提高室内空气环境质量的技术探讨

　　摘要：根据室内环境质量现状的调研，对室内空气主要污染物进行分类介绍，提出降低中央空调系统产生的可吸入颗粒和室内建筑材料散发的气态污染物是提高室内空气环境质量的有效手段
　　关键词：室内空气环境 污染源 净化消毒装置 空调系统
　　引言
　　自1976年美国费城1家旅馆中暴发的军团菌感染事件，到2003年我国香港的淘大花园暴发的SARS病毒感染事情，说明病毒的感染不在医院，而在人员密集的公共场所，比如酒店、商场、写字楼。可见公共场所室内空气环境质量与我们个人健康息息相关，提高其空气质量应引起政府部门和相关工程技术人员的高度重视。
　　1 室内环境质量现状
　　室内空气环境质量的现状调查是改善室内环境质量的基础和前提，作者会同杭州市某环境监测公司对杭州市29家具有代表性的建筑（5星酒店8家、高档写字楼10家、商场5家、超市6家）的室内空气环境和集中空调通风系统进行了现场采样和数据分析，室内空气环境监测结果见表1，集中空调通风系统卫生学指标检测结果见表2，各类建筑室内空气环境和集中空调通风系统不合格率见表3。结果令人担忧。
　　表１室内空气环境监测结果分析１）　　

污染物	样品数	超标数	超标率（%）	均值	最高值	国家标准值
甲醛（mg/m3）	560	245	43.75	0.15	1.91	≤0.1
苯（μg/m3）	240	8	3.33	32.12	920	≤110
甲苯（μg/m3）	120	39	32.5	226.39	2 523.5	≤200
乙苯（μg/m3）	115	－	－	71.24	763.3	－
二甲苯（μg/m3）	120	23	19.16	132.57	1 050.7	≤200
TVOC(μg/m3）	255	109	42.75	762.43	5 976.81	≤600
氡（Bq/m3）	300	2	0.67	73.23	412.6	≤400
氨（mg/m3）	200	0	0	0.1	0.2	≤0.2

　　（1）采用室内空气质量国家标准GB/TT18883-2002

主项	检测项目	采样点数	超标数	超标率（%）	均值	最大值	卫生标准值
风管积尘	β-溶血性链球菌	50	0	0	0	0	不得检出
积尘量（g/m2）	50	10	20	10.2	41.5	≤20
细菌总数（CFU/ m3）	50	0	0	2	4	≤100
真菌总数（CFU/ m3）	50	0	0	1	3.5	≤100
风管送风	β-溶血性链球菌	50	0	0	0	0	不得检出
PM10（mg/m3）	50	20	40	0.07	0.25	≤0.08
细菌总数（CFU/ m3）	50	18	36	380	815	≤500
真菌总数（CFU/ m3）	50	5	10	195	1085	≤500

　　　（2）采用《公共场所集中空调通风系统卫生规范》标准
　　表３各类建筑室内空气环境和集中空调通风系统不合格率

建筑类型	室内空气质量不合格率（％）	通风系统卫生学指标不合格率（％）
酒店	35.6	45.3
办公	40.3	63.5
商业	52.8	76.4

　　　2 室内空气主要污染物分析
　　提高室内空气环境质量是关键是做好室内污染物分析，找到污染源。室内空气中的污染物，大致可以分为三类
　　2.1 可吸入颗粒：包括直径为0.5~10μm的颗粒污染物（PM10）和直径为2.5μm的颗粒污染物（PM2.5），主要污染源来自人群带入、户外进入、吸烟以及中央空调通风系统。可吸入颗粒是多种化学污染物的载体，如多环芳烃，铅、氡等，同时也是多种细菌、真菌的载体，可吸入颗粒被吸入后会被渗透到肺部组织深处，引起心肺功能的衰退甚至衰竭。
　　2.2微生物：主要包括细菌类、真菌类、病毒类等。能通过空气传播的微生物直径范围0.008～0.3μm，主要包括军团菌，结核，杆菌，真菌，炭疽，流感，SARS，禽流感等，主要污染源来自植物、动物、以及人与人的活动，空调冷凝水系统、空调冷却水系统、空调风系统。不同的病菌将诱发不同的疾病，危害极大。
　　2.3气态污染物：主要包括甲醛、苯、TVOC、CO、C02、氡等，直径小于0.008微米。主要污染源来自室内建筑装修材料，比如油漆、塑料、家具、吸烟等。该类污染物对眼、鼻、喉、呼吸道、皮肤、中枢神经系统都会造成伤害。
　　3 提高室内空气环境质量的手段
　　根据上述调查资料和污染源的分析可知：导致公共场所室内空气环境质量不容乐观的主要影响因素是中央空调系统产生的可吸入颗粒以及附带的微生物和室内建筑装修材料散发的气态污染物。因此降低中央空调系统产生的可吸入颗粒和室内建筑材料散发的气态污染物是提高室内空气环境质量的有效手段。
　　3.1 中央空调系统清洗
　　中央空调系统清洗是消除风管积尘和空调水系统军团菌最有效的方式，定期清洗可将室内空气环境质量提高60%。建议中央空调系统应该每年清洗至少两次，最好在中央空调夏季和冬季使用前进行。但根据实际调研来看中央空调清洗还没深入人心，清洗频率和清洗效果都不理想，主要原因有以下几方面：
　　3.1.1清洗费用贵是清洗频率低的主要原因，调查发现因为费用问题94%的中央空调从未清洗过，1%的中央空调每年清洗两次（主要是5星酒店），6%的中央空调每年清洗一次（主要是酒店和商场）。政府缺乏监管，用户清洗想当然（表4）。
　　表4 国内某清洗厂家报价表

清洗项目	单位	价格（元）	清洗项目	单位	价格（元）
风机盘管	台	150	冷冻机组	kW	0.6
新风机组	台	800	冷却塔	台	800
空调机组	台	1 500	膨胀水箱	台	200
风管	平方米	20～30	冷（却）冻水管路	吨	800

　　3.1.2清洗效果不理想，虽然系统清洗能大大提高室内空气环境质量，但是实际调查结果发现清洗的效果大打折扣，国内清洗设备不成熟，无标准化清洗流程、、验收要求不严格，监管无力是其主要原因，另外一个造成清洗存在死角的原因是中央空调风管系统的设计与清洗设备不匹配，目前国内的清洗机器人能作业的风管最小尺寸为150x250(Φ300),手动清洗设备能作业的风管最小高度150mm(Φ300)，但很多设计师将末端支风管的高度设置为100～120mm(Φ80～120)。
　　3.2净化消毒装置介绍及选用注意事项
　　中央空调系统清洗是清除空调系统长时间使用聚集下来的可吸入颗粒和微生物，并不能解决空调使用过程中产生的可吸入颗粒、微生物和气态污染物，要降低动态污染物就必须设置净化杀毒装置。本文就目前市场上常用的几种净化消毒装置在使用过程中存在的问题作一个简单的分析，便于设计者在选用时作为参考。
　　3.2.1 紫外线杀菌灯
　　紫外线按波长分为长中短3种波长，空调系统中杀菌消毒一般用的是波长为254nm的短波（UVC）。工作原理：利用紫外线破坏细菌中核酸和蛋白质的结构和功能，降低酶的活性，达到消毒的目的。紫外线杀菌灯对微生物和气态污染物有杀菌作用，但无法除去可吸入颗粒。影响消毒效果的主要因素是紫外线强度和照射剂量。目前工程应用中存在的问题主要有以下几个方面：
　　（1）设计选型不正确:工程实例中紫外灯管的数量和功率配置不合理，有些项目空调机组宽度在2米以上，紫外灯管采用单侧布置，距相关资料显示，当电压为220V时，距离为1.3时强度只有65μW/cm2，已不能满足国家要求≥70μW/cm2，有些项目空调系统照射剂量低于100 000μW·S/cm2，紫外灯管配置功率偏小，导致照射时间长也无法达到设计的杀菌效果。
　　（2） 紫外灯管安装位置不合理：紫外灯管使用环境的相对湿度要求60%以下，效果才比较理想，但实际工程中无论房间的相对湿度是多大，灯管位置一律设置冷热盘管之前，导致潮湿的空气先经过灯管，大大降低了紫外灯的杀菌效果。
　　（3）紫外灯管大部分采用高硼灯管，高硼灯管本身辐射强度很难达到70μW/cm2，使用200小时候衰减就达到30%。建议使用石英灯管。
　　3.2.2纳米光催化技术
　　工作原理：纳米Tio2受到紫外光照射后生成的氢氧自由基对室内的气态污染物进行氧化还原反应，将其转化为无害的水和二氧化碳。无二次污染，但是将Tio2光催化剂用于室内空气净化，由于一般实际空间的容积比较大，对室内污染物的分解很难达到显著效果，一些复杂的问题尚待研究解决。
　　3.2.3静电净化装置
　　目前市场上常用的有2种结构的静电净化装置，一种是蜂窝状结构，个人不建议使用主要原因是因为清洗十分困难，清洗过程容易弄断或弄弯中心电晕线，造成电路短路或因极间距减小而引起火花放电。一种是板式结构，该类产品在实际工程中应用较多，本文针对该产品进行介绍。工作原理：板式静电净化装置由预过滤段、电离段和集尘段组成，含尘气流进入电晕放电区后，尘粒上就产生电荷，然后再电场库伦力的作用下，将带电尘粒收集在积尘板上。能捕捉的粒径范围在0.01～100μm内，达到净化消毒作用。对可吸入颗粒以及吸附在该颗粒上的微生物有很好的净化作用，但对室内气态污染物不能起到净化作用。目前工程应用中存在的问题主要有以下几个方面：
　　（1）空气处理机组在静电净化装置前没有设置粗效过滤器，导致火花放电。
　　（2） 空气处理机组断面风速超过2.5m/s,导致净化效率下降。
　　（3）选用了质量较差的静电净化设备，达不到净化效果，臭氧超标。目前市场上静电净化设备厂家众多，产品质量不同厂家差别极大，主要区别表现在极板材料的耐腐蚀性、是否考虑过积尘后效率下降的电源补偿措施，极板间距，电离钨丝的质量、是否有风速感应开关，臭氧的控制等。工程调研中发现部分厂家的产品使用时间不长表面就已生锈无法继续使用，部分项目使用过程中发现臭氧超标。
　　（4）使用过程中不定期清洗、不定期检测净化效果。
　　4 结论
　　4.1 目前公共场所室内环境质量不容乐观，相关部门应加强监督管理。
　　4.2中央空调系统一年必须清洗2次以上，是提高室内环境质量的有效手段，相关部门应加强对清洗行业的监管。
　　4.3 应推广净化消毒装置在公共场所中的使用，建议静电净化装置和紫外线杀毒灯配合使用。