通风空调对室内空气品质的影响

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1、第2 5 卷第5 期 2 0 0 6 年 1 0月建 筑 热 能 通 风 空 调 B u i l d i n g E n e r g y p u t f o r w a r d . K e y w o r d s : c o n tr o l l e d i n d o o r e n v i r o n m e n t , i n d o o r a i r q u a l i ty ,c o n t a m i n a t i o n c o n tr o l , H V A C s y s t e m0 引言直至2 0 世纪6 0 年代中 期， 对非工业环境中的空 气品质及其健康问题研究

2、几乎无人涉足。 也许当时人 们还没有将健康问题与室内空气品质联系起来。 如今 人们的空气微污染意识很高， 也引起对空气品质研究 的重视。目 前室内空气品质问题已成为人们关注的热 点， 多学科研究如火如茶。 但如何采取适当的 措施来 改善室内空气品质， 减少由此产生的建筑病综合症 ( S ic k B u ild in g S y n d r o m e ) 始 终 是 暖 通 空 调 工 程 师 面 对 的问题。 一般来说， 改善室内空气品 质无非有以下三 种措施: 消除或控制污染; 提高通风空调稀释效 应; 室内空气自 净。当 然消除或控制室内污染是最有效、 最根本的解 决措施。 特别是控制

3、建筑装饰材料中 污染物的 释放量 似乎是最关键一环。 对此我国颁布了室内空气品质标准以及室内建筑装饰材料有害物限量的1 0 项标准， 就 是这条思路。其实这是一种非常理想化的控制思路， 事实上既不可能存在无污染的材料， 也不可能完全消 除室内 所有污染。 这会涉及到以下两个问题: 如何 确定污染散发量的上限值; 如何控制室内污染总量。目 前不可能从人的健康角度来确定污染种类与 上限控制值， 如从“ 致病、 致癌、 致畸” 来确定污染物， 那 又是过去控制空气污染的一套思路。如果标准确定的 污染散发量的上限值偏高， 失去控制意义， 或者说不可 能达到人们健康舒适的要求。 如果确定的上限值过低，

4、首先能否有合适技术规模化生产这种无污染材料， 其 次制造出这种无污染材料的生产成本与销售价格， 这 与我国的科学技术、 经济实力与社会消费水平有关。 世界上无论那一个工业国家标准的最终控制指标几 乎都是这些因素“ 协调” 的结果， 我国标准也是如此。 或者说我国标准可以控制高污染散发量的材料， 但却收稿日 期: 2 0 0 6 - 8 - 2 2 作 者 简介: 沈 晋明 ( 1 9 4 6 -) ， 男， 博士 ， 教 授 ， 博士 生 导 师; 上 海市四 平路1 2 3 9 号同 济 大 学暖 通空 调 研 究 所( 2 0 0 0 9 2 ) ; 0 2 1 - 6 5 9 8 8 3

5、 8 8 ; E - m a i l : j i m n in g _ s h e n 1 6 3 .c o m建 筑 热 能 通 风 空 调2 0 0 6 年无法控制低浓度污染的材料， 更无法控制一幢大楼中 采用大量的低浓度污染材料。 其产生的最终结果恰恰 是多种长期低浓度污染的综合作用， 而目 前出现的大 量室内空气品质问题就是这样形成的。采用空气自 净的方法虽然可以在一定程度上改 善空气品质， 但是对于人体生物散发物和挥发性有机 物( V O C ) 等室内主要污染物， 尤其是对低水平污染， 其去除效果是极为有限的。 另外低水平污染去除效率 也难以判别，自 净后的空气是不可能达到新风的程

6、 度。 美国A S H A R E 标准6 2 特别规定: 不允许用空气自 净器完全代替室外新鲜空气。看来目前改善室内空气品质最有效的手段似乎 是通风空调的稀释作用。的确通风是人们最原始、 最 有效、 最价廉的手段， 而引起室内空气品质问题， 诱发 建筑病综合症的重要原因之一往往是“ 不良 通风” 。深层次认识通风空调对室内空气品质的 负面影响通风的目的是将新鲜空气送人建筑物内， 将室内 产生的污染物稀释并排出室外， 以创造健康舒适的室 内环境。如果室外气候或室内发热与发湿使得室内状 态不能达到舒适状态时， 只能采用空调。为了节能空 调 不 得 不 采 用 最 小 新 风 量， 尽 管 近 年

7、 来 对 室 户空 气品 质十分重视， 付出了 很大的努力， 如加大送风量来改 善室内空气品质， 提高通风空调的稀释作用; 也有采 用各种净化产品与技术措施来提高送风的品质， 但实 际效果总是不尽人意。关键在于对通风空调自 身污染 对室内空气品质的负面影响却未引起人们深人认识 与足够重视。可以设想一下， 如果能开窗进行了良好的自 然通 风， 室内就不存在空气品质问题。为什么一开空调问 题就出现了， 哪怕系统有合格的新风!反过来说如果 空调送风也像开窗的自 然风一样岂不一切空气品质 问题都解决了。问题出在何处?问题就在于空调系统 被污染了。诚然近年来国内有大量文献报道空调通风系统 的自 身污染，

8、 已经认识到空调系统容易积尘， 冷却去 湿盘管， 冷凝水盘与排水水封容易积水， 在空调箱和 管道内 表面可能结露， 长期使用空气过滤器表面可能 受潮等等， 系统中的积尘与积水均为微生物不断定植 和繁殖创造条件， 一旦条件成熟就会出现微生物污 染， 被我们定义为“ 二次污染” 。 而且大量文献报道目 前我国空调系统污染现状的普遍性与严重性今人震J凉， 经过这几年努力， 风管清洗也提到我国的议事日 程 上来， 空调系统管理也有了相应的规范。似乎问题已 经解决， 但是空调系统自 身污染的深层次问题并没有 被人们完全认识。随着管理与清洗工作的加强， 空调系统内严重积 尘问题可以解决。近年来国外大量文献

9、却报道了湿度 控制与室内空气品质问题。并证实室内空气的生物性 污染， 如病毒、 细菌和放线菌、 真菌、 微生物体成分、 植 物体碎片、 原虫和昆虫碎片和排泄物、 细胞产物和蛋白 质等， 绝大多数来自 于空调系统污染和室内湿度失控。 不适宜的空调怎么会使室内致病致敏因子大增， 导致 室内空气品质下降， 甚至导致室内生物性污染。目 前 国外空调通风系统的生物污染问题日 趋突显出来， 已 成为影响I A Q主要因 素。 这是否给我们有所启示?由于空调是十分耗能的产业， 自 发明至今一直以 节能为首要任务， 无论部件制造还是系统设计千方百 计提高热湿交换效率， 降低能耗。 几乎没有防范微生 物污染的措

10、施。尽管空调的水喷淋的热湿交换性能与 效率几乎无可比 拟， 但考虑到会产生微生物污染， 不得 不放弃。 现在为了提高冷却去湿盘管的效率， 加大了 空气侧翅片的面积， 并在翅片上打皱与开窗口， 破坏翅 片表面层流层以强化换热。 为保证盘管表面风速均匀、 热湿交换充分， 常将盘管处于机组负压段， 这就带来凝 水盘排水问题， 只有依靠水封才能保证在负压段排出 冷凝水， 一旦水封做了不好， 空调机组就容易积水。空 调机组通过盘管表面的风速较高， 加上翅片加工时表 面的油渍， 使得翅片表面的冷凝形成的微小水滴易被 带走， 尽管有挡水板， 但带水量也不少， 造成下游空气 过滤器受潮。 可以说空调系统自 身

11、结构到处可以积尘、 积水， 一旦条件成熟， 微生物污染是难免的， 或者说从 深层次讲微生物污染隐患自 空调机发明以来就存在 了， 难以消除。事实上我国空调机组微生物污染是普 遍存在的， 如没有发生严重积尘与霉变， 一般不予重 视。实际上对空调系统中微生物繁殖所释放气态代谢 物污染绝不能掉以轻心， 异味或多种V O C就是其繁 殖的代谢产物。可以知道空调系统中新风品质是稀释 室内污染的关键， 如果新风被空调系统污染， 混杂了 微 生物代谢产生异味或V O C就会变味， 丧失了稀释的 效应， 甚至变成了污染源。 这就是为什么系统新风量 增加了， 对室内空气品质改善作用效果不大的原因。在国内一谈到微

12、生物污染往往将与致病联系起 来， 如军团病等等。 但微生物污染对人的致敏作用与 致病作用同等重要， 实际上在室内空气品质领域中应 更为重视致敏作用， 致敏影响人群的范围与危害程度第2 5 卷第5 期沈晋明等: 通风空调对室内空气品质的影响远大于致病作用。当系统发生二次污染， 微生物繁殖 所释放代谢物可分为颗粒和气态污染物。 其颗粒物可 能是致病菌， 但绝大多数是过敏原， 可诱发呼吸道粘 膜刺激、 支气管炎和慢性呼吸障碍、 过敏性鼻炎和哮 喘、 过敏性肺炎、 呼吸道传染病感染等疾病。 这些疾病 的症状与由室内空气品质诱发的 “ 建筑病综合症” 雷 同。另外水加湿器及其电极加湿器的存水容器等引起

13、室内人员发热也常有报道。现在国外过敏的人群日 益 趋多， 消除室内空气中的过敏原已成为当今重大公共 卫生难题。我国儿童的哮喘发病率也一直上升， 我国 医学界对普通空调环境中的生物性污染因子研究越 来越重视。可见人们本来期望通风空调可以有效改善室内 空气品质， 现在却使人痛心地认识到空调系统自 身的 污染已成为改善室内空气品质的关键因素。即使是空 调系统的低水平污染， 也足以使新风变味， 大大降低 了新风的稀释效应。空调对室内空气品质是把双刃 剑， 既有有利的一面， 又有不利的一面。而负面的影响 很容易掩盖其正面作用， 使正面作用黯然。甚至可以 说通风空调的作用如果能首先消除其自身的负面影 响，

14、 这已是对室内空气品质的最大的贡献。只有在这 前提下才能提及其正面的 稀释 效应。 这侧午 对暖通空 调的嘲讽， 但这也是暖通空调专业人士不得不承认的 残酷事实。含尘量过大会直接影响室内人员对室内空气品质的 接受程度。国外的一项调查表明当室内含尘浓度从 0 .2 3 m g W - 0 .3 8 m g / m 降为0 . 1 m g / m 一 0 . 1 5 m g / m 时， 室内 感到有污染的 人数从9 0 % 降到了1 0 % 。 可见 室内含尘浓度 加 士 室内空气品质可接受程度有着直接 的影响。为了确保新风品质， 有必要利用新风年龄和新风 途径污染的概念来对新风流经空调系统的过

15、程加以 分析。 应将新风从进人系统到最终供室内 人员呼吸的 整个过程分为两个阶段分别加以控制。第一个阶段是 新风从新风口到室内送风口， 对该过程的控制主要体 现为新风口的选取， 新风的过滤处理， 新风系统的入室 方式等问题。第二个阶段是新风从送人室内到最终供 室内人员呼吸， 对该过程的控制主要体现为合理的控 制室内气流组织形式， 以保证呼吸区内空气年龄最小， 新风品质最高。因此采用新风独立处理( 或预处理) ， 尽量减小系 统对新风的污染。在设计空调系统时， 应尽量缩短新 风输送途径， 尽量使新风直接人室， 是十分必要的。2 有效发挥通风空调对室内空气品质的正面作用对室内 环境控制来说人的健康

16、是永恒的主题， 当 空调转向以提高室内空气品质为目 标， 暖通空调工程 师不得不面临许多新的挑战。 特别是如何消除通风空 调对室内空气品质的负面影响， 有效发挥其正面作用 有许多文章可做。2 . 1 最大程度保持新风原有品质有效发挥通风空调系统的正面作用， 就要强调新 风对室内污染稀释的重要作用， 强调新风对改善室内 空气品 质有着其它措施不可替代的 效果。 要求对新风 进行处理时， 应尽量保持新风原有的品质和 气味。影响“ 可接受室内空气品质” 的最主要因素是异 味、 尘埃、 微生物污染。 传统空调系统的 新风过滤只采 用粗效过滤器， 而我国大气尘浓度是国外发达国家 2 - 3 倍。 要 使室内 可吸人 颗粒物达到0 . 1 5 m g / m ， 单 靠通风是不行的， 必须采用良 好空气过滤器。 送风中2 .2消除空调机组污染有效发挥通风空调系统的正面作用， 就要强调消 除空调机组污染。系统中换热器( 盘管) 是影响室内空 气品质的潜在污染源， 也是微生物气溶胶的发生源。 许多空调系统由于空气过滤器效率较低， 普遍存在盘 管积灰等情况; 即使使用