大连某商场室内空气环境质量的恶化及空调系统的改造

1 前 言
随着人们生活水平的不断提高，人们到各种大商场购物的频率在不断增加；同时人们对购物环境，尤其是空气环境也越来越重视，使得原本就在一些商场内存在的有关空气环境等方面的问题变得越来越突出。特别是今年全世界的“非典”疫情给人类带来的灾难性后果，让人们对通风空调系统及建筑物室内的空气环境质量给予了极大的关注。
本文所讨论的某商场空调系统，就是在全国防治“非典”的特殊时期，由大连市政府组织的暖通空调专家组在全市各大商场、酒店等大型公共建筑的通风空调系统做全面大检查期间所发现问题比较严重、需要整改的系统。通过笔者与商场有关部门的管理人员及一些工作人员的接触与调查，了解到该商场的空调系统不仅在防范“非典”方面存在严重缺陷，同时在室内空气环境质量方面也存在较为严重的问题。

2 商场概况及室内空气环境质量方面的问题与分析
2.1 商场概况
该商场位于大连市最繁华地段之一的天津街上，占地面积约2400m2，总建筑面积约10000m2，地下一层，地上五层，属于综合性的百货大楼，是大连市最古老的商业建筑之一。由于地处市中心的闹市区，加之该商场的品牌效应，一直以来得到消费者，尤其是当地消费者的青睐。营业额一直排在另外几家大型国有商场的前面，甚至在“非典”肆虐期间，在其它商场基本处于亏损状况下，该商场仍能做到日营利8万元左右。就是这样一个地处商业黄金地段，具有良好企业信誉的老牌大商场，其内部的购物环境，尤其是室内空气环境方面仍存在比较严重的问题，这些问题在今年的防“非典”专项检查过程中集中暴露了出来，下面予以详细的讨论。
2.2 商场的空调系统在“非典”时期暴露出来的问题
根据国家建设部、卫生部联合下发的文件[1]、[2]，大连市政府非典型肺炎防治领导小组于5月份临时成立了“防非典暖通空调专家组”来对全市各大型公共建筑物的通风空调系统在“非典”疫情期间的使用等情况进行检查和指导。在检查中专家组发现该商场的空调系统在设计上有多处不符合文件[1]、[2]的要求：
（1）地下商场部分的空调系统没有新风系统，只是对地下室内的回风进行处理，新风
靠通向地下室的走道自然渗入。这不仅是在“非典”时期，就是在平常时期也很难保证地下室内人员的卫生要求。
（2）地上各层的集中空调机房集中放置了两台空气处理机组，但是其新风进气口并没
有与进风百叶窗用风管直接连接；另外，新风采气口与排风口距离很近，很容易形成短路，见图1；此外，还有一处容易被忽略的不当之处，见图2，这是空调机房的剖面图，在两台空调机的出风口与空调系统的送风静压箱相连接的管道上没有设置阀门，这样在室内负荷不大，只有一台空调机运行的时候，运行的空调机处理过的空气会有一部分通过送风静压箱从另一台未运行的空调机的进风口流回空调机房，这既浪费了能量，又不能满足室内的负荷要求。




（3）系统的新风和回风管路上没有设置任何空气过滤装置，而只是靠空调机自身配置
的初效过滤器来对空气进行简单的净化处理。
2.3 商场在室内空气环境质量方面的问题及原因分析
2.3.1 室内空气环境质量方面的问题
除在防“非典”方面发现的问题外，在检查中还了解到该商场的室内空气环境质量还存在着许多问题，如商场的局部柜台处，夏季时营业员和顾客感到闷热、空气不流动，室内空气经常有异味，空气不新鲜，空气中灰尘较大，柜台常有积灰现象；另外，在位于室内天花板上的空调送风口旁可清晰地看到被送风所污染的、发黑的表面；商场内的营业员时常有因为呼吸道方面的疾病而请假就诊的情况。
2.3.2 室内空气环境质量恶化原因
建筑物室内空气环境主要由热环境、湿环境和空气品质等部分构成[3]。有关室内空气品质问题，近年来已经引起了各行业人员的高度重视，并在不断地开展有关研究工作。人们对空气品质的认识越来越深入。空气品质不应被认为等价于一系列污染物的浓度，而是特指普遍存在的室内长期低浓度污染[4]，其相应的有害物浓度可能都低于国家有关标准。现在人们普遍认同的关于室内空气品质方面的定义是美国ASHRAE标准62-1989中提出的良好的空气品质的定义：“良好的空气品质应当是空气中没有已知的污染物达到公认的权威机构所确定的有害浓度指标，并且处于这种空气中的绝大多数人（≥80%）对此没有表示不满意”[3]。它把客观评价和主观评价结合起来，是人们认识上的飞跃。
前面提到，该商场的空气环境质量存在许多问题，经调查研究，我们认为原因主要有以下几个方面：
(1)该商场为综合百货商场，商品种类繁多，从日常饮食、化妆品到服装鞋帽，乃至金银首饰、家用电器等应有尽有，其中许多商品会持续释放各种挥发性有机物，污染室内的空气环境。下表列出了部分商品所释放的污染物成分[5]。此外商家为加快商品流通及资金周转，以便获得尽可能大的利润，许多新产品甚至在生产过程中所使用的各种试剂及化合物尚未挥发干净之前便被很快投入商场，摆在顾客面前。这难免会造成某些销售区域人员的抱怨明显增多。
商品释放挥发出的污染物成分

商品种类	释放挥发的污染物成分
油炸、膨化、烤制、腌制类食品 日用钢制、塑料、木制品，以及洗涤、化妆品 合成化纤织品、皮革制品 家具、装饰建材 家用电器、办公器材	一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、丙烷、丁烷、铅 聚氯乙烯、乙醚、丙酮、香精、铅 聚对苯二甲酸、亦二脂、聚丙烯腈、丙酮、酚醛树脂、联苯胺、五氯苯酚 酚醛树脂、甲醛、二甲苯、氡、乙烷 聚氯乙烯、放射性带电离子、臭氧

a) 该商场由于声誉很好，来此购物的顾客很多，在这样人员密集的地方，人体自身散发
的各种污染物就不容忽视，实际上人体本身所排放的污染物种类非常的多。人体在新陈代谢过程中产生500余种化学物质。通过呼吸道排出的气体除了CO2和水蒸气外，还有147种其它气体。这中间有25中为有毒物质，其中又有16种为挥发性毒物。皮肤作为人体之最，散发的污染物数量也为人体之最。经它排泄的毒物达27种，体液151种[6]。 如果商场内有人吸烟的话，从吸烟者的口中吐出的烟气对空气的污染就更加严重了。因为吸烟产生的化学物质竟有1200多种，其中重要的有害物质就有39余种，有些还是致癌物质[6]。
(2)前面已经提到，该商场的地下室未设新风系统，这使地下室内的空气品质很差，几乎所有的工作人员都抱怨空气中有刺鼻的霉味，令人恶心。毫无疑问这是严重缺乏新鲜空气的后果，加之地下室本来湿度较大，某些局部位置出现了发霉现象，地下室的空气品质恶化也就不足为怪了。另外，地上各层空调机房的新风系统与排风短路及新风管道未与空调机的进风口用管道直接连接，这些导致新风在送入房间之前就已被污染或被吸入的新风量很少，室内污浊的空气不能及时被新鲜空气更新，也使得商场内的空气品质不断恶化。
(3)由于该商场位于市内的繁华地段，来往的机动车辆频繁，汽车尾气及被其卷起的灰尘都严重地威胁到空调新风品质，而且空调新风管路上也未装任何空气滤过装置，空调机自身携带的初效过滤器也基本上无人定期清洗，早已失效，不仅起不到过滤作用，其上的灰尘还成了污染物被送风带入室内，这可从室内送风口周围发黑的表面上得到验证，而且积满了灰尘的过滤器还增大了空调机吸风段管路上的阻力，增加了能耗，降低了风量。
3 空调系统的改选方案及相关的建议
3.1 改造方案：
由于当时正值“非典”疫情期间，不符合防“非典”要求的部分必须要改造。我们根据前面提到的问题并结合商场的实际情况，提出了如下一些改造措施：
（1）下室部分应增加新风系统，新风可由一台风机从通向地下室的坡道上方由室外
引入，新风管道与空调机吸风口直接连接，风机吸入口处加钢丝网，以防鸟、老鼠等进入，风机为变频调速风机以适应不同季节及“非典”等非常时期的不同新风量的变化要求。
（2）有的新风系统（包括地下室部分）管道上都要设置初效及中效过滤器，使进入
室内的新风得到比较充分的净化，同时要求管理人员定期清洗及更换过滤器。
（3）有空调机的新风吸气口都与建筑的进风百叶用风道直接连接，并在新风管道上
设置电动对开密闭新风阀并与空调机联锁。在机房外，与新风吸入口邻近的排风口取消，而在商场内局部空气流动性较差及较闷热的地方增设部分排风口，通过排风管道由排风机从新风吸入口的另一侧将部分被污染的室内空气排走。另外，在两台空调机的出风口与系统送风静压箱相连接的管道上分别设置了阀门，并要求在其中一台空调机停运时，关闭其对应的风阀，从而避免了在单台空调机运行时，送风通过另一台空调机的无序流动。改造后的机房部分平、剖面图分别见图3、4。


图3 改后空调机房风管平面图

图4 图3的A—A剖面
3.2 相关建议
虽然引起室内空气品质变化的因素很多，但主要因素可分为两大类[7]:一是暖通空调系统设计或运行不足；二是各类污染物产生的污染物的作用。其中第一类因素包括室内空气温湿度等参数，新风、通风和气流组织、暖通空调设备等；第二类因素包括室外污染、室内污染和微生物污染三大类。而且当第二类因素在污染源处得不到有效的控制时，还是要借助暖通空调系统将其排除。由此可见，暖通空调系统在控制室内空气品质方面具有极其重要的作用。对于该商场，除了以上提出的一些具体的造措施外，我们认为还有一些方面对于进一步改善商场内的空气环境质量很有益处：
（1）关于气流组织
由于商场内各种柜台及售货区域对于空调系统的气流组织有不同的要求，而且各区域的负荷分布也不均匀，有些甚至差异很大，如卖金银首饰处，往往对灯光照明要求很高，使得该区的夏季冷负荷常明显高于其它普通商品区，这样就要求设计人员在设计阶段根据商场内各区域的特点及布局选择合理的气流组织方式和冷（热）量分配方案。合理的气流组织方案应遵循的原则是：送风应首先经过室内人员，带走人员的负荷及污染后，再流经各商品柜台或展区，最后气流向回风口或排风口汇集而流回机房或被排到室外。这样的气流组织模式才真正体现了以人为本，最大限度地改善人员活动区域的室内空气环境质量的原则。
（2）关于新风与回风
进入室内的新风是保证室内良好的空气品质的必要条件。我国目前的设计规范或设计技术措施中规定的新风量指标大都是以室内人员产生的CO2为控制指标的，但近年来的研究表明，室内污染物还包括非人产生的污染物[3]，如建筑材料、装修材料、家具等，尤其是对于本文所研究的商场，其内部的许多商品本身就会散发一些污染物。考虑到非人产生的污染物对身体健康的影响，ASHRAE在1996年8月提出了一个新的新风量标准ASHRAE Standard 62-1989R。在这个新标准中，最小新风量Gf,min的要求不仅与室内人数有关，还和建筑中所需的通风面积有关，即Gf,min=Gp．P+Gb．A；其中Gp是每人所需新风量，P是室内人数，Gb是单位建筑面积所需的通风量，A为所需通风的面积。这个标准比国内现有的设计规范更能适合商场的实际情况，故建议以此来设计及校核该建筑的新风量。
另外，新风不仅有“量”的要求，还应有“质”的要求，否则不但不能改善室内空气质
量，相反还会加重室内空气的污染。这就要求新风应从室外不受污染的地方引入，同时对引入得新风要进行净化处理；同理，室内回风若不经处理，再次进入室内时，会形成“二次污染”，故为了保证空调系统送风的“质”，室内回风也需要进行适当处理。空调系统回风的处理有时容易被设计人员所忽略，应引起注意。现在许多国内外研究人员正致力于空气过滤器方面的研究，如国外推出的高效空气净化材料光触媒，利用涂敷光敏剂的活性炭微孔来吸附有害气体；另外利用纳米TiO2涂料也可以清除大气中的气味和污染物，并能杀菌和消毒[8]，所以我们建议在空气过滤器内涂上这种材料来消除污染物，改善室内的空气品质。
（3）空调系统的运行调节和维护管理
空调系统在运行期间的调节及维护管理对于保证室内良好的空气环境质量同样具有非常重要的作用。在过渡季节最大限度地利用新风不仅节约能量，也因新鲜空气的增多，使室内空气环境质量大幅度提升。空调系统的各种构件都有可能成为污染源和臭味源，其中包括过滤器、盘管、风机消声器、凝水盘等，尤其是过滤器[8]，因此，一定要对空调系统本身定期的清洗、消毒，决不能让改善室内空气环境质量的空调系统本身称为污染源。
（4）周边环境
此外，商场地处室内繁华区域，周围的车辆过往频繁，尾气污染严重，如果将来此区域能象许多其它大城市那样建设成为步行街，禁止机动车辆通行，商场周围的空气环境会有很大的改观，同时商场的入室新风品质也会大为改善。
4 结 语
本文对大连市某一大型商场在防“非典”期间暴露出来的问题进行了分析，并提出了改造措施。另外，对商场内的空气环境质量方面的问题进行了讨论，为其它类似商场的暖通空调设计及运行管理提供了参考。