中央空调影响空气质量原因分析及解决方法

蒋益军

(四川建筑职业技术学院,四川成都610081)

0 引言

中央空调的广泛使用,为人们提供了舒适的生活和工作环境,这是人们所需要的。但在使用的过程中,由于在前期的设计、施工中存在一些问题以及后期的清洁维护保养不到位等原因,导致室内空气受到污染,从而影响空气质量,让长时间在空调房间生活、学习工作的人们感到全身乏力、头脑发昏、嗜睡、眼睛及呼吸系统不适等,这些综合症状我们统称为空调病。空调房间内空气被污染、空气质量不合格是导致空调病的根本原因。

1 空调房间污染物的构成种类

1.1 悬浮颗粒物

悬浮颗粒物是指悬浮在空气中的固体、液体颗粒状物质(也称气溶胶)的总称,其粒径从0.001 μm至1 000 μm以上,粒径不同则悬浮在空气中的时间不同。种类主要有煤烟尘、工业粉尘、金属尘、水泥尘、土壤尘、火山灰尘及汽车飞机尾气等。这其中就包含了PM2.5和PM10,PM2.5是粒径小于2.5 μm的颗粒物,其能够长时间滞留和漂浮于空气中,给人体健康带来很大的危害。通常只有粒径大于50 μm的颗粒物才能在重力的作用下较快地沉降到地面,因此PM10也会对人体健康造成一定程度的危害。

1.2 有害气体

空气中的有害气体主要有一氧化碳、氮氧化物、臭氧、碳氢化合物、硫氧化物等。一氧化碳是一种无色、无味、无臭的易燃气体,空气中浓度达到0.02 %且吸入时间超过2 h便会导致人员的中毒。氮氧化物是一种相对无害的气体,但它能迅速地被空气臭氧氧化,生成有毒、有刺激性的二氧化氮。臭氧虽然对地球在高空平流层中具有重要防辐射保护作用,但在低空中却是一种有害的气体污染物。碳氢化合物比如甲烷等会造成大气的污染从而导致“温室效应”,而苯、甲苯、二甲苯等当在大气中的浓度较高时则会诱发人体的畸变和癌变。硫氧化物主要有二氧化硫和三氧化硫等,其均是酸性的气体,会刺激人的呼吸系统,导致咳嗽和呼吸道阻力的增加,从而诱发慢性呼吸道疾病,甚至会引起肺水肿和肺心性疾病等。

1.3 悬浮微生物

在空气中存在着数以万计的微生物,其体积很小,通常通过肉眼是看不见或看不清的。主要有原核类的细菌放线菌、真核类的真菌和非细胞类的病毒、类病毒等。虽然微生物有对人类有益的一面,比如可用来生产抗生素和工业发酵等,但也有对人类非常有害的一面,人类疾病大约50%是由病毒引起的,同时它也能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂。

1.4 挥发性有机物

在国际上,挥发性有机物通常用VOCs表示,总挥发性有机物用TVOC表示,后者是Total Volatile Organic Compounds 4个单词第一个字母的缩写。其主要有非甲烷碳氢化合物、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物等。大多数VOCs具有让人感到不适的特殊气味,并具有毒性、刺激性和致畸、致癌性。

2 中央空调房间空气质量不合格原因

以上所述,质量不合格空气中往往含有多种污染物,这些污染物或多或少都会影响人体的健康。那么造成中央空调房间空气质量不合格的原因主要有那些呢?

2.1 室内外空调系统的污染

中央空调系统可分为室内、外两部分,室内部分主要包括冷水机组、冷热媒输送系统、末端装置(送回风口和风机盘管等),室外部分主要包括新风送风系统、冷却塔等。冷水机组通常设置在地下室或屋顶,是中央空调的“心脏”,其作用是产生制冷所需要的“冷源”即冷冻水。而冷却塔是夏天中央空调军团病的主要传染源。调查表明,室内空调系统污染是导致室内空气污染的主要原因,其主要是由于空调系统长期运行、清洁程度和清洁范围不到位、疏于管理等原因造成的。主要污染物有悬浮颗粒物和微生物,这些污染物若得不到及时排除,就会参与室内空气循环,从而造成室内空气的污染。室外空调系统的污染是由室外环境造成的,比如风沙、被污染空气(汽车尾气、工业废气等)等。建筑物的中央空调系统犹如人体的心肺系统,连接着身体的各个部位,主宰着人体的新陈代谢,其一旦被污染,将直接危害建筑物内人们的健康和生命安全。

2.2 新风量不足

为了更好地达到节能和减少投资的要求,现在的中央空调在设计时往往将人均小时新风量参数定得过于保守通常定为30 m3/h,即人均每1 h获得的新风体积为30 m3,这样虽有利于节能,但却不能很好地保证必要的新风量,甚至在一些比较老旧的风机盘管系统中,其根本就没有设置新风系统,所有参与循环的空气都是房间内的回风,这就像长期不开窗通风换气的房间一样,在这样的室内环境中呆久了,人们肯定会感到压抑和头脑发昏,这完全是因为空气中的含氧量逐渐下降和污染物逐渐增加所造成的。

2.3 新回风质量不合格

新回风质量是送风质量的基础,在中央空调系统中,若新风、回风质量不达标,就会污染整个空调系统的管道及零部件,同时新风还会携带有害气体等污染物直接进入室内,造成室内空气的污染。新风质量不达标通常是新风口周围一定范围内有污染源,这些污染源污染了包括新风口周围的空气,造成新风系统吸入的新风质量不合格、不达标。回风质量不达标一是回风的过滤效果不好,只过滤掉了粒径较大的颗粒物,而粒径较小的颗粒物以及细菌等微生物仍保留在了回风中,二是回风的二次污染,比如有些项目在设计时采取了吊顶回风的方式,回风进入吊顶后会受到吊顶内不洁净空气和各种施工材料、化学涂料的污染,这种严重的二次污染,会极大的影响送风质量。

2.4 气流组织不合理

如果送风口送入空调房间的空气分布即气流组织不合理,则会导致空调房间的空气分布不均匀,有的地方甚至没有空气参与交换流通,这就会出现送风死角,给病毒、细菌等微生物提供了生存和繁衍的空间,造成空调房间空气的污染。如果人员长时间滞留在这样的空气环境中,就会对人体的健康带来各种各样的危害。

2.5 施工不规范、材料质量不合格

由于空调系统需要良好的水循环和风循环密闭系统,如果在施工的过程中出现风管与风管间、水管与水管间、管道和阀门等连接部件间连接不牢固、不紧密情况,则就会产生漏风、漏水现象。漏风会导致未经完全处理的空气进入室内而污染室内空气,漏水会给细菌、真菌等微生物提供生存和繁殖的土壤,导致空气质量的下降。同时,在施工完成后,若未对风管系统和水系统进行良好的清洁处理便投入使用,管道内的颗粒物、有害气体、微生物等便会直接进入空调房间,造成对空气的污染。再者,若施工时选用了质量不合格的材料,不合格材料挥发出有害气体,就会增加空气中挥发性气体的浓度,进而污染空气。

3 解决中央空调房间空气质量差的方法

3.1 定期对空调系统进行有效的清洗和维护

清洗的对象既包括风管系统,也包括空调机组和风机盘管等末端装置。其中风管系统包括新风管道、送风管道、回风管道、风阀、消音器、风口等,空调机组包括新回风混合段、过滤段、加湿加热段、水表冷器段等,风机盘管包括铜盘管、电机及叶轮、回风过滤网、回风箱、托盘、送回风口等。为了提高清洗的效率和效果,应选用专用的机械清洗设备清洗通风管道。由于通风管道通常较长,无法做到一次性将所有管道清洗洁净,因此需要将管道进行分段清洗,这时,就需在清洗段与非清洗段之间采取有效的空气隔离措施以防止已清洗段再次被污染,清洗所产生的污染物要收集起来并进行妥善处理。为了获得更好的空气质量,在清洗后还可对空调系统的通风管道、设备以及零部件进行消毒处理,所选用的消毒剂应在保证消毒效果的前提下对风管及设备损害较小,消毒后要立即进行冲洗和通风以防止消毒剂残留在系统中。为避免二次污染,在清洗消毒过程中,系统内部要保持负压,清洗的顺序应为先清洗新风和回风管道,然后清洗机组,最后清洗送风管道。

3.2 设置新风系统并适当加大新风量

为了保证室内空气的含氧量和洁净,在中央空调系统设计时必须要设置新风系统,通过新风系统管道可以向室外排出室内浑浊的空气而形成室内外压力差,完成室内外空气交换,清新空气。新风量要结合到当地气候条件、建筑特点和使用要求、室内人员的分配情况等确定,不宜将新风量定得太保守,在有不确定因素的情况下,应适当加大新风量,在使用空调时可根据具体情况通过调节新风阀来调节新风量的大小。对新风阀要经常检查,清洁润滑活动部分,以确保活动部分的灵活性保证新风阀的正常开启和关闭。对于风机盘管系统来说,不能仅靠开窗通风换气来解决室内空气含氧量和洁净的问题,也应该设置新风系统,可通过风机盘管加新风系统或设置独立的新风系统来实现。

3.3 采取有效措施提高新回风过滤效果

为保证新风进风质量,新风口应选择在室外空气洁净无污染的区域。加强新风回风过滤程度,常规的过滤方法是用过滤网过滤空气,但过滤网往往只能过滤掉粒径较大的颗粒物,而对有害气体、挥发性有机物以及细菌、病毒等微生物却无能为力。虽然静电吸附和电气集尘可以去除粒径较小的颗粒物和杂质,但还远远达不到人们对高质量空气的要求。随着科学技术的发展,涌现出了很多新型的过滤材料、技术和设备,比如负离子净化器、光触媒技术和活性炭过滤材料等,这些设备和材料能去除空气中的有害气体、挥发性有机物和细菌、病毒等微生物。可以采用通过设置多层过滤网的办法来达到净化空气的目的。为保证空气质量良好的持久性,平时要注意加强对过滤网的日常维护和保养,定期对过滤网进行清洁,达到一定使用年限要及时对过滤网进行更换。严禁采用吊顶回风的方式,若吊顶内高度不足,无法满足风管的通过要求,可通过降低风管立面高度、增加风管水平宽度来解决。

3.4 合理布置送风口获得合理的气流组织

气流组织不合理通常是由于送风口的布置不合理造成的。因此,要获得合理的气流组织,送风口的合理布置是关 键,它能将新鲜的空气送至房间的各个角落,减少送风死角,提高室内的换气效果,提升室内空气质量。同时,为最大程度地获得室内均匀空气,应尽可能采用可调角度的送风口,通过调整送风倾角和射流扩散角,减少空气滞留区域。在设计气流组织时,要针对每个房间的使用功能和平面、空间特点单独设计,以保证能直接将空气送到人员的呼吸区,为避免产生吹风感影响舒适性,送风风速不宜过大要平缓。

3.5 规范施工 选择质量合格材料

施工企业要符合相应资质要求，严禁层层分包和转包，要选择责任心强、技术过硬的施工人员进入施工队伍。施工前班组长要对施工人员进行技术交底，熟悉操作规范、标准和流程。同时，要严格按照图纸施工，不得在施工过程中擅自调整和改变施工方案。水管和风管要连接固定牢固，吊杆、吊架和支撑架等材料要达到相应的强度和刚度要求，与建筑物结构连接处要按比例做拉拔实验以确保承载力要求。在风管安装时，要先对风管内壁进行清洁，保证风管内无污染物和灰尘，风管连接时密封圈不得漏设，风管连接好后要进行漏光检测，符合规范要求后才能进行保温层的施工。为避免使用不合格材料造成的室内空气污染，在设计时应严禁选用污染较重的建筑材料，要选用环保无污染或低污染的建筑装饰和设备安装辅助材料。生活所产生的垃圾或废弃物也可能是污染源，要及时清理掉，避免形成交叉污染。

4 结束语

随着科学技术的不断发展和人们对高品质环境的不懈追求,有理由和信心相信中央空调使用对室内空气质量所造成的不利影响问题会逐渐得到解决,人们将获得越来越好的室内生活环境质量。