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浅析室内空气品质的控制研究

[日期:2018-10-29] 来源:网络  作者: [字体: ]

室内空气环境是人类直接接触最多、相互间关系最密切的一种环境,现代人由于工作和生活方式的转变,90%的时间生活在室内,但是由于室内空气品质的恶化,长期生活和工作在现代建筑物中的人们常表现出一系列的病症,如:病态建筑综合症(SickBuildingSyndrome,SBS)、建筑相关疾病、多种化学污染物过敏症。大量调查分析表明,室内空气品质的不佳是引起上述相关病症的主要因素。但长期以来人们主要致力于热湿环境的研究,偏向于热舒适性、多考虑短期感受、倚重物理学方法,而室内污染物是多因素、低密度、多渠道、长期、慢性地作用在人体上,只有准确把握室内空气品质的评价及预防室内空气污染的措施,才能更有效、更有针对性保护人身健康。

1.室内空气的污染源

1.1室外污染源

室外污染源主要包括汽车尾气中所含的氮氧化物,工业和民用锅炉排除的SO2、CO和可吸入颗粒物等。由于西方发达国家工业化的时间早,在环保方面的投入力度大,环境治理效果好,因此室外污染轻微。

中国作为发展中国家,室外污染源有自己的特殊性,约70%的商品能源来自燃煤,冬季北方采暖期燃煤粉尘污染,植被破坏、沙尘暴,汽车数量激增、汽车尾气排放等,我国大气环境中PM2.5浓度全球居首,空气质量恶化还将在相当长的一段时间内持续下去,根据哈佛大学的相关研究表明:按中国目前的可吸入颗粒污染计算,2003-2033年间我国将有6千5百万人死于慢性肺病,1千8百万人死于肺癌(Linetal.,Lancet,2008)。

1.2室内空气污染源

室内的污染源大致有六类:

一是颗粒污染物,包括来源于各种居室用品或生物体的尘埃、短纤维、皮屑(英国:占室内灰尘的90%)和毛发等;

二是建筑装饰材料、涂料和家用化学品释放的VOCs(有机挥发化合物),如甲醛、苯、氯化泾等;

三是生物类污染物,包括来自于腐败物和宠物的代谢产物的细菌、霉菌、病毒,它们会使抵抗力弱的人染病,此外花粉和尘螨会引发过敏体质人群的过敏反应;

四是氡及其衰减子体,放射性物质,它能直接诱发癌症,它的来源于建筑材料、土壤等;

五是人体自身污染,包括身体散发的异味、烟草的烟气:尼古丁、甲醛、CO以及少数病患者出入公共场所,通过空气交叉传染;

六是不良的暖通空调设备和系统,表冷器降温、减湿过程中,其表面凝水积尘、滴水盘集水极易滋生细菌;过滤器富集灰尘和微生物,如不及时更换,极易成为系统内的一大污染源。

2.室内空气品质评价方法及指标

室内空气品质的评价涉及到建筑技术、建筑设备工程、医学、环境监测、卫生学、社会心理学等多学科。室内空气品质评价一般采用量化监测和主观调查结合的手段进行[1],其中的量化监测是指直接测量室内污染物浓度来客观了解、评价室内空气品质,而主观评价则是指利用人的感觉器官进行描述与评判工作。

主观评价的依据是人类的感觉系统(主要是嗅觉)对室内空气的满意程度。丹麦哥本哈根大学P.O.Fanger教授在1989年室内空气品质讨论会上提出:品质反映了满足人们要求的程度,如果人们对空气满意,就是高品质;反之,就是低品质。他还提出了利用可感觉的空气品质概念来评判室内空气品质的好坏。英国的CIBSE(CharterInstituteofBuildingServiceEngineers)认为:如果室内少于50%的人能察觉到任何气味,少于20%的人感觉不舒服,少于10%的人感觉到黏膜刺激,并且少于5%的人在不足2%的时间内感到烦躁,此时认为

室内空气品质是可接受的。这两种定义的共同点是都将室内空气品质评价完全变成了人们的主观感受。但人的感觉往往受环境、感情、利益等方面影响,这会使主观评价出现倾向性美国供暖、制冷和空调工程师学会修订的标准ASHRAE62-1989,对合格的室内空气品质做了定义,“室内空气中已知的污染物浓度,没有达到公认权威机构所确定的有害浓度指标,并处于该空气中绝大多数人(≥80%)没有表示不满意”。这一定义体现了客观和主观相结合的评价标准。ASHRAE62-1989R进一步的修订:可接受的室内空气品质:对空间内的空气,绝大多数(≥80%)室内人员未表示不满,且已知污染物的浓度尚不足以对人的健康产生明显危害。可接受的感知室内空气品质:对空间内的空气,绝大多数(≥80%)室内人员未对气味和感官刺激表示不满。可接受的感知室内空气品质为满足标准定义的可接受室内空气品质所必需,但并非充分条件。

2003年我国实施了《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002),将室内空气质量定义为:室内空气应无毒、无害、无异常嗅味,并规定了一系列与人体健康有关的物理、化学、生物、放射性等污染物的限量值。但是各国的国情不同,室内污染物的特点也不同,而且认识程度和技术措施在不断进步,公众的关注也日益增强,基于这种形势,需尽快引用最新的科研成果来不断修订室内空气品质标准。

3.室内空气品质标准

我国规定了室内污染物浓度的上限,除污染物浓度外,均考虑了温湿度、风速、噪声、照明等影响,相当于反映了部分室内环境品质水平。为了适应新形势下的民用建筑室内空气品质的要求,国家出台了新的室内环境污染控制规范《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2010),对Ⅰ类民用建筑工程和II类民用建筑工程分别作了不同的规定,标准具有很强的可操作性,对材料选择,施工和验收等各环节进行控制。《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)该标准对可吸入颗粒物、甲醛、二氧化碳、二氧化硫、氦氧化物、苯并(a)芘、苯、氨、氡、TVOC(总挥发性有机化合物)、温度、相对湿度、空气流速、细菌总数、噪声、二甲苯、新风量等都做了控制。在该标准中还对每个污染物的检测方法作了规定,其中一些污染物还有多种检测方法可供选择。《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)、《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2010)、《住宅设计规范》(GB50096-2011)、十项室内装饰装修材料有害物质限量等一系列国家标准构成了我国一个比较完整的室内环境污染控制和评价体系,但还需进一步完善。

4.室内空气品质提升

1.控制室内污染

室内空气污染物由污染源散发,在空气中传递,当人体暴露在污染空气中时,污染会对人体产生不良影响,可采用以下几步处理:

(1)“堵源”─建筑设计与施工特别是围护结构表层材料的选用中,采用VOC等有害气体释放量少的材料;

(2)“节流”─切实保证空调或通风系统的正确设计、严格的运行管理和维护,使可能的污染源产污量降低到最小程度;

(3)“稀释”─保证足够的新风量或通风换气量,稀释和排除室内气态污染物,这也是改善室内空气品质的基本方法;

(4)“清除”—采用各种物理或化学方法如过滤器过滤、活性炭吸附有害物质、纳米光催化降解VOCs、臭氧法、紫外线照射法等将空气中的有害物清除或分解掉。

2.有效发挥通风空调对室内空气品质的正面作用

对室内环境控制来说人的健康是永恒的主题,当空调转向以提高室内空气品质为目标,暖通空调工程师不得不面临许多新的挑战,特别是如何消除通风空调对室内空气品质的负面影响,显得尤为重要。

(1)最大程度保持新风高品质

有效发挥通风空调系统的正面作用,就要强调新风对室内污染稀释的重要作用,为了确保新风品质,有必要利用新风年龄和新风途径污染的概念来对新风流经空调系统的过程加以分析。应将新风从进入系统到最终供室内人员呼吸的整个过程分为两个阶段分别加以以控制。第一个阶段是新风从新风口到室内送风口,对该过程的控制主要体现为新风口的选取,新风的过滤处理,新风系统的人室方式等问题。第二个阶段是新风从送人室内到最终供室内人员呼吸,对该过程的控制主要体现为合理的室内气流组织形式,以保证呼吸区内空气年龄最小,新风品质最高。

(2)消除空调机组本身污染

有效发挥通风空调系统的正面作用,就要强调消除空调机组污染。在热交器降温、减湿过程中,其表面凝结水积尘、凝结水盘集水极易滋生细菌;过滤网捕集灰尘和微生物,如不及时更换,也极易成为系统内的一大污染源。

(3)消除空调管路污染

美国学者Klaus指出,约有20%的室内空气污染物来自通风系统,如果通风系统保持干净,维护良好,该值可减少到一半,只有干净的风管和干净的过滤器才提供最好的空气。根据Glenn等人的实验结果,典型风管散发的VOCs很少,通常只占室内VOCs浓度的几个百分点。但由于进入建筑物内的大部分新风都要通过送风管,因此如何防治新风送风管的污染就显得很重要。

3.采用新风预处理系统

提高室内空气品质势必要求增大空调系统的新风量,并将室内相对湿度控制在较低的水平。这样使得新风对室内的影响比以往更加突出,空调系统的冷湿负荷将增大。为尽量不增加空调系统能耗,以及有效改善室内空气品质,可以采用热回收和除湿技术为基础的新风预处理系统,对新风进行合适的预处理,以消除增加的新风对空调对象的干扰,从而经济有效地改善室内空气品质。对于换气次数的选择,通常取暖通空调规范所定义的值,但这样不考虑各地的地方差异,千篇一律,难免会产生很大的偏差。应具体考虑建筑所处位置周围空气质量的好坏,而选择合适的换气次数,以保证室内空气品质和能耗的平衡。

4.室内绿化

室内的绿色植物能有效的吸收室内的有害物质,提高室内的空气品质。美国宇航局科学家威廉发现绿色植物对居室和办公室的污染空气有很好的净化作用,如24小时照明条件下,芦荟吸收了1m3空气中90%的甲醛;90%的苯在常青藤中消失;龙舌兰则可吞食70%的苯、50%的甲醛和24%的三氯乙烯等。室内绿化一方面可以美化环境,陶冶人的性情;另一方面在祛除室内污染物的同时植物本身并不产生污染,不似空气清新剂虽然能够祛除室内污染,但其本身也是化学物质,也带来一定的污染。

5.低能耗的生活方式

从前面的论述中,我们发现有一部分的室内空气污染是由于人们自身的生活方式引起的。例如采用一些室内的空气清新剂或是在室内采用油炸等烹调方式等都会产生很多的污染物质,在室内使用一些电器如计算机、打印机、复印机等都会产生一些有害物质。因此要想减少室内空气污染,我们也要适当调整一下我们自身的生活方式,尽量采用低能耗的生活方式,以尽量减少污染物的产生,使我们的室内空气质量能够得到迸一步的提高。

6.建筑设计要遵循生态环境的设计原理

从建筑设计考虑遵循生态环境的设计原理,考虑建筑总平面规划、城市微气候的改善、建筑材料满足室内空气质量标准,尽可能利用自然能源或采用最少的能源来达到人们生活、工作所需的舒适环境,这也是解决建筑室内空气质量的根本措施。当今世界建筑中有不少建筑就是利用当地的自然生态环境,运用生态学、建筑技术科学的基本原理、现代科学技术手段等合理地安排并组织建筑与其它相关因素之间的关系,使建筑与环境之间所形成的良好室内外气候条件和较强的生物气候调节能力,使人、建筑与自然环境形成一个良性循环的生态环境系统,从而也保证了建筑具有良好的室内空气质量。对室内空气品质的综合评判是一个非常复杂的问题,其复杂性不仅在于评判因素的多少,还在于相关评判因素的量化分析上。如何用新的科研成果来不断提高室内空气品质,准确把握室内空气品质的评价及预防室内空气污染的措施,做到技术的可靠,经济的合理,保护人民健康提供依据,宜做进一步的探讨。





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