新风净化系统在住宅建筑设计领域的应用 -华东设计研究院暖通空调总工程师许宏禊

新风净化系统在住宅建筑设计领域的应用
-华东设计研究院暖通空调总工程师许宏禊

对建筑设计而言，住宅的空调设计可粗分为两类：一类是精装修高档住宅的空调设计，另一类是毛坯房住宅的空调设计。第一类住宅的空调设计中有完整的空调系统、新风系统和排风系统，有的还设计有地板辐射采暖系统或者中央吸尘系统。而第二类住宅的设计，业主一般只要求按计算负荷预留空调电源与排风竖井，以及家用中央空调的外机；其它系统的设计与安装完全由购房的小业主自行解决。然而，大部分购房者或因资金问题、或因层高问题、或因缺泛对住宅中设置新风系统重要性的认识，致使第二类住宅至少有99%的住户未设新风系统。反之，把财力和精力都集中在住宅的装修和装饰上。于是，人们本意在改善居住条件，却被迫与甲醛、苯、空调湿盘管飘落的病菌、霉素共处一室。甚至人体自身排出40几种毒素，也因关窗使用空调致使这些有毒物质无法及时排到室外，加重了室内空气的污染。这些污染物危害人体的病理学是难为行外人所知晓的。
为保护人体健康、预防和控制室内空气污染，2002年国家质监总局、卫生部、环境保护总局联合发布了《室内空气质量标准》GB/T18883-2002。在人们意识到空气污染问题的严重性时，大量家用空气净化器投放市场。为规范空气净化器的研制和生产，同年，国家质监总局颁布了《空气净化器》技术标准。该标准将“空气净化器”定义为“对室内空气中的固态污染物、气态污染物等有一定去除能力的电器装置”，并将空气净化器细分为九种类型。常用的净化机理主要是过滤、光催化、高压静电及吸附反应。
随着工业化、城镇化进程加快和消费结构持续升级，以及环保约束机制的相对滞后，导致2013年下半年直到今年的年初，北京、上海乃至全国大部分地区严重且持续频发大气污染。PM2.5颗粒物浓度严重超标形成的雾霾，危及人类的身体健康。当时，北京和上海有两样东西热卖，而且经常卖到断货，那就是口罩和空气净化器。今年4月份在上交会上还展出了一款芬兰研制的高压离子喷雾水雾过滤空气净化器，首次在家用空气净化器中引进了湿式除尘净化技术。上述家用空气净化器有一个共同的特点，即全部采用室内空气循环净化的方法。对于设计时没有新风系统的无新风住宅，仅依赖上述家用空气净化器能否使室内空气达到国家关于《室内空气质量标准》的规定呢？我们通过对规范的解读和具体计算数据来解答这一问题。
2012年版的《民用建筑供热通风与空气调节设计规范》的3.0.6 条，该条文规定：“设计最小新风量应符合下列规定：……
2 设置新风系统的居住建筑和医院建筑，所需最小新风量宜按换气次数法确定。居住建筑换气次数宜符合表3.0.6-2规定”该表第1 项要求是：“人均居住面积FP≤10m2（居住建筑设计最小）每小时换气次数0.7（次）”



表3.0.6-1~表3.0.6-4最小新风量指标综合考虑了人员污染和建筑污染对人体健康的影响。
2 由于居住建筑和医院建筑的建筑污染部分比重一般要高于人员污染部分，按照现有人员新风量指标（指老规范的规定）所确定的新风量没有体现建筑污染部分的差异，从而不能保证始终完全满足室内卫生要求；因此，综合考虑这两类建筑中的建筑污染与人员污染的影响，以换气次数的形式给出所需最小新风量。”
以上说明清楚地表达了一个观点：只要给居室送入的新风换气次数达到规范要求，就能在满足人体对新风要求的同时消除建筑污染对室内空气质量的影响。Dephina家用新风净化系统所应用的新风净化技术以全新的节能、低碳方式，即使在雾霾天里也能使住宅的室内空气品质达标。
现在我们以一间使用面积15m2、净高2.8m，有一扇1.2m宽、1.5m高的双扇平开窗的双人卧室为例，分别按使用家用空气净化器和使用按30CMH（换气次数为0.71次/h）档位运行的Dephina新风净化器，计算其使用时室内CO2浓度的变化是否达到《室内空气质量标准》的规定。
在雾霾天，白天不开窗通风的情况下，假设在一天24小时中，两人连续呆在卧室中的时间为10小时并处于安静状态，每人每小时呼出的CO2为13l/(p.h)，室外空气的CO2取500ppm（与我们在四川中路17楼窗外测得的CO2浓度485ppm非常接近），室外风正面吹向卧室的外窗，外窗的风压系数按规范推荐的0.7取值，计算时室外风速达4.88m/s，外窗内外计算压差等于10Pa，且外窗的气密性符合住宅设计规范的要求，查相关《建筑外窗气密性能分级》的标准可得，高层住宅外窗每米窗缝每小时的漏风量为0.5~1CMH/（m.10Pa），计算取1CMH/（m.10Pa），8.4m窗缝的总漏风量为8.4m3/h。采用Dephina新风净化器的工况，外窗漏风量为0。计算结果如下：
无新风卧室内两人居住10小时后的室内CO2浓度为日平均浓度为1567ppm，超过了《室内空气质量标准》关于室内CO2的日平均浓度不应大于1000ppm的规定。采用Dephina新风净化器的卧室，两人居住10小时后的室内CO2浓度日平均浓度等于841ppm，小于《室内空气质量标准》规定的1000ppm。
这里需要说明的是持续的雾霾天往往是由于无风的天气，无法及时吹散聚集在大气中的颗粒物所致。因此，以上外窗漏风量是按最理想的状况计算的。特别是采用光催化技术的家用空气净化器在净化有机挥发物时生成的产物，是水和CO2等对人无害的小分子，因此这种净化器不但不能净化CO2，还会增加室内CO2的含量。因此，在雾霾天仅使用家用空气净化器的无新风住宅的室内卫生状况是十分令人担忧的。
Dephina新风净化器采用了单分散相粒径≥0.5微米的计数效率达90~95%的亚高效F9过滤器，而G3对于同样的颗粒的计数效率只有0~5%、G4的计数效率只有5~15%。（这里要说明的是，由于目前上海市环境监测中心提供的PM2.5颗粒的浓度为计重浓度，并未同时提供污染颗粒物的分散度与相应的计数浓度，用单分散相粒径≥0.5微米的计数效率来计算计重浓度不合适；但采用粒径大于大气尘的计重效率来计算过滤器过滤PM2.5颗粒的效率更不合适）但是，我们从上面列举的计数效率，可以判断，即使遇到重度污染，安装Dephina新风净化器的住宅室内空气质量指数仍然可保持在优良的范围以内。而对于仅采用G3、G4级粗效过滤器作为新风系统过滤器的高档住宅的室内空气质量能保持什么等级就很难界定了。
Dephina新风净化器的配置了高效低阻的过滤器，既保证了室内的空气品质，又起到保护全热回收装置能长期高效地运行，节省了处理新风的能耗；采用了低能耗的无刷直流电机驱动的无蜗壳变转速风机，并结合完善的控制系统，能用最低的能耗应对各种不同的工况。因此，安装Dephina新风净化器完全可以为原来的无新风住宅，提供一个低碳健康的居住环境，
为抵御雾霾给人类健康造成的危害，提供了一个新的、而且是一个非常可靠的选择。

附录1：
关于我国空气质量指数AQI（index）（为一无量纲指数）的标准：
PM（particulate—细粒）2.5表示粒径≤2.5µm颗粒物的重量浓度，用（µg/m3）表示。（以前按粒径≤10µm颗粒物的重量浓度计量时，以≤65µg/m3时为优，改用PM2.5后以≤35µg/m3为优，美国目前已经以≤5µg/m3为优，从治理大气污染进入明亮天空的计划。）
PM2.5日平均浓度≤35µg/m3，空气质量指数AQI在0~50之间，评价等级为Ⅰ级，空气质量为优；
PM2.5日平均浓度≤75µg/m3，空气质量指数AQI在51~100之间，评价等级为Ⅱ级，空气质量为良；
PM2.5日平均浓度≤150µg/m3，空气质量指数AQI在101~200之间，评价等级为Ⅲ级，空气质量为轻度污染；
PM2.5日平均浓度≤250µg/m3，空气质量指数AQI在201~300之间，评价等级为Ⅳ级，质量空气为中度污染；
PM2.5日平均浓度≤500µg/m3，空气质量指数AQI在301~500之间，评价等级为Ⅴ级，质量空气为重度污染；
其中Ⅲ级与Ⅳ级又可分轻重两级。

附录2：
人在不同氧气浓度的环境中的生理反映：
21% 大气正常含氧量
18% 人类生存所需氧气浓度的安全限
16% 头昏、呕吐、心跳加快
12% 体力下降
10% 脸色苍白、意识不清、呕吐
8% 8分钟后死亡
6% 呼吸停止、痉挛死亡。