近期，课题组博士生魏晓宾（导师：高军教授）将关于在静态环境下利用头戴式送风降低污染物吸入暴露的研究成果发表在Building and Environment（Q1，IF：7.093）。

引用：Xiaobin Wei, Yukun Xu, Yanlei Yu, Mingyao Ma, Guozhen Niu, Guangyu Cao, Lan Wang, Jun Gao^*. Effectiveness of head-mounted air supply in reducing pollutant exposure: A static case. Building and Environment, 234 (2023) 110219.

DOI：https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2023.110219

本研究在无扰动的静态环境下探究了头戴式送风降低污染暴露的有效性。在静态条件下，即没有人员移动和环境其它因素干扰的情况下，采用一种自设计的基于内部空腔和出口孔板均匀送风的通风头盔，首先详细探讨了不同结构和尺寸头盔出风口的优化。对出风口参数进行了多因素多水平的正交模拟研究，发现，头盔帽檐的出风口应通过增加张角、减少距额距离和增加宽度来进行优化，并选择了张角180°、距额距离10mm、宽度32mm作为优化的送风口参数。在此基础上，研究了头戴式送风在2-20L/s风量范围下的吸入暴露和有效性指标的变化。发现，首先随着风量的增加而迅速增长，在4L/s以上后，增长速度减缓，并在8L/s时达到最佳值，此后直到流速继续增加到20 L/s，均不再增长。因此，认为在静态无扰动环境下，头戴式送风达到有效性阈值的风量应为8L/s，或在6-8L/s范围内，此时降低污染暴露的有效性可接近99%。进而，探讨了额外的静态工况以了解人体自身微环境对头戴式送风气流和污染物吸入暴露的影响，通过设置不同活动水平下的吸气速率（6-30L/min）和不同环境温度下的人体皮肤温度，分析了人体吸气和热羽流的量化干扰。发现，在头戴式送风8-10 L/s的风量下，可以在不同的吸气速率（6-30 L/min）下保持稳定。同时发现，人体热羽流会干扰头戴式送风气流，降低防护效果。这项研究为工业环境中工人的通风与呼吸保护提供了一种新的方法。

以下为论文中部分图示：

图1 与实验系统对应的CFD几何模型

图2 通风头盔需优化的送风口参数

图3 通风头盔送风口参数优化的正交分析结果

图4 头戴式送风有效性随风量的变化

图5 不同送风量下的呼吸区高度浓度分布云图