室内空气质量监测与调控研究

一、引言

随着人们生活水平的不断提高，在室内度过的时间占比逐渐增加，室内空气质量对人体健康和生活质量的影响愈发显著。良好的室内空气质量是人们健康生活的基础，但室内装修材料释放的有害气体、烹饪油烟、人体呼出的二氧化碳以及室外污染物的渗入等问题，导致室内空气污染物种类繁多、成分复杂。因此，深入研究室内空气质量监测与调控技术，对保障居民健康、提升生活品质具有重要的现实意义。

二、室内空气质量监测与调控研究的背景与意义

2.1 研究背景

近年来，室内装修、新型家具的广泛使用，使得甲醛、苯系物等挥发性有机化合物（VOCs）成为室内主要污染物。同时，厨房烹饪产生的油烟、燃烧产生的一氧化碳等，以及室外雾霾、汽车尾气等污染物向室内的扩散，进一步加剧了室内空气质量问题。

2.2 研究意义

准确监测室内空气质量，及时掌握污染物种类和浓度变化，有助于提前采取有效的调控措施，减少污染物对人体健康的危害，降低呼吸道疾病、过敏反应等疾病的发生风险。合理的调控技术可以改善室内空气环境，提升人们的生活舒适度和工作效率。

三、室内空气污染物来源与危害分析

3.1 污染物来源

室内空气污染物来源广泛，装修材料是甲醛、苯等污染物的主要来源，人造板材、油漆、胶水等在使用过程中会持续释放有害气体。厨房烹饪过程中，食用油高温加热产生的油烟含有多种有害物质；燃气燃烧会产生一氧化碳、氮氧化物等。人体新陈代谢过程中呼出二氧化碳，吸烟产生的烟雾也会污染室内空气。此外，室外的 PM2.5、二氧化硫等污染物会通过门窗缝隙、通风系统等进入室内。

3.2 污染物危害

甲醛是一种强致癌物，长期接触低浓度甲醛可引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱等；苯系物会损害人体的神经系统和造血系统，严重时可导致白血病。PM2.5 能直接进入肺泡并沉积，引发呼吸道疾病，还可能携带重金属、致癌物等有害物质。一氧化碳与人体血红蛋白结合能力远强于氧气，会导致人体缺氧，引发中毒甚至危及生命。

四、室内空气质量监测技术

4.1 传感器监测技术

传感器监测技术是目前应用广泛的室内空气质量监测手段。如电化学传感器可用于检测一氧化碳、二氧化硫等气体；半导体气体传感器对甲醛、苯等挥发性有机化合物具有较好的响应。这些传感器具有体积小、成本低、响应快等优点，能够实时监测室内空气污染物浓度，并将数据转化为电信号输出。

4.2 光学监测技术

光学监测技术利用光与物质的相互作用原理进行污染物检测。例如，红外光谱技术通过分析污染物分子对特定波长红外光的吸收特性，实现对二氧化碳、一氧化碳等气体的定量检测；激光散射法常用于 PM2.5 等颗粒物的监测，根据颗粒物对激光的散射强度计算其浓度。光学监测技术具有检测精度高、稳定性好等特点。

4.3 无线传感网络技术

无线传感网络技术将多个传感器节点通过无线网络连接，可实现对室内不同区域空气质量的分布式监测。这些节点能够自动采集数据并传输至中央控制系统，管理人员可以实时获取室内空气质量的全面信息，便于及时发现污染严重区域并采取措施。

五、室内空气质量调控方法

5.1 通风换气

通风换气是改善室内空气质量最基础的方法，包括自然通风和机械通风。自然通风通过开启门窗，利用风压和热压实现室内外空气交换；机械通风则借助风机等设备，强

制引入室外新鲜空气，排出室内污浊空气。

5.2 空气净化设备

空气净化设备如空气净化器、新风机等，可针对性地去除室内污染物。空气净化器通过滤网过滤、活性炭吸附、静电除尘等技术，去除颗粒物、有害气体等；新风机在引入新风的同时，对空气进行过滤、净化和热交换，既能改善空气质量，又能降低能耗。

六、室内空气质量监测与调控现存问题

6.1 监测技术局限性

部分传感器存在交叉敏感性，对多种气体的响应难以区分，导致检测结果不准确；传感器的使用寿命有限，长期使用后性能会下降，需要频繁校准和更换。光学监测设备虽然精度高，但价格昂贵，不利于大规模推广应用。

6.2 调控方法效果不稳定

通风换气受室外空气质量和天气条件影响大，当室外污染严重时，通风反而会引入污染物。空气净化设备的净化效果与房间大小、污染物浓度等因素相关，在一些情况下难以达到理想的净化效果。植物净化能力有限，只能作为辅助手段。

七、室内空气质量监测与调控优化对策

7.1 提升监测技术水平

加大科研投入，研发高精度、高稳定性、低功耗的新型传感器，降低传感器的交叉敏感性。推动光学监测技术的小型化和低成本化，提高其适用性。加强无线传感网络技术的研究，优化数据传输和处理算法，提高监测系统的可靠性和准确性。

7.2 完善调控方法体系

根据不同的室内环境和需求，综合运用多种调控方法。例如，在室外空气质量良好时，优先采用自然通风；在污染严重时，结合空气净化设备和机械通风。加强对空气净化设备的研发和改进，提高其净化效率和智能化水平。

八、室内空气质量监测与调控发展趋势

8.1 智能化与集成化

未来，室内空气质量监测与调控系统将向智能化、集成化方向发展。通过物联网、大数据和人工智能技术，实现监测设备的自动校准、数据的智能分析和调控设备的自动运行。同时，将监测与调控功能集成于一体，形成智能化的室内空气质量保障系统。

8.2 个性化定制

根据不同用户的需求和室内环境特点，提供个性化的监测与调控方案。例如，针对有过敏体质的用户，重点监测和去除过敏原；对于孕妇、儿童等特殊人群，提供更严格的空气质量保障措施。

九、结论

室内空气质量监测与调控是保障居民健康、提升生活品质的重要环节。通过对室内空气污染物来源与危害的分析，以及对监测技术和调控方法的研究可知，虽然目前存在监测技术局限性、调控效果不稳定和缺乏统一标准与管理等问题，但通过提升监测技术水平、完善调控方法体系和建立健全标准与管理机制等优化对策，结合智能化集成化、个性化定制和绿色环保技术应用等发展趋势，室内空气质量监测与调控技术将不断进步，为人们创造更加健康、舒适的室内环境。

参考文献

[1] 石烨辉,刘建博,王立忠,等. 智能家居室内空气质量检测与调控系统的实现[J].通化师范学院学报,2024,45(8):9-16. DOI:10.13877/j.cnki.cn22-1284.2024.08.002.

[2] 方胜龙. 基于代价决策的智能家居环境监测与调控系统[D]. 广西:广西师范大学,2015. DOI:10.7666/d.Y2847002.

[3] 张继文,冯勇,蒋铭凯,等. 建筑室内空气质量监测调控系统装置技术研究与评价[R]. 2020.