m2（>

20g/m

）2積塵中細(xì)菌總數(shù)80%73%2770000

cfu/g4800000

cfu/g（

>

100000

cfu/g

）積塵中真菌總數(shù)（

>

100000

cfu/g

）Air

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7二、空氣質(zhì)量控制的研究?概況室內(nèi)空氣質(zhì)量涉及建筑環(huán)境物理、建筑氣候、建筑材料、生態(tài)學(xué)、生理及心理學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域。?研究方向?室內(nèi)空氣污染、病態(tài)建筑綜合癥、熱舒適及工作效率?室內(nèi)空氣質(zhì)量與氣候的評價(jià)?能量控制、HVAC系統(tǒng)、通風(fēng)質(zhì)量?室內(nèi)污染物、微生物與衍生物?良好空氣質(zhì)量的建筑設(shè)計(jì)?建筑濕度問題、潔凈技術(shù)?研究目的排除房間在使用過程中產(chǎn)生的污染，解決室內(nèi)空氣新鮮問題，減少污染源、節(jié)能和通風(fēng)。Air

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7?評價(jià)利用人的嗅覺的靈敏性，將一個(gè)群體的嗅覺反應(yīng)作為環(huán)境空氣質(zhì)量的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從眾多人的調(diào)查統(tǒng)計(jì)中找出相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人的氣味污染量