121典型高密人群建筑空间新风量需求特性分析(精)

典型高密人群建筑空间新风量需求特性分析

王军张旭

同济大学暖通空调研究所，上海200092

摘要：基于建筑新风量确定基础理论，并结合国内外现行新风量确定方法和标准，对典型高密人群建筑的新风量需求随室内人员密度和通风时间的变化特性做出分析。结果表明，不同新风量确定方法所得高密人群建筑新风量需求值之间的差异程度受室内人员密度的影响较大，且与建筑类型密切相关；同时，使用过程中的新风量需求调节应依据通风起点时刻室内污染水平与允许污染水平之间的差异关系确定。

关键词：新风量人员密度通风时间高密人群建筑

1 前言

一直以来，建筑节能和室内舒适健康要求对空调系统新风量的大小都具有双重要求，新风量的确定也相应地成为争论的焦点[1]。对高密人群建筑（如剧院、会堂等）而言，由于人员密度高，其新风需求比其他建筑要求更高。因此，该类建筑新风量的合理确定对平衡建筑节能和室内舒适健康要求之间的关系具有重要意义。本文基于新风量计算理论，对典型高密人群建筑的新风量需求特性做出分析，从而为该类建筑新风量的合理选择以及新风需求调节提供理论指导。

2 新风量确定基础

室内空气污染的影响集中体现在舒适（人的心理反应）和健康（人的生理反应）两个方面。从舒适角度看待室内污染，主要指可感知的污染，即气味污染。气味决定了所感受的室内空气新鲜度，也影响了室内空气品质的可接受性。早在1936年，Yaglou C.P.的研究发现室内人体气味的强度与每个人所占有的空间体积和新风量密切相关；由于人体气味易变且随时间逐渐衰减，而每人所占有的空间体积越大，人体气味衰减的越多，相应地为实现室内环境控制目标所需要的新风量就越小。值得指出的是，非人体气味污染并不完全具有这些性质。

另一方面，从健康角度看待室内污染，主要是指空气污染所产生的健康效应。具体而言，“恶化”的室内空气可以使人致病，也可以弱化人们对疾病的抵抗能力。19世纪Pattenkofer的研究发现也证实了这一点[1]，并指出CO2本身并不重要，但却可以作为反映人体产生污染物数量水平的指示物。目前，室内长期低浓度多组分污染的健康影响在大多数情况下呈现为亚临床性表现，而寻找有效、敏感的反映该类污染作用下室内空气中有害污染物数量水平的合理指示物又是正确认识该类污染问题的重要前提之一。

应当看到的是，尽管目前关于室内空气污染与新风量确定还有很多新的问题需要解决，然而Yaglou C.P.和Pattenkofer的研究结果对这一领域相关问题的深入认识已奠定了重要的基础。而且，在过去的100年里，通风空调标准也主要是以Yaglou C.P.和Pattenkofer的传统理论为基础，即人是民用建筑的主要污染物，并且这一思想在世

界各国标准中都得到体现。图1给出了Yaglou C.P.实验曲线与ASHRAE62.1-2007给定的不同类型建筑人员最小新风量之间的对照关系，从图1可以看到，Yaglou C.P.实验曲线基本构成了人员最小新风量的下限。

图1 Yaglou C.P.实验曲线与ASHRAE62.1-2007所给定不同类型建筑人员最小新风量之间的对照关系

3 新风量确定方法

建筑新风量的确定可以沿着稳态确定和非稳态确定两个角度入手，前者可以作为设计新风量的确定方法，后者为可以作为新风量需求调节的依据。

（1）稳态确定法 A. 人员指标法

在我国通风空调设计标准中，民用建筑室内卫生要求的最小新风量是针对CO 2浓度控制要求而确定的，并对每人所需的最小新风量做出规定[2]。因此，针对具体建筑空间而言，所需的新风量为：

a p V A P = （1）

式中：A p 为每人所需的最小新风量，m3/(人·h )，P 为室内人员量。

B. 规定设计法

规定设计法由早期的“通风量法”（ventilation rate procedure ）改进得到。这种方法的出发点是污染源。早期国内外的很多标准把人作为建筑空调房间内的唯一污染源，并由此规定新风需求仅随人员量的变化而变化。而现有标准大多数将建筑污染也考虑在内，并且假定相同类型的建筑物内的污染源种类及其强度基本相同。因此，相应地提出“每人所需的最小新风量”和“单位地板面积所需的最小新风量”的概念[3]。与此同时，研

究发现室内污染物的化学组成虽不相同，但污染物共存时并非单独发生作用，在嗅觉反应（气味）和物质感觉（刺激）方面具有显效应[4-5]。所以，空调通风房间呼吸区所需最小新风量应为人员部分所需最小新风量与建筑部分所需最小新风量之和，即：

()/oz p z a z z V R P R A E =+ （2）

式中：R p 为每人所需最小新风量，m 3/（人·h ）；P z 为室内人员数，人；R a 为单位地板面积所需最小新风量，m 3/（m 2·h ）；A z 为空调通风面积，m 2；E z 为空气分布效率。

C. 性能设计法

性能设计法由早期的“室内空气品质法”（indoor air quality procedure ）发展得来[3]。这种方法立足于维持一定的室内空气品质。ASHRAE 标准有两个室内空气品质的定义，即可接受的室内空气品质（acceptable indoor air quality ）和可接受的可感室内空气品质（acceptable perceived indoor air quality ）。性能设计法针对特定空间内影响健康和舒适的每种污染物，根据它预计存在的源强以及从健康和舒适方面考虑各自所允许的最大浓度，运用质量守恒方程计算新风量，取最大值作为该空间的最小新风量，即：

00

s N

V C C =

- （3）

式中：N 为污染物散发量，g/h ；C s 为从舒适健康角度所确定的污染物浓度限值，g/m 3；C 0为送入新风中污染物浓度，g/m 3。

（2）非稳态确定法

由于建筑室内污染物浓度水平的形成受到污染源散发特性和通风稀释作用的综合影响，因此对于任意时刻，室内存在以下平衡关系：

()i i AdC Gdt C C V dt =-- （4）

式中：A 为房间体积，m 3；G 为污染物散发量，g/h ；V i 为新风量，m3/h ；C i 为送入新风中污染物浓度，g/m 3。

由式（4）可以得到任意通风时刻新风量与室内浓度水平之间的耦合关系，即：