空气调节与室内空气环境安全关系分析(4)

第1卷 第2期 华北科技学院学报 2004年6月空气调节与室内空气环境安全关系分析

张维亚 ,魏

(华北科技学院,北京东燕郊 101601)

摘 要:阐述了引起室内空气环境安全问题的原因,分析了空调系统对室内空气品质的影响,提出

了为保证空气环境安全,空调系统在设计过程中所应采取的措施。

关键词:空气调节;室内空气环境;安全

中图分类号:X169 文献标识码:A 文章编号:1672-7169(2004)02-0019-03

20世纪70年代以来,由于世界范围的节能要求,建筑物加强了密闭性,相应减少了空调新风量。有机合成材料在室内装饰及设备用具方面的广泛应用,致使挥发性有机化合物(VOC)气体大量散发,严重恶化了室内空气品质(IAQ),使人出现了各种症候,被统称为病态建筑综合症(SBS)。室内空气品质的恶化,已经危害到了人的健康甚至生命安全,引起了人们对室内空气环境安全的关注。

一般说来,影响建筑物内部空气环境的因素有: 建筑物的围护结构; 暖通空调系统以及它的调节运行; 室外环境条件; 建筑物内部人的数量及其活动形态。由于建筑物围护结构限制了室内外环境之间的能量和质量交换,所以,空调系统对室内环境品质的控制,对于空气污染物在室内空气环境中的传播及防治,均有着重要的作用。

对建筑空调通风系统,以往人们主要关注其供暖和制冷的效果,其通风的作用没有得到足够的重视。人们往往知道影响室内空气环境质量的,主要是装修装饰材料、家具等因素,实际情况是:炊事、卫生间、淋浴以及电器设备使用等因素带来的污染也是很大的,且影响时间很长。

室内空气质量影响人们生活和工作主要表现在四个层次。首先是满足室内人们的生存的基本层次,然后是关注空气无毒、含氧量等的健康层次,第三个层次是舒适层次,在健康的基础上考虑温度和湿度适宜,第四个层次是效率层次,就是在前三者的基础上,研究究竟什么样的空气质量是最适当的生活和工作环境,有利于提高工作效率。

改善室内空气质量的最有效的办法就是通风。通风包括自然通风和机械通风两种形式。对现代建筑而言,特别是大型写字楼、商场、宾馆等公共建筑,自然通风并不是最佳选择,要保证建筑物内的空气环境质量,就必须应用空调通风系统。

1 空调系统引发的IAQ问题

美国职业安全与卫生健康研究所(NOISH),通过对529个建筑物室内空气品质变坏原因的调查评估,提供了表1中所列的调查结果。

表1 室内空气品质恶化原因的调查结果

不合适的通风280个52 9%

内部污染物80个15 1%

外部污染物53个10 0%

生物污染27个5 1%

建筑材料污染21个4 0%

其 他68个12 9%

可见,不合适的空调通风是使得室内空气环境变坏的主要原因。空调系统一方面具有正效应,可以排除或稀释各种空气污染物,另一方面它还具有负效应,它可以产生、诱导和加重空气污染物的形成和发展。

以往针对建筑的卫生标准要求不高,空调的通风措施不力,主要表现有:

(1)建筑通风空调系统的设计新风量偏低,新风换气次数少,有些建筑新风量甚至达不到人体生理的要求。

(2)在实际运行中,由于新排风系统匹配不合理,建筑空调通风系统通风换气量往往达不到设计要求,这既有设计的原因,也有系统运行管理的问题。

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作者简介:张维亚(1964 ),女,天津大学在读硕士研究生,华北科技学院建筑工程系讲师。

第2期 张维亚等:空气调节与室内空气环境安全关系分析

(3)没有进行风平衡,新风往往不能均匀地送到建筑内部的不同空间。

(4)送风风道、空气处理机组和新风采集口的清洁卫生状况不佳,污染情况难以避免。(5)新风入口位置不当,或排出的污浊空气重新被新风吸入。

(6)冷凝水排放不利。因此,正确设计、安装和安全使用,方能保证空调通风设施不成为室内空气的污染的传播途径。

2 正确处理新风量与建筑能耗的关系

事实上,在设计和使用中,建筑空调通风系统都有明确的卫生要求,主要包括系统新风量的大小,新风采集口和过滤装置等卫生要求。从理论上说,现行室内空气质量标准,即每个人每小时获得30立方米新风的标准是满足人的生理需求的。然而,根据实际测试,现有建筑的空调通风系统大多低于这一水平。

ASHRAE 在1996年8月提出了一个新的通风标准(ASHRAE Standard 62 1989R),该标准中最小新风量G f ,m in (换气量)不仅和室内人数有关,而且还和建筑物中所需通风的面积有关,即:

G f ,m in =G P P +G b A 其中,G P 是每人所需的新风量,P 是室内人数,G b 为单位建筑面积所需的新风量,A 是所需通风的面积。

新标准要求有一个基本的新风量,希望能够借此使室内由建筑材料、家具或其他非人污染源产生的污染物的浓度保持较低的浓度,所以,按该标准确定的新风量要比按卫生标准等确定的新风量大,且耗能也更多。

对于建筑通风不足、重视不够的问题,应该将此提到社会公共卫生安全的高度来认识,对建筑空调通风系统的设计和施工验收等相关规范做出必要的修订是十分必要的。

提高标准,投资和运营的成本必然要提高,而

且增加新风量就意味着能耗方面的提高。因此在制定标准时必须两者兼顾,卫生标准是基础,在保证新风量的基础上,尽可能追求节能。可以通过热回收,系统的有效调节和控制减少由新风增加带来的能耗增加,如果技术措施得当,完全可以不增加能耗,甚至降低能耗。

3 保证空气环境安全的措施和方法

3 1 发挥新风效应

发挥新风效应,既要注重新风的量,更要注重新风的质。引入低污染的新风,同时减少或者消除新风处理、传递和扩散过程中的污染。做到以下几点: 合理选择新风取风口的位置; 加强新风过滤处理,改变通常只作粗效过滤的观念; 提倡新风直接入室,缩短新风年龄,减少途径污染。入室新风年龄越小,途径污染越少,新风品质越好,对人的有益作用越大。

合理的气流组织即是合理布置送排风口,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。对于集中式全空气系统,应当设计独立的新风系统;对大空间,可以设置岗位送新风系统;在高大型公共建筑中可以采用置换通风,它将清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;对半集中式的风机盘管系统,除新风直接送入房间外,应增设集中排风措施;对分散式的分体式空调房间采用双向新风换气机,既有利于改善室内空气品质,又有利于节能。3 2 采用需求控制通风技术

根据ASHRAE Standard 62 1989R 的新风量要求,国内也开展了基于空气品质的需求控制通风的研究,是指用CO 2浓度作为室内人员相关污染物的控制指标,以TVOC 作为室内建筑相关污染物的控制指标,从而容许在人员改变或建筑相关污染物浓度改变时,调节新风量的通风控制方案,控制方案原理如图1

所示。

图1 基于室内空气品质的需求控制通风原理

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