余志强
人的一天中大约有80%的时间是在室内度过的,其中约有三分之一的时间在办公楼中紧张地工作。当前,空调系统已在我国建筑中大量应用。空调系统的应用,一方面提高了室内人工环境的舒适度,人们生活、工作越来越离不开空调;另一方面,随之也暴露出许多问题。据世界卫生组织确认,不良的室内空气品质会诱发头昏、嗜睡、眼睛刺激、呼吸不适、化学过敏、疾病传染等病态建筑综合症,直接影响人们生理上、心理上的健康和工作效率。
因此,建筑内环境空气品质的优劣越来越受到人们的重视。运行良好,并且能以较低能耗获得优良的室内空气品质和舒适环境的空调系统是人们所期望的,这也是工程技术人员的目标。本文旨在将影响室内空气品质的因素做一归纳总结。
美国ASHRAE标准62-1999给出了可接受的室内空气品质(Acceptable Indoor Air Quality,IAQ),定义为:室内已知的污染物没有达到权威机构所确定的有害浓度,处于该空气中的绝大多数人员(≥80%)没有感到不满意。该定义涵盖了客观指标和人的主观感受两个方面的内容,比较科学和全面。该标准还规定,由于人们对绝大多数气味适应很快,所以最小通风量的确定是依据已适应者(室内人员)而不是未适应者(来访者)。目前国内尚无室内空气品质评价标准。我国暖通空调技术人员认同国际定义,把空气质量分为清洁、未污染、轻污染、中污染、重污染五个等级。
现代科技的发展在提高人们生活品位的同时,也增加了室内的污染源。对空气品质影响的室内污染物种类很多,如:粒径在10 μm以下的可吸入颗粒物(PM10)被人吸入后,会累积在呼吸系统中,降低肺功能,引发哮喘等许多疾病;能与血红细胞结合使人体缺氧的一氧化碳会引发头晕,甚至死亡;高浓度的二氧化碳会使人感觉恶心、头痛等不舒服的感觉;来自建筑、装饰材料和生活用品的甲醛会刺激皮肤粘膜,浓度高时会使呼吸道严重刺激、水肿、支气管哮喘、头痛。油漆、含水材料、化妆品、洗涤剂、壁纸、化纤制品等产生的挥发性有机化合物(VOC)浓度过高将直接刺激人的嗅觉等感官,造成过敏和毒性作用;人体通过呼吸道、皮肤、汗腺排出二氧化碳、细菌和多种气味,房间人员密度过大,或长时间不通风,会使人疲倦、头晕、头痛;室内装饰用的大理石、花岗岩等石材会产生放射性辐射,引发DNA变异,成为细胞病变的根源;空调系统的某些潮湿表面特别是冷却塔、加湿器、水箱、盘管表面、集水箱、喷淋室过滤器、消声器等表面有大量的细菌,这些细菌随空气被送入室内各房间。
把室外空气(新风)引入室内可以稀释和带走在室内产生的污染物,对提高室内空气品质有积极的作用。室外空气通常通过空调的新风系统或门窗进入室内。在一般的空调系统中,空气过滤器不具备清除有害气体和细菌的功能,室外空气中的挥发性有机物和细菌将会随新风送入室内。若大气环境品质下降,室外空气污染,则引入的新风必然影响到室内空气品质。
一般情况下,只要不处于工业区室外空气的质量就不会有太大问题。如果新风入口靠近装卸码头或高速公路,应装设一氧化碳检测器,当室外空气质量较差时,应减少进入建筑物的室外新风量。工程设计中新风吸入口要避免污染,百叶窗应加防水罩等措施,防止雨水或雪水渗入新风引入口污染过滤器。新风口应该与排风口保持一定距离,或在不同方向设置,不要被冷却塔飘逸的水滴污染。新风开口面积应满足全新风运行要求。
美国国家职业安全与卫生研究所曾对529座建筑的室内空气品质进行调查研究发现,大约53%的建筑中室内空气品质问题是由于不合适的通风引起的。可见,新风量不足将对室内空气品质产生影响。新风量不足的原因是多方面的。
气流组织形式不合理会直接影响通风效果,降低室内空气品质。目前国内采用的送风方式主要有侧送风、散流器送风和孔板送风3种形式。它们的共同特点是送风先经房间顶部吸热、吸湿、稀释污染物后靠自重下降到工作区,工作区的送风品质降低,新风不能得到很好利用,空气品质不能保证。特别是新风与室内循环空气分别处理,在空调房间进行混合的情况,由于新风温度一般高于回风温度,位于房间顶部,不能充分与回风混合,更不能有效稀释工作区的污染物。室内回风口一般设置在围护结构一侧或采用走廊回风。回风口处气流流动属于汇流,对空调房间气流流型影响不大,但房间内的家具易阻碍回风气流。另外,回风口吸风速度过大,易产生噪声。
用户对空调系统往往重使用、轻维护管理。许多物业公司的专业技术管理人员相对较少且水平有限。为节约成本,管理、技术人员身兼数职,在管理水平、技术水平和时间上难以保证空调系统的正常维护与管理,以至于空调系统使用多年未曾检修和清理,使得空气处理设备反倒会成为室内环境的一个污染源。空调系统终日不见阳光,运行时,由于采用露点送风,加湿、减湿处理设备及送风管内湿度很大,使微生物易于滋生和繁殖。制冷器表面凝水积尘,积水盘排水不畅等极易污染室内再循环空气。在风管弯道处、法兰连接处等极易积尘和发霉,产生微生物污染。另外,写字楼等采用风机盘管加独立新风系统,盘管湿表面常成为室内的细菌源、气味源。这些都对室内空气品质产生了重要影响。
人们在追求热湿环境舒适性的同时,对健康环境和室内空气品质正日益重视。我国对室内空气品质的评价主要参照了美国ASHRAE标准62-1999。创造健康建筑,维持好的室内空气品质,避免病态建筑的产生是我们的目标。
对室内空气品质的影响因素的深入分析是避免病态建筑、实现健康建筑的基础。影响室内空气品质的因素有很多,如来自装修用建筑材料和电器设备的室内污染源、受污染的室外空气、不足的新风量、气流组织的不当、空调系统运行管理维护的不当等等。其中,室外新风是一个关键问题。
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