一詞逐漸熱議以來(lái)，人們愈來(lái)愈發(fā)現(xiàn)空氣質(zhì)量與身體健康休戚相關(guān)。作為每時(shí)每刻均需接觸的空氣，與水和食物一起，共同架構(gòu)了健康養(yǎng)生的三大基石。

從人們生活場(chǎng)景角度出發(fā)，所接觸的空氣環(huán)境主要分為兩大類：室內(nèi)空氣環(huán)境和室外大氣環(huán)境。室外大氣的空氣質(zhì)量需要全社會(huì)乃至全球的力量共同關(guān)注改善，這是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要大量的資金投入和制度的建立。而人們每天平均大約有80%以上的時(shí)間在室內(nèi)度過(guò)，對(duì)于個(gè)體和家庭而言，目前力所能及也十分必要的是改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。此處的室內(nèi)環(huán)境指廣義的室內(nèi)，不僅囿于家庭住所，還包含辦公室、各類車船交通工具、賓館、醫(yī)院等各類公共服務(wù)場(chǎng)所。

室內(nèi)空氣的污染源主要來(lái)源于三個(gè)方面：烹飪油煙、有害氣體、各生物性污染源。烹飪油煙是食用油和食物在篼溫條件下，產(chǎn)生的大量熱氧化分解產(chǎn)物，油煙當(dāng)中含有至少300種有害物質(zhì)，如大量烴類、烷類，s02、n02、co、c02等氣態(tài)污染物及pm2.5、pm10等顆粒污染物。這些有害物質(zhì)具有肺臟毒性、免疫毒性及遺傳毒性。據(jù)上海第二醫(yī)科大學(xué)調(diào)查，在家中做飯1小時(shí)相當(dāng)于每**：韓健（1978. 3~），女，畢業(yè)于青島大學(xué)工程管理專業(yè)，現(xiàn)任青島海爾洗碗機(jī)公司技術(shù)創(chuàng)新經(jīng)理，主要從事廚電吸油煙機(jī)、灶具、消毒柜、烤箱及智慧廚房的技術(shù)創(chuàng)新和未來(lái)3 ~5年預(yù)研的工作。

天吸兩包煙，可見(jiàn)油煙對(duì)于心肺呼吸系統(tǒng)、心腦血管循環(huán)系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)均有嚴(yán)重危害。

對(duì)于其他兩個(gè)污染源：有害氣體（甲醛、voc、tvoc等）和生物性污染源（螨蟲、傳染病等），目前已經(jīng)有解決方案，主要是各類空氣凈化器和消毒柜。空氣凈化器中以hepa過(guò)濾為基礎(chǔ)，聯(lián)合甲醛處理模塊、駐極體模塊、光觸媒技術(shù)等可將有害氣體降低到較低水平。消毒柜利用高溫、紫外線技術(shù)達(dá)到殺菌消毒目的。本文將重點(diǎn)研究如何降低室內(nèi)烹飪油煙所產(chǎn)生的污染課題。

2相關(guān)概念及理論基礎(chǔ)1相關(guān)概念1.1深腔變頻海爾集團(tuán)新型油煙機(jī)的核心技術(shù)主要由兩個(gè)要素“深腔”+變頻“組成。

深腔是指改變傳統(tǒng)吸油煙機(jī)中的濾油網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，變“凸”為“凹”，如所示。將集煙腔深度由50mm加深至120mm，這樣加大了攏煙腔面積和攏煙效果，解決平板煙機(jī)油煙外逸難題，油煙吸得更快、更凈。

深腔煙機(jī)煙機(jī)深腔變頻煙機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖變頻是指該新型吸油煙機(jī)所使用的電機(jī)是具有變頻功能的電機(jī)，變頻的好處是可以根據(jù)油煙的大小來(lái)自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和開停選擇，從而達(dá)到及時(shí)吸排和節(jié)能降噪的作用。

1.2吸人因子從人體健康角度比較各種污染源的危害，提出污染物吸入因子（intakefraction）的概念，簡(jiǎn)稱為if，定義為污染排放物中*終所被人體吸入或者消化的數(shù)量在總排放量中的占比，此指數(shù)直接把污染物計(jì)量直接與人體健康建立關(guān)聯(lián)，從對(duì)健康影響力度來(lái)評(píng)價(jià)污染物危害程度。例如，針對(duì)汽車尾氣，引人吸入因子衡量指數(shù)，可以更為精準(zhǔn)的定義汽車尾氣對(duì)行人的危害程度。

具體計(jì)算方法為：其中，s代表吸人因子，/為人體對(duì)該污染物的總吸入量（g），e為該污染物的總排放量（g），總排放量的計(jì)算一般通過(guò)對(duì)單位排放量的積分e⑴（g/s）來(lái)計(jì)算，而吸入總量的計(jì)算則較為復(fù)雜，因?yàn)樯婕暗饺丝跀?shù)6，暴露濃度q，和吸人速率的因素，原則上總吸入量應(yīng)等于以上三個(gè)因素的乘積。

2.2.1歐拉-歐拉模型歐拉-歐拉模型的特點(diǎn)在于將彌散相和連續(xù)流體相看做是連續(xù)介質(zhì)，并同時(shí)在歐拉坐標(biāo)系中考察彌散相和連續(xù)流體相的運(yùn)動(dòng)。此模型適用于顆粒的體積濃度并不大，并且所研究的顆粒物相對(duì)固定體積與流場(chǎng)總體積相比差異并不大情況下，因在此情況下原有的連續(xù)介質(zhì)假設(shè)將失效并會(huì)導(dǎo)致較大的計(jì)算誤差，故所以此模型主要應(yīng)用于彌散相濃度較高的場(chǎng)合。

歐拉-歐拉模型主要有三大類：均相模型、小滑移模型、雙流體模型，其中雙流體模型又分為顆粒擬流體模型和氣液兩相流的雙流體模型，氣液兩相流的雙流體模型是*為常見(jiàn)的。

對(duì)于氣液兩個(gè)相態(tài)分別進(jìn)行質(zhì)量、動(dòng)量和能量的方程模擬合并兩相界面之間的熱量、質(zhì)量及應(yīng)力傳輸方程綜合推導(dǎo)，得出歐拉-歐拉模型的方程為：dc呼吸模型是指人的自然生理呼吸頻率和空氣呼吸量，如所示。

呼吸模型示意圖平均一個(gè)呼吸循環(huán)約為6秒鐘，其中吸氣2. 5秒，吸人氣體量約為0.6l，間隔0.5秒的間歇，進(jìn)而呼氣2. 5秒，呼出氣體量約為0.6l，再經(jīng)過(guò)0.5秒的間歇后進(jìn)人下一個(gè)循環(huán)。整個(gè)循環(huán)呼吸循環(huán)氣體量為0.6l.吸人因子的測(cè)量計(jì)算將結(jié)合本呼吸模型進(jìn)行。

3深腔變頻吸油煙機(jī)與普通煙機(jī)吸排效果改善對(duì)比表3深腔變頻油煙機(jī)炒菜過(guò)程pm2. 5采集數(shù)據(jù)兩種煙機(jī)炒菜全程pm2.5農(nóng)度變化對(duì)比兩種煙機(jī)炒菜全程pm10濃度變化對(duì)比可以看出，普通油煙機(jī)的呼吸區(qū)pm2.油煙顆粒濃度顯著大于深腔變頻油煙機(jī)相應(yīng)數(shù)值。普通煙機(jī)。

六種植物油對(duì)油煙粒徑貢獻(xiàn)百分比對(duì)6種植物油的油煙粒徑數(shù)據(jù)進(jìn)行求標(biāo)準(zhǔn)差分析后發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)差很小，一致性好，表明油煙體積分布與植物油種類的關(guān)系不大。其中，*頻粒3吸人因子測(cè)定取呼吸模型一個(gè)周期，共6秒時(shí)間，首先計(jì)算該呼吸周期內(nèi)吸人空氣總量。成人肺活量計(jì)算算公式：肺活量指數(shù)=肺活量+體表面積，體量面身高（cm）體重（kg）-0.1329.指導(dǎo)意見(jiàn)：正常成年人24小時(shí)吸人氧氣是500l左右，g卩吸人的空氣為2200l左右。推算出每然后計(jì)算吸人的油煙顆粒總量為人口數(shù)p，暴露濃度c；和吸人速率三個(gè)因素的乘積基于時(shí)間的積分，假定烹飪者為1人，另外鑒于油煙顆粒濃度集中在2. 5um，取爆炒階段濃度pm2. 5峰值，忽略pm10貢獻(xiàn)。吸人速率=152.8/6=25.47ml/s，經(jīng)計(jì)算得到表7.表7普通油煙機(jī)與深腔變頻煙機(jī)單呼吸周期吸入油煙顆粒質(zhì)量（單位：mg）深腔變頻普通pm2.5總吸入質(zhì)量*后計(jì)算該時(shí)間段內(nèi)油煙總排放量，同樣假定在爆炒階段，按照測(cè)定兩者的風(fēng)量結(jié)合油煙顆粒濃度計(jì)算出該呼吸周期內(nèi)所釋放的油煙顆粒總量如表8所示。

表8普通吸油煙機(jī)與深腔變頻煙機(jī)單呼吸周期吸排油煙顆粒總量（mg）深腔變頻普通油煙顆粒總釋放量綜上，計(jì)算出深腔變頻與普通煙機(jī)高風(fēng)檔位爆炒狀態(tài)下，各自的吸人因子如表9所示。

表9普通吸油煙機(jī)與深腔變頻煙機(jī)單呼吸周期吸入因子對(duì)比深腔變頻普通吸人因子從以上分析可以得出，深腔變頻煙機(jī)較普通煙機(jī)可以將吸人因子降低約6.5%，長(zhǎng)期使用條件下，可以有效降低人們吸人致病油煙危害物的濃度和數(shù)量，提升健康指數(shù)，降低疾病誘發(fā)概率。

4改善效果分析采用歐拉-歐拉模型，cfd模擬普通煙機(jī)與深腔變頻煙機(jī)工作狀態(tài)下人體呼吸區(qū)域濃度場(chǎng)。為保持，可以看出深腔變頻煙機(jī)用戶呼吸區(qū)域周圍濃度場(chǎng)較普通煙機(jī)低，另外，隨著風(fēng)量的增加，可以改善降低用戶呼吸區(qū)域濃度。

另外，通過(guò)對(duì)于基準(zhǔn)工況功耗和噪聲的對(duì)比分析，兩者對(duì)比數(shù)值如表10所示。

表10普通油煙機(jī)與深腔變頻煙機(jī)功耗與嗓聲值測(cè)試對(duì)比深腔變頻普通噪聲（a）功耗w 6結(jié)論綜上，深腔變頻技術(shù)可以有效改善吸油煙機(jī)對(duì)于吸排效果的提升，在同等工況下，降低吸入因子，且可以達(dá)到環(huán)保節(jié)能目的。本文在原有定點(diǎn)測(cè)量油煙濃度基礎(chǔ)上主要進(jìn)行兩點(diǎn)改進(jìn)：**，研究目標(biāo)具體集中在人體口鼻呼吸區(qū)域，結(jié)合人體呼吸模型進(jìn)行測(cè)算；第二，采用吸入因子方法測(cè)定散發(fā)油煙中被人體吸收或者消化的數(shù)量占比，不是看散發(fā)總量，而是研究吸入數(shù)量。在以上兩點(diǎn)基礎(chǔ)之上，研究深腔變頻和普通煙機(jī)的吸人因子。

在分別對(duì)6種不同植物油進(jìn)行發(fā)煙一致性確認(rèn)后，分別測(cè)算單位時(shí)間內(nèi)油煙散發(fā)總量和吸人總量，得出深腔變頻較普通煙機(jī)可以降低6.5%的油煙2. 5um級(jí)顆粒物，另外可明顯降低吸油煙機(jī)的功耗和噪聲，具有大范圍推廣價(jià)值。

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