影响室内空气品质的因素及改善的措施

　　 摘要：室内空气品质是目前空调系统中的重要和热门课题。本文论述了影响室内空气品质的因素，提出从空气品质评价方法和标准、空调系统优化设计和维护、空调系统管理等方面改善空气品质的综合措施。
　　 关键词：IAQ 新风量 CO2浓度 室内污染源


　　 引言
　　有关室内空气品质（Indoor Air Quality ，简称IAQ）的研究，可以上溯到二十世纪初，当时，人们已经开始采用通风的方法来改善室内空气环境。制冷空调系统的出现，为人们创造了舒适的人工环境。但是当时人们只是关注室内空气的温湿度，特别是温度，就是所谓的舒适性空调。随着人们生活水平的提高，对生活质量的要求越来越高，自我保护的意识增强，人们开始认识到高品质的空气是室内人员健康的保障，对室内空气品质的关心和警觉日益加强，即由舒适性空调向健康空调的转变。特别是2001年的“9.11”事件和去年发生“SARS”风波更是将健康空调提到了一个前所未有的高度。
　　室内空气品质是现代建筑科学的一个前沿研究课题，它涉及医学卫生、建筑环境工程、建筑设计、生理学以及心里学等诸多方面，研究的目的就是为人们创造一种卫生、健康、舒适的室内空气环境。


　　 1、室内空气品质的定义A3HRAF62—1989R对IAQ的定义有2个：
　　1、可接受的室内空气品质（Acceptable indoor air quality）：大部分住居者（超过80％的人员）没有对住居空间里的空气表示不满意，并且空气中没有已知的污染物达到引起显著健康风险的浓度值。
　　2、 感觉的可接受的室内空气品质（Acceptable perceived indoor air qulity）：大部分住居者（超过80％的人员）没有因异昧的感官刺激对住居空间里的空气表示不满意。
　　只有达到可接受的IAQ，才能真正保证舒适和健康。但是达到感觉可接受的IAQ仅仅是必要条件，因为有些污染物，如氧、一氧化碳，并不能引起异味和刺激感，又如烟草的烟雾已被美国环境保护局（EPA）列为致癌物、但有些人并不厌恶烟草的烟雾，而由于健康风险在烟雾环境里是不可能达到可接受的IAQ的[1].


　　 2、影响室内空气品质的因素影响IAQ的因素很多。
　　20世纪90年代初，对加拿大、美国、西欧、南美85栋建筑IAQ差的调查结果表明、在引起IAQ差的所有原因中，通风不足排在第一位，占57％，其次是室内污染源增多，下面具体分析。


　　2 .1 设计新风量不足
　　1、《暖通空调设计规范》GBJ19—87（以下简称《规范》）确定的新风量理论依据不足且偏小，根据暖通规范管理组主编的《规范专题说明选编》（以下简称《选编》）一书中关于“设置舒适性空调的建筑物新风量的确定”专题的介绍，新风量的确定方法有3种：
　　1、根据每人所占容积大小来确定，较少采用；
　　2、根据CO2浓度来确定；
　　3、根据室内粉尘来确定，主要用于吸姻情况。后两种方法均是以全面通风原理为基础。全面通风原理是假定污染物与通风量均布于整个室内空间，以全室均匀稀释为基础。但因人体呼吸带本身就是污染源，加上气流的热升冷降作用，大部分CO2都聚积在人体呼吸带及室内空间的上部。同时气流组织本身也不是均布的，所以按全室均匀稀释的全面通风原理为基础计算得到的新风量不准确，是偏小的。
　　《规范》时效性过长、相关性不足。《规范》所给最小新风量是在参考了大量国内外资料基础上得出的，但由于这些资料编于1980年前后，所反映的是70年代的空调情况，距今已有30年之久。随着现代建筑业与暖通空调业的迅速发展，环保与节能要求的提高，尤其是我国各地区建筑节能设计标准的实行，对《规范》中的最小新风量应进行重新确定。另外，新风量的影响因素很多，如气流组织、空调内区与外区、吸烟多少、停留时间长短、劳动强度轻重、人员密集程度、建筑用途与地理位置等。《规范》与几种空调设计手册（以下简称《手册》）中仅就吸烟情况、建筑用途与等级分列最小新风量，使选用时相关性不足。
　　3、设计者选择的新风量偏小。由于《规范》与《手册》仅给出最小值，没有给出推荐值。设计者为了减少空调的初投资、运行费用、节能，一般是选择最小值，而没有考虑推荐值。


　　2.2 设计新风量分配不准确[1]
　　1、风道水力计算不准确。994年ASHRAE根据美国的风道试验结果，重新公布了最新的风道局部构件局部阻力系数数据资料，新的局部阻力系数大于旧的局部阻力系数。由于科学技术的进步，新数据比旧数据更准确。因此，采用旧的局部阻力系数的水力计算是不太准确的，不能保证新风量技设计要求分配。
　　2、阀门调节不准确。由于风道水力计算不能保证并联管路阻力100％平衡，不平衡部分只能靠阀门实测调节，而阀门实测调节牵一发动全局，是一项复杂的技术工作，必须反复调整、测试才能完成，同时也使整个风道阻力重新分配、偏离设计状态、不能保证新风量按设计要求分配。
　　3、风量变化，同样会引起风道阻力重新分配，不能保证新风量技设计要求分配。设计新风量不能准确分配，新风量少的房间或区域IAQ就差。


　　2.3 气流组织不合理
　　1、送风方式不合理。目前送风方式主要有侧送、散流器送风、孔板送风3种。它们的共同特点是，送风先经过房间顶部吸热、吸湿、稀释有害物后，再靠自重降落于工作区，这使得新风量得不到有效利用，工作区内空气龄过大，IAQ难以保证。特别是当新风与循环风分别处理，在空调房间内混合时，由于新风温度一般高于循环风温度，易贴附于顶棚，不能充分与循环风混合，更不能充分稀释工作区的有害物。
　　2、排风或回风方式不合理。室内回风口一般集中布置在围护结构一侧或采取走廊回风，由于回风口处气流流型是近似的汇流规律，对空调房间气流流型影响很小，同时空调房间布置如柜、桌、椅、屏风等阻碍了回风气流。加上回风口附近一般有门、窗洞，增加了渗透风量。这些都使整个空调房间通风环节衔接不紧、室内正压过高使工作区内空气龄进一步加大，IAQ恶化。另外，回风口吸风速度过大，噪声大。


　　2.4 空调系统污染
　　1、大气环境品质差、新风过滤不足。处于市中心区人口密度和建筑密度及人为热释放量大的地点，由于“热岛效应”，使大气环境品质下降，甚至超标。舒适性空调一般仅采用一级过滤，另外过滤网长期不清理，也导致新风过滤不足、风量减少，这些都会使IAQ下降。
　　2、新风处理设备、送风管道潮湿、滋生霉菌。空调系统终日不见阳光，尤其是运行时，由于露点送风，湿处理设备、送风管道湿度很大，使微生物易生长和繁殖。这些微生物，尤其是真菌能直接导致过敏反应。另外，在风道弯管段、死角及凸凹不平处，还可能积污垢。
　　3、空调系统维护与管理制度不严、管理与专业技术人员少且水平不高。目前大多数空调使用单位对空调系统是只用不管不护或轻视维护与管理。由于各种建筑设备统一集中布置，自动化程度提高，为节约成本，许多物业的管理与技术人员是身兼数职。电工兼机械工、水工兼暖通空调工。在管理水平、技术水平与时间上都难以保证空调系统的正常维护与管理。


　　2.5 室内污染源增加
　　1、室内装修产生污染。现代空调建筑，一般都进行了室内装修，装饰材料中会释放出有机溶剂苯、甲答等，使IAQ恶化。另外，装饰材料又给微生物繁殖提供了营养源。
　　2、现代办公设备的电子污染。电脑、电视、电话、手机等的电子流会诱发失眠、头疼等疾病。
　　3、空调建筑内人员超负荷。随着生活水平的提高、节假日的延长、商家促销等，逛商店、上饭店、住旅馆的人数骤增，空调建筑内人员大大超负荷，使IAQ恶化。
　　4、空调建筑的封闭性。由于上班、下班都关门闭窗，空调建筑内有害物的初始浓度高于大气环境中的，IAQ差。


　　3、改善空调空气品质的措施
　　3.1 建立健全室内空气品质评价方法和标准[1]
　　1、 美国ASHRAE62—1989标准是目前普遍采用的可接受的室内空气品质的指标，是通风系统设计的基础。由于各国的国情不同，室内室外的污染特点不同，民族特性不同，造成人们对室内污染的反应和接受程度上的差异，这就要求我们在参照国外的评价方法和标准的基础上建立一套适应我国国情的评价方法，以此作为空调工程建设的依据。
　　采用主观评价与客观评价相结合的综合评价方法。这一评价方法采用三个过程：客观评价，主观评价和背景调查。
　　客观评价是直接采用室内污染物指标来评价空气品质的方法，以此来反应出室内空气品质的不同程度。通常选用CO2、CO、甲醛可吸人性微粒、氮氧化物、SO2、室内细菌总数、温度、相对湿度、风速、照度以及噪声共12个指标来全面的、定量的反映室内空气品质的状况。
　　主观评价是指利用人的感觉器官进行描述和评价，一是表达人对环境因素的感觉，即室内者对室内空气的满意率和感受程度；二是表达环境对健康的影响，即在室内者的症状及表现程度，并采用国际通用的调查表，保证评价数据的可靠性。
　　背景调查主要是排除非室内空气品质因素所引起的干扰，即排他性调查和个人资料调查，有利于正确判断。
　　最后综合三方面的资料，进行分析、统计、评定，作出仲裁，提出整改对策和措施。


　　2、规范影响空气品质因素的标准
　　例如最小通风量的标准，通风效率和换气效率的指标，空气耗氧量的指标等，这些指标是影响空气品质的重要因素，因此必须将这些标准作为强制性法规，指导空调工程的设计、施工、运行管理。


　　3.2 新风量的标准与选取
　　空调房间的新风主要是用来冲淡室内CO2，浓度和室内浮尘浓度，使其达到允许的标准值。在设计时应按空调房间的使用特点，确定影响室内空气品质的主要因素，然后计算出新风量。室内空气品质的优劣，直接影响室内人员的身体健康，为了创造健康舒适的室内环境，各类有关空调设计规范的修改中均加大了新风量标准，因为加大新风量是确保良好的内空气品质的可靠办法。显然采用较高的新风量值对室内的空气品质更加有利，但是空调系统选用新风量的标准对空调系统的造价和能量消耗影响很大。因此，在空调系统设计过程中合理的选用新风量显得尤为重要，既要满足室内空气品质的要求，又要考虑工程初投资，同时还应兼顾运营成本，达到降低能耗的目的。这就需要我们在满足卫生要求的前提下，应尽可能减少设计新风量。
　　其实如果完全按上表选用新风量数值，在一些人员密集的公共场合或某些特定情况下并不能满足卫生的要求。现在，比较适合于民用建筑空调系统设计选用的新风量标准，在《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调动力》（2003年版）中第3.44条有所表述，并且列出部分功能房间的推荐值。
　　从上面的数值对比中可以看出，该措施对新风量的选用标准有极大提高，比较符合目前对高品质的室内环境的要求[3].


　　3.3 新风量分配满足设计要求[1]
　　1、尽可能减少风道分支
　　2、对多分支风道水力计算采用静压复得计算法。因为实验证实静压复得计算法的送风均匀性优于假定流速法。
　　3、尽可能采用均匀送风。


　　3.4 改善室内气流组织
　　合理的气流组织即合理布置逆风口，充分将新鲜空气送入工作区，减少送风死角，以提高室内的换气效果，充分稀释室内污染物浓度，从而提高IAQ.对于集中式全空气系统，不仅要设计独立的新风系统，还要能确保过渡季全新风运行；在大型公共建筑中可以来用置换通风，它将滑洁新鲜的空气直接送入人体活动区，避免污浊空气的再利用，保证工作区的空气品质；对半集中式的风机盎管系统，除将新风直接送入房间外，应增设集中排风措施，这样才能起到新风效应作用；对分散式的分体式空调房间采用双向新风换气机有利于改善IAQ，同时有利于节能[4].在一些人员较固定的工作区也可以选用个性化通风（也称工位送风），它是将空气直接送给每个人，使其直接从射流核心区吸入末与室内污染空气相混合的清洁、凉爽和干燥的空气。送风风口一般设在人员相对固定的工作区内（如办公室电脑、办公桌前，影院观众座位前），面向人员直接将空气送到人员的呼吸区域，送风要轻缓，即风速和紊流度要低，不致产生吹风感。个性化通风较置换通风进一步提高了新风利用率，大大改善了人员较固定工作区的空气品质，同时降低了新风量及通风量，节能效果明显。


　　3.5 减少空调系统污染
　　3.5.1 合理利用空气净化装置的过滤器
　　加强新风与室内循环风的过滤，可以降低室内有害物质的浓度。常见的空气过滤方法有过滤网过滤、静电吸附以及电气集尘等。一般的过滤网只能够除去较大粒径的尘埃，静电吸附和电气集尘可以去除细微的难去除的尘埃和杂质。随着技术的进步，现在已开发出多种能够清除细菌、VOC及其它有害物质的过滤材料。例如广泛采用负离子型净化器和光触媒技术，大大提高了空气净化效率。异味和有害化学物质以气体分子的形式存在，有关清除室内异味和对人体有害的化学物质的健康功能已越来越被人重视。活性炭是目前唯一能去除臭味的净化材料，活性碳过滤材料还能够清除细菌，吸收VOC等物质。另外要加强过滤器的日常维护管理，及时检测过滤器前后的压差，清洗或更换过滤材料，以保障过滤器的正常使用，提高过滤器的使用寿命，同时避免二次污染。

　　3.5.2 风管的清洗
　　空调系统风管内积聚灰尘不但会严重污染室内的空气，而且会增加风管系统阻力，使空调系统的风量下降。此外风管内空气的温度和湿度非常适宜某些细菌的生长和繁殖，因此空调风管系统本身就可能是一个污染源。风系统的清洁维护做得还比较欠缺。物业管理较好的用户，目前主要还停留于过滤器的清洗或更换上。由于清洗手段落后，清洗后过滤器的性能变差，所以大多采用更换。实践证明风管清洗不但可以提高IAQ，而且可以确保空调系统的高效运行。
　　风管的清洗是改善室内空气品质和提高系统运行效率的一项有效手段，但是目前此项工作在国内还没有被重视，国内还没有独立知识产权的相关技术，现有的清洗设备、消毒液及密封液等都需要进口[5].

　　3.5.3 空调水系统污染控制
　　1、在传统的中央空调水冷却系统中，热水温度通常为30～50℃，符合军团菌生长的温度条件，由于缺少有效的防治措施，使军团菌在循环水和冷却塔中滋生，并通过冷却塔蒸发出的水气溶胶进入空气，再随空调新风进入室内，对人员健康造成极大危害。要从根本上解决，其可行方案是加强可能被污染水源的管理，可以考虑定期对空调冷却塔水进行消毒与监测，以避免军团菌污染发生的可能。
　　2、在空调设计和设备选择时，为了控制室内的温湿度，通常采用冷却空气至露点以使空气中水分凝结的冷却除湿方法，该方法不可避免地出现湿表面和集水盘。对于除湿盘管的带水及排水所引起的微生物污染控制，目前做的比较多的就是及时排除凝水，防止冷却盘管的湿表面成为细茵生长的温床，恶化送风品质。
　　但这种办法治标不治本，要从根本上杜绝微生物的污染，在设计上必须使系统“除湿”与“降温”解耦。如先用吸湿系统除湿，再用温度较高的冷媒降温，这样就使除湿与降温解耦，保证空调装置内盘管处于干工况。这样就没有了冷凝水，可以极大提高IAQ[6].



　　3.6 适当降低室内温湿度
　　有研究表明：温度和湿度对清洁空气的感知存在着影响，人们较喜欢干燥凉爽的空气。在温度20oC，相对湿度40％，通风率3.5L／（s.人）条件下，人们感到的空气品质要优于温度23oC，相对湿度50％，通风率10L／（s.人）时：同时，合适的空气温度和湿度也可减少病态建筑综合症的发生，由此，在空调设计中，适当降低室内温度和湿度参数（取相应规范要求中的较低值）是有利的，这
　　将有助于改善室内空气品质并可相应减少要求通风量[6].为此可以考虑采用冰蓄冷低温送风技术，既做到了移峰填谷的作用，也可改善IAQ并节约能量。


　　3.7 室内污染源控制
　　控制室内污染源，减少污染物的散发，应注重建筑装饰材料的选用，减少各种气雾剂、化妆品的使用，切断污染物的传播途径等。在污染源比较集中的地域或房间，采用局部排风或过滤吸附的方法，防止污染源的扩散。控制方法可以采用隔离控制、压差控制和过滤、吸附吸收处理及间断排风等。另外，还可以采用一些简单有效的方法，例如：1、每天都保证一定的时间采用自然通风换气；2、采用局部空气自净设备；3、栽种观叶植物等，都可以在一定程度上改善IAQ.


　　3.8 加强IAQ的科学化管理
　　空气品质管理对于现代办公楼的物业设施管理来说是重要的环节。形成一套科学的管理方法，有助于调节控制空气品质，改善室内环境，提高劳动生产率，带来可观的经济效益。
　　1、建立调查研究制度。使管理人员了解和掌握建筑物室内环境。可以通过用仪器进行测定或定期巡视，取得第一手资料和数据，调查后再运用数理统计方法对采集数据进行整理分析，得出规律性和趋势性评价，作为改善IAQ的依据。
　　2、建立严格的维护管理制度。一方面是对系统设备的维护，例如及时清除盘管的凝水和下雨后建筑物某些部位的积水，以杜绝细菌滋生条件。另一方面要求管理人员只要接到有人对室内环境的投诉便要立即作出反应，及时处理，作出详尽的解释，以取得沟通，充分体现“以人为本”的服务宗旨。
　　3、运用计算机技术进行管理。计算机辅助运行管理系统（CMMS），使对空调系统的运行管理摆脱了单凭经验和手工操作的传统模式，提高了运行管理的质量，也便于对系统进行集中管理和最佳控制，不仅可以减轻劳动量，也可以使空调运行效果达到最佳而且能合理利用能量。
　　4、好的空调系统必须要有专业的暖通技术人员来维护和管理。不仅要求他们持证上岗，还必须对他们进行岗前培训，并且实行轮岗值，确保24小时有人监护。


　 　3、结语
　　空调系统影响IAQ的各因素并不是相互独立的，而是相互联系相互作用的，例如由于入室新风品质不高及往往受到空调系统污染，在这种情况下即使增加新风量也难以有效改善IAQ.因此，在空调设计和具体实践中对各因素应加以综合考虑，提出行之有效的整治措施。
　　IAQ已成为现代建筑科学的前沿研究课题，是一个系统工程，问题涉及面较广，比较复杂，在实践上只有将IAQ意识和认识贯穿于中央空调系统设备的研制、空调系统的设计、开发建设、运行管理之中，才能事半功倍。


　　 参考文献：
　　1 晏辉。舒适性空调建筑的IAQ.中国锰业。2002，20（2）
　　2 徐南波。改善空调空气品质的措施 .制冷 2003，22（3）
　　3 王剑峰。室内空气品质与新风量选用探讨。制冷空调。2003，24
　　4 黄振。室内空气品质。 湖南工业职业技术学院学报。2004，4（1）
　　5 刘东。 风管清洗：改善室内空气品质的有效方法。 暖通空调。 2003，33（4）
　　6 陈雷，耿世彬，姜云峰。空调系统设计和维护中影响IAQ的因素及其防治措施。 建筑热能通风空调。 2003，22（6）
　　7 鄂永利。提高室内空气品质途径的探讨。建筑与预算。2003（4）
　　8 董海荣。室内空气品质与置换通风。河北建筑工程学院学报。2003，21（4）
　　9 《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19—87