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JG/T344-2011《建筑工程室内环境测试舱》行业标准技术 2019-12-02 15:27

                                           JG/T344-2011《建筑工程室内环境测试舱》行业标准技术

一、行业标准技术任务来源

根据原建设部关于印发《二○○二第一批建设部归口工业产品行业标准制订、修订项目计划》的通知”(建标 [2002]95号文的要求,河南省建筑科学研究院有限公司承担建筑工程室内环境测试舱行业标准编制

早在五十年代初期,国外就开始了相关的材料污染物释放理论研究,相继形成了穿孔萃取法、干燥器法、缝隙抽吸法、双缸法等测试方法。九十年代初,欧、美等发达国家针对建筑材料的污染物释放研究和测试开发了环境测试舱测试技术和仪器设备。环境测试舱方法的测定数据,更能反映民用建筑工程室内环境的实际情况,数据更具代表性,是目前国际上污染物释放测试的发展趋势,是最具权威性的测试方法。

在我国,需要开展污染物释放量限量的研究、开展建筑材料污染物释放规律研究、开展污染物检测技术研究,同时,国标《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325)及相关材料标准也明确提出了采用环境测试舱方法开展建筑工程室内环境污染控制工作,这都需要使用环境测试舱设备。而环境测试舱设备结构形式和性能参数的差异会造成利用环境测试舱开展建筑材料污染物测试的准确性,因而,应该对环境测试舱设备提出标准化的要求及其检测方法,尽快编制环境测试舱设备的产品标准。

标准编制原则和主要内容

建筑工程室内环境测试舱标准按照GB/T 1.1—2009《标准化工作导则  第1部分:标准的结构和编写规则》和GB/T 1.2—2002《标准化工作导则  第2部分:标准中规范性技术要素内容的确定方法》的规定进行编写。为体现国内该项技术的现有水平,编制组收集了大量的国内相关国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。与此同时,也采纳了相关生产单位的意见。

标准的编制原则为:在考虑与国际接轨,借鉴发达国家先进标准的同时,尽可能引用现行的国家及行业标准,要符合国家现行的方针、政策、法律、法规,与行业发展技术水平相协调,促进技术进步和行业技术升级,对我国相关生产企业从严要求。

在编制内容上,对产品提出了分类、技术性能要求和检验方法等,便于企业及用户采用和控制产品质量。

1、标准名称

考虑到产品的应用于建设领域,并尽可能与类似产品及实施的国内标准(如GB 50325 《民用建筑工程室内环境污染控制规范》、GB 18580《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》等)一致,标准的名称定为《建筑工程室内环境测试舱》

2、适用范围

标准立足于建筑工程室内环境污染控制体系,明确建筑工程室内环境测试舱(以下简称环境测试舱)产品标准的适用范围定位为,适用于建筑装饰装修材料或制品甲醛、TVOC、苯等污染物释放量测定的环境测试舱,其它用于模拟室内环境条件的密封空间设备可参考适用。

标准并未规定具体容积大小的环境测试舱,虽然《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》(GB 18580)等标准中规定使用舱的容积为1m3,但针对环境测试舱在建筑领域的应用,国标《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325)中没有具体确定环境测试舱法舱的容积,仅指定了舱的容积范围为1~40m3。从理论上讲,容积小于1m3的测试舱也可以使用,但考虑到环境测试舱进行测试的具体条件,即小容积舱使用的样品量太少,代表性差,所以《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB 50325)规定的舱容积为1~40m3,最好使用容积较大的舱。欧盟国家称12 m3以上容积的舱为大舱,美国称5m3以上的舱为大舱。

3、环境测试舱的分类和标记

目前社会上存在的环境测试舱,为实现基本功能,其设计各不相同,选择以环境测试舱控温方式分类的原因是,控温方式的差异,将直接影响到环境测试舱整体结构形式,和对环境测试舱的使用条件的要求。

一种形式的环境测试舱,通过专门的调控装置(空气加热设备、湿气注入装置等)或者调节进舱空气达到一定条件,使环境测试舱内维持一定温度和相对湿度。这种形式的环境测试舱需要舱壁有效隔热,不受环境测试舱所放置的环境条件影响。

而另外一种环境测试舱,测试舱舱壁不需要进行隔热,通过将舱放入可以控制温度的较大房间中,通过房间的环境温度实现舱内温度条件,房间及其调控装置已成为环境测试舱运行的重要保障条件。

标准规定的产品标记方法的主参数为环境测试舱的容积,该容积为环境测试舱样品测试室空间及其循环风系统管道容积之和。因为利用环境测试舱测试材料的污染物释放量,一个重要的测试参数是负荷比,即测试样品表面积与环境测试舱容积之比,模拟建筑室内材料实际应用状态的填充率。由于环境测试舱内的空气是在样品测试室空间与空气循环系统管道空间中流动,这样实现舱样品测试室空间空气循环流动的系统所占空间容积需要参与负荷比参数的计算。由于不同厂家设计的环境测试舱结构形式不同,即便是舱样品测试室空间容积一致,舱的循环风系统管道容积也可能不同。环境测试舱产品不能只标明舱样品测试室空间容积,影响负荷比计算和最终测试结果。

4、 一般要求

挥发性化合物从材料表面释放出来,扩散和停留在环境测试舱过程中,会被舱内壁和其他部件的表面吸附,当舱内浓度降低后,被吸附的挥发物也会再释放出来(吞吐效应)。(由于吞吐效应的复杂性,它的影响程度是很难确定的,会增加材料释放数据预测建筑室内浓度的困难)。在测试样品材料释放特征时要最大程度地减小吞吐效应,使数据分析简单化,这就是环境测试舱测试空间选用惰性材料制作的原因,因而标准规定用于环境测试舱内壁和舱内循环空气管道的材料表面应光滑,对甲醛、TVOC等测试的目标物呈惰性、且无吸附性。

环境测试舱不同于传统的湿热试验箱等设备,在测试舱内部不能存在影响已从被测材料释放出来的甲醛、TVOC等测试目标物的部件,如存在吸附性的材料,会吸附测试目标物从而降低被测污染物浓度,影响测试结果。另外,控温装置的制冷表冷器等部件如果内置于环境测试舱测试空间,表冷器等部件发生结霜、结露情况将影响到易溶于水的气态污染物(如甲醛)的测试结果。

在结构方面还参考了 “环境试验设备技术条件”系列国家标准中《湿热试验箱技术条件》(GB/T 10586)中对制冷单元、舱门密封条等的一般要求内容。

该产品作为实验室的自动化运行设备,在电气系统应符合《测量、控制和试验室用电气设备的安全要求  1部分:通用要求》(GB 4793.1)的相关要求。

5、空气混匀设备

材料样品表面空气流动有助于挥发物扩散,如果样品表面空气处于静止状态,试样与空气截面层的浓度将升高,进而影响样品内部挥发物的迁移,使样品中挥发性化合物的释放速率减小。当表面风速高于一定水平,挥发物在界面层的迁移阻力降低到最小程度。依据《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325)材料的测试条件被测样品表面附近空气流速:0.1 m/s~0.3m/s。因而环境测试舱内部应安装布置相应的空气循环设施(如风机系统),保持环境测试舱内气体混合均匀,放置测试样品后,可实现被测样品表面附近空气流速为:0.1 m/s~0.3m/s。环境测试舱的结构系统应提供气体流速的测试孔。

6、空气交换设施

空气交换率指的是单位时间内由环境测试舱外进入到环境测试舱内的空气总量与环境测试舱内空气总量之比,即单位时间环境测试舱内空气置换次数。它直接影响环境测试舱运行状态下舱内挥发性化合物的浓度,空气交换率越高,环境测试舱内挥发性化合物的浓度越低。

环境测试舱应配备有空气进出设施,可以控制空气进出环境测试舱空间。在可控条件下,以洁净空气来替换环境测试舱内空气,进入舱内的洁净空气流量应通过空气流量计实现连续监控。

《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325)材料的测试条件空气交换率为(1±0.05)次/h,因此建筑工程室内环境测试舱空气交换率可调范围覆盖 1次/h。

参考《公共场所室内换气率测定方法》(GB/T 18204.19)采用示踪气体(SF6或C02)测定环境测试舱空气交换率。在待测环境测试舱通入适量示踪气体,由于环境测试舱舱内、舱外空气交换,示踪气体的浓度呈指数衰减,根据浓度随时间的变化值,计算测定测试舱空气交换率。

7、空气处理设备

环境测试舱需要模拟建筑工程室内空气交换情况,但通过空气交换设施由环境测试舱外进入到测试舱舱内的空气,应不含被测污染物或被测污染物浓度不影响测定结果。这样就需要保证测试舱在空气交换系统中具备洁净空气处理设备。提供洁净空气中甲醛浓度应小于《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325)等国标的限量规定。ASTM D5116规定不超过0.01mg/m3,但实践测试结果发现该标准值对于体积较大的环境舱过于严格、很难实现,ISO 16000-9规定大型环境舱TVOC不超过0.05 mg/m3,因而,标准采用了洁净空气中TVOC浓度不应超过0.05 mg/m3的规定。

8、温度和相对湿度控制系统

温度将影响挥发性化合物的蒸气压、扩散系数以及测试样品与气相的平衡,因此,它既影响挥发性物质在材料内部的扩散,也影响从材料表面向空气层的迁移,温度升高将引起挥发性物质释放速率增大。这就要求环境测试舱的结构系统在样品测试区域内温度波动小,各点温度均匀。

相对湿度将影响吸湿材料和水溶性气体的释放特征,因为水对这些物质可以起到迁移媒体的作用,对材料中甲醛的释放率有影响。这样就要要求直接控制环境测试舱内温度的控温形式,舱壁应有效绝热,不应该受到外界环境温度的影响,避免温度控制过程湿气在环境测试舱内表面的浓缩凝结现象。

对于环境测试舱置于可控温度的房间中,由房间温度调控环境测试舱温度的形式,应保障房间温度的稳定。在湿度控制形式方面,环境测试舱可采用控制外部通入洁净空气的湿度,也可直接控制舱内的空气湿度,但要避免舱内进气温度凝结,或水的喷溅现象。

环境测试舱是模拟建筑工程室内居住环境条件,结合《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325)及相关材料标准对材料检测提出的技术要求,如:《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325)材料的测试条件为温度23℃、湿度45%。因此标准规定环境测试舱温湿度控制范围应覆盖温度23℃、湿度45%。

 

参数

技术要求

温度

20℃~25℃

相对湿度

40%~50%

环境测试舱通过对温度偏差、温度均匀度、温度波动度,相对湿度偏差、相对湿度均匀度、相对湿度波动度等性能指标要求,以保障温、湿度的小波动,测试室空间温、湿度均匀。

具体计量测试环境测试舱温度、湿度的要求,参照了《湿热试验箱技术条件》(GB/T 10586),《环境试验设备温度、湿度校准规范》(JJF 1101)中的部分内容执行。对环境测试舱的温湿度性能参数的检测,参考了JJF 1101环境试验设备温度、湿度校准规范》中的校准测试点的位置,测试点的数量,温湿度的校准内容,以及数据处理。

9、环境测试舱密封性

外界空气不能影响到环境测试舱内被测空气,这就要求环境测试舱具备一定的密封性能,参考《公共场所室内换气率测定方法》(GB/T 18204.19)采用示踪气体(SF6或C02)测定环境测试舱空气交换率测试密封舱体的密封性要求,并要求空气交换率不大于0.03次/h

10、环境测试舱本底浓度

标准规定在环境测试舱规定测试条件下,空载运行达到舱内空气污染物浓度平衡所获得的数据作为测试结果。这样所获得的结果即反映了洁净空气的情况,同时也反映出环境测试舱本身的密封性、舱体的吸附性、内置电器、密封条材料污染物释放等综合性能。

标准要求环境测试舱的密封、吸附等不影响洁净空气质量,即要求环境测试舱总挥发性有机化合物(TVOC)本底浓度不应超过0.05 mg/m3,甲醛本底浓度不超过0.01mg/m3,苯本底浓度不大于0.01mg/m3

 

、验证试验

1、空气循环系统

环境测试舱面向建筑装饰装修板材的测试,《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325)提出了被测样品表面附近空气流速:0.1 m/s0.3m/s,因而对环境测试舱的测试使用厚度不大于20mm,面积为1m2的测试用样品板,放置于环境测试舱内几何中心测试区域,在距离测试用样品板表面不少于20mm处有代表性的位置,利用风速检定装置测试主导风向的风速值。验证设备在测试舱内气流组织设计、结构制作中,已考虑该项指标,并通过混合风机转速调整、设置静压舱结构等技术方法,均实现测试用样品板表面附近空气流速为0.1 m/s~0.3m/s

2、空气交换设施及密封性

验证试验环境测试舱设备均具备调整交换率和监测交换率的装置,验证测试时,使环境测试舱正常工作,调整空气交换率达到1次/h的状态下进行交换率的测试。

环境测试舱气体进、出口关闭,空气交换设施停止运转状态下进行密封性的测试。测试方法是在环境测试舱内均匀地释放示踪气体六氟化硫(SF6)或二氧化碳(CO2),每

立方米环境测试舱内空气释放SF6 0.51.0gCO2 24g   采用100 mL真空采样瓶采集环境测试舱内空气,经1小时后采集样品。示踪气体测试采用高精度的现场仪器进行,或采用气相色谱法分析空气中SF6C02的分析按《公共场所空气中二氧化碳测定方法》GB/T 18204.24进行。

环境测试舱交换率测试空气交换率误差均小于0.05次/h。

密封性测试时,空气交换率误差均小于0.03次/h

3、 温度和相对湿度控制系统

在环境测试舱样品测试室内定出上、中、下三个水平测试面,简称上、中、下三层。上层与样品测试室顶水平面的距离是样品测试室高度的1/10,中层通过样品测试室几何中心,下层在样品测试室底水平面上方10mm处。

测试点位于三个测试面上,中心测试点位于样品测试室几何中点,其余测试点到样品测试室壁的距离不小于各边长的1/10

环境测试舱容积为1 m3时,温度测试点为9个,相对湿度测试点为1个。

1 m3小舱

温度偏差

 0.3℃

温度波动度

0.3℃

相对湿度偏差

3%

相对湿度波动度

2%

温度均匀度

 0.5℃

5 m3 、8 m3 、30 m3大容积环境测试舱,温度测试点为9个,相对湿度测试点为3个。

温度偏差

1

温度波动度

1

相对湿度偏差

3%

相对湿度波动度

5%

温度均匀度

2℃

4、空气处理设备及本底浓度

对环境测试舱进行洁净清理后,将环境测试舱的温湿度控制设定为温度23℃±1℃和相对湿度45%±5%,使设备正常工作,并稳定1h

将气体抽样系统与洁净空气处理设备的采样口相连后进行空气采样,进行空气处理设备的测试。

将气体抽样系统与洁净空气处理设备的采样口相连后进行空气采样,进行环境测试舱本底浓度测试。

TVOC浓度测试方法符合国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325中室内空气中总挥发性有机化合物(TVOC)的测定,游离甲醛浓度测试方法符合国家标准《公共场所空气中甲醛测定方法》GB/T 18204.26中酚试计分光光度法的规定,苯浓度测试方法按照GB 50325中室内空气中苯的测定进行。

参与验证设备的空气处理设备出口空气及舱本底:TVOC <0.05 mg/m3,甲醛<0.01mg/m3, 苯<0.01mg/m3

 

、采用国外标准的情况

标准参考了欧洲标准及美国材料与试验协会标准,立足于产品的标准化,对环境测试舱设备提出更加全面的技术要求和检测方法。

ENV 717-1:2000  《人造板甲醛释放量测定-测试舱法》(Wood-based panels-Determination of formaldehyde release- Part:Formaldehyde emission by the chamber method)

ASTM E 1333-1996 《大型环境测定木制品释放气体中甲醛浓度和释放率的标准测试方法 Standard Test Method for Determining Formaldehyde Concentrations in Air and Emission Rates from Wood Products Using a Large Chamber

ASTM D 6007-2002 《用小容积测试舱测定木制品甲醛释放量的标准方法》(Standard Test Method for Determining Formaldehyde Concentration in Air from Wood Products Using a Small Scale Chamber

ASTM D 5116-2010《小容积环境测定室内材料和产品中有机释放的标准指南》Standard Guide for Small-Scale Environmental Chamber Determinations of Organic Emissions from Indoor Matarials/Products

ASTM D 6670-01《环境箱测定室内材料和产品VOCs中释放的标准操作》“Standard Practice for Full-Scale Chamber Determination of Volatile Organic Emissions from Indoor MaterialsProducts”



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