改善住宅室内空气品质必要新风量的研究

 

  关键词： 室内空气品质 污染物浓度 双向换气系统 稀释通风 0   引言  居室空气污染据美国环保局的一项调查表明，室内污染物所含化学成份高达500余种，且不少成份具有致癌作用。近几年的 研究 还发现与室内空气质量有关的病症，如空调病(ACD)、病态建筑物综合症(SBS)、建筑楼综合症(BRI)等，如何改善室内空气品质已成为人们关注的热点 问题 。1   住宅室内空气品质的改善措施  1.1 选用无害装饰材料　 随着商品 经济 和住房私有化的 发展 ，装饰居室已成为一种潮流。但装修、装饰材料已成为室内空气污染来源。有些污染物低浓度多成分，不易被感官觉察而长期接触，危害甚大。因此，这些材料要符合国家现行的控制标准GB 18580~18588-2001、GB 6566-2001和GB50325-2001  ［  1  ］ （见表1-1），以达到保护人体健康，预防和控制室内空气污染的目的。 表1-1 室内装饰装修材料有害物质限量标准 污染物材料  VOC  甲醛  重金属   铅  镉   地毯  0.6mg/m 2.  h  0.05 mg/m 2.  h  —  —   壁纸  —  120 mg/kg  90 mg/kg  25 mg/kg   内墙涂料  200g/L  0.1 mg/kg  90 mg/kg  75 mg/kg   木家具  —  1.5 mg/L  90 mg/kg  75 mg/kg      1.2 改进烹调方式　 厨房油烟严重威胁着人类健康，由于中餐以炒为主，并且很多人认为油不热菜不香，殊不知油烟中的苯并芘等都是致癌的祸根。采用直接吸排式油烟机是一种较为有效的 方法 ，但不能从根本上解决油烟污染的问题。因此我们要对传统的烹调方式进行改进，例如，西餐多为凉拌、水煮，油烟污染少，且营养成份损失也少。另外使用微波炉也可减少油烟污染。1.3 采用机械通风换气措施 机械通风换气有以下三种措施：装排气扇、装送风机和装新风换气扇（带热回收器）。这里提出的3种机械通风换气措施都能在一定程度上改善住宅室内空气的品质，但是无限制地排风或送风，会增加住宅建筑能耗和电力能耗，提高住宅建筑运行费用，如何有效改善室内空气质量并最大节约能耗成为当今急需解决的问题。2   送新风与住宅空气品质的相关实验  本文采用双向风机换气系统从室外引入新风，稀释室内污染物浓度，使之达到最佳室内空气品质，是一种改善室内空气品质的简便有效的措施。其换气量的多少，是改善空气质量程度和节约能耗的关键。因而，定量分析其相互关系是本实验的主要目的。双向换气系统实验研究 内容 如下，实验室简图见（图2-1）：该实验设备采用双向风机一台，对客厅进行送风，卫生间和厨房分别采用排风扇和排油烟机进行通风（排风扇和排油烟机暂不开启），考虑客厅的压力分布和稳定通风量，选择40~120m 3 /h三种风量进行实验。实验房屋的外窗和房门均关闭，房门门缝较小，房间的气密性较好。该实验只对实验室的客厅空气中的CO 2 浓度进行测定，通过对室内该种气体代表污染物的浓度测定来分析室内污染物浓度的变化规律，检验该方式对改善住宅空气品质的效果。该实验的测定仪器采用GXH-301B型红外线分析器，由表头指示出CO 2 的体积浓度（%）。采样点布置于室中间，采样点高度与人的呼吸带高度相一致，距地面为0.75~1.5m之间。实验室采用CO 2 气体发烟器，进行人工初始值的模拟（由于室内客厅中人的吸烟和其他活动，一夜之后室内的CO 2 浓度通常是室外的3~7倍），故实际模拟的CO 2 浓度初始值定为：0.20%~0.22%。实验的状态参数为：室内温度25.0℃~27.0℃，相对湿度在60%~68%之间，室外风速为2.7m/s，室内人数2人，作为CO 2 气体的主要发生源，早晨8点进入客厅，并开始测量数据。实验数据记录如下表：表2-1 实验室CO 2 浓度的日变化 单位：（%） 时间送风  8:00  9:00  10:00  11:00  12:00  13:00  14:00  15:00  16:00  备注   无  0.211  0.312  0.453  0.571  0.645  0.711  0.820  0.934  1.012  室内   0.036  0.038  0.036  0.035  0.035  0.036  0.036  0.035  0.035  室外   40m 3 /h  0.213  0.235  0.202  0.147  0.068  0.037  0.038  0.036  0.036  室内   0.035  0.036  0.034  0.033  0.034  0.036  0.037  0.035  0.036  室外   80m 3 /h  0.214  0.223  0.127  0.034  0.035  0.037  0.036  0.035  0.035  室内   0.035  0.037  0.035  0.033  0.034  0.037  0.035  0.034  0.035  室外   120m 3 /h  0.210  0.108  0.035  0.036  0.035  0.036  0.037  0.035  0.034  室内   0.034  0.035  0.034  0.034  0.035  0.036  0.036  0.034  0.034  室外      由表2-1可知，客厅室外CO 2 浓度在0.033%~0.038%之间，室内CO 2 浓度则在0.034%~1.012%之间，由图2-2，2-3和2-4可见，在不同的送风量下，室内CO 2 最初浓度均高于相应的室外CO 2 浓度，在送风一定时间后，室内CO 2 浓度与室外CO 2 浓度趋于一致。 由图2-5可以看出，送风工况的室内CO 2 浓度有明显的降低，且送风量愈大，效果愈明显。但是，最终的CO 2 浓度趋于相等, 都近似等于室外的CO 2 浓度。由稀释通风的原理，设房间内有一污染源，污染物的发生量为Q p (g/s), 房间的通风量为V V （m 3 /h）,即送入的清洁空气量，其污染物的浓度为C 0 (g/m 3 ), 送入房间的空气与室内产生的污染物充分混合，同时从房间向室外排出与通风量等量的空气及室内污染物的发生量，根据上述模型列出室内污染物浓度时间变化的全面通风微分方程。解此微分方程，得到全面通风稀释方程 ［  2  ］ ：（2-1）式中V r 为房间的容积，m 3 ，τ为通风时间，h。由表2-1和图2-5可以看出，V V =40 m 3 /h，在12时~13时，即τ=4~5 h , CO 2 浓度开始趋于稳定； V V =80 m 3 /h，在10时~11时，即τ=2~3 h，CO 2 浓度开始趋于稳定；V V =120 m 3 /h，在9时~10时，即τ=1~2h，CO 2 浓度开始趋于稳定。由此可以看出，当(V V /V r )τ≥4，可以认为室内CO 2 浓度已趋于稳定，在通风空调中常用“换气次数”的概念，它的定义为每小时的通风量与房间容积之比，单位为1/h（次/时），用n表示。式(V V /V r )τ≥4可写成nτ≥4，此时室内CO 2 浓度已趋于稳定。由此得出，换气次数愈大，稳定时间愈短。由式（2-1）得出，当τ→∞时，式（2-1）可写成：（2-2）式（2-2）表明，当经过相当长的时间后，室内CO 2 的浓度与室内的CO 2 的初始浓度C i 无关，为一定值。此时, 室内CO 2 的浓度与室外的CO 2 的浓度和室内CO 2 的发生量成正比，与通风量的大小成反比。3   结论  对于室内其它污染物（如甲醛和VOC等），如果假设其发生量为一定值Q p ，那么，通过送风最初可降低室内该污染物的浓度，但最终不能彻底降低其浓度，只是增大通风量可增加其降低的速度，且当nτ(换气次数与通风时间之积)≥4时，室内污染物浓度开始趋于稳定。并且，室外空气中含有该种污染物也会产生相应的 影响 。因此，要得到最佳室内空气品质，根本的 方法 是将污染物的发生量Q p 降为最小或为零，即在装修、装饰房间时，应采用符合国家控制标准的建材，在条件允许的条件下，多使用国际上称之为“生态建材”、“健康建材”和“环保建材”的材料。另外，在室外空气品质不佳时，应适当减少室外新风量的引入。参考  文献   1 GB 18580~18588-2001，GB 6566-2001《室内装饰装修材料有害物质限量标准》；GB50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》2 陆亚俊 马最良等《暖通空调》 中国 建筑 工业 出版社 2002..6