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国内外非工业建筑室内空气品质研究方法

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引言  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。另一方面,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,出现了各种症候,被统称为病态建筑综合症(SBS)。在1976年发生了一起军团病事件,引起了有关国际组织、政府部门以及科学技术界的高度重视。世界卫生组织首先于1979年召开了室内空气品质与健康国际会议,1984年和1986年由欧洲共同体和ASHRAE分别召开了IAQ会议。1991年ASHRAE与国际建筑研究学会(CIB)联合举办了首次健康建筑与IAQ国际会议(Healthy Building/IAQ’91),到1997年又召开了第3次同样的会议。此前,各种小型IAQ会议几乎每年都有。就建筑与IAQ联合举办会议,更有利于交流和解决问题,与会人员有建筑师、房产业主、建筑材料制造专家、暖通空调专家、卫生学家、管理及政府部门人员等。1997年10月在华盛顿召开的这次国际会议目的是为了获取信息,使有关与会人员对IAQ和SBS在各类非工业建筑中的状况有所了解,也是为居住者提供实现安全、健康和舒适环境的途径与方法。会议将建筑按功能分为学校建筑、办公建筑、公共建筑和住宅等4类。将全球按气候划分为8个气候区,北京和纽约、柏林等属于多雨的、冬季气温低于0 ℃、夏季温度高于22 ℃的第4区。考虑IAQ问题是全球性的,按地区的局部解决是可能的。会议发表了来自39个国家的287篇论文,交流了各类建筑中空气品质恶化对人体健康的危害,室内空气污染源散发有害物质的机理及其发散量的计算方法,空调系统对送入空气的污染,减少污染和改善空气品质的方法等研究成果。   可以认为,从全球看室内空气品质的研究正向深度和广度两个方向发展着。 2 室内空气品质恶化在各类建筑中的危害 2.1 在学校建筑中(教室为典型代表)多篇文章认为室内新风量不足,CO2浓度过高,有的超过2 500×10-6 。挥发性有机化合物(VOC)、呼吸性灰尘和细菌也污染了室内空气。在这方面美国明尼苏达大学、伯克利加州大学劳伦斯实验室有《建筑因素对学校建筑IAQ影响》的论文。美国国家职业安全与卫生研究所NIOSH(National Institute for Occupational Safety and Health)对上千所学校(中、小学为主)调查评估的77份报告中有49份列出了一个以上与综合症有关的建筑因素,其中主要是室内污染源问题、通风相关问题、建筑围护结构以及暖通空调设备系统疏于维护和清理问题,造成IAQ的恶化,导致普遍存在于学校的过敏和哮喘等症状。   过敏症患者在美国有5 000万人,占总人口,哮喘患者有3 000万。在瑞典每10个在学儿童就有4个过敏患者。哮喘与过敏是紧密联系着的,美国人很多是在儿童时期就患哮喘,在学校因慢性病请假者哮喘为首位。90年代初美国在哮喘病上花费6.2亿美元。瑞典报名参军人员中许多由于哮喘而被拒绝入伍或参军后又退伍。东西德统一前,东德哮喘者远低于西德,而统一后二者拉平了。说明社会经济文化背景与此有关。应该指出,国外建筑中尤其是住宅公寓中,室内多铺有全室性地毯,贴地一侧与水泥或其它材料的地板胶粘起来而固定,易于蓄积灰尘,毯下滋生一种小虫称为尘螨(dust mite),此物能引发哮喘。此外,国外多养宠物,极易传播各类病症,这是一种文化背景,实际是一种陋习。瑞典现已向社会提出劝告,动员在室内不养宠物,采用活动地毯等。目的就是为预防儿童过敏。 2.2 在公共建筑与办公建筑中普遍存在的症状是头痛、胸闷、神经衰弱与恶心,特别是眼炎与鼻炎等。这些症状大部分起因于过敏。这类建筑中主要是围护结构表层装修材料和办公用具(如计算机、复印机等)散发的VOC蒸气,NOx和COx,甲醛与细菌以及呼吸性灰尘和其他悬浮微粒等等污染了空气,使室内的有机物质浓度可高达室外的几倍。至于肺病、肺炎主要是由潮湿所引发,这与建筑外壳漏水使室内受潮有关,室内常处于相对湿度为70%以上时即可滋生细菌。此外空气处理设备湿表面或积水容器中也容易滋生细菌、真菌和生物污染物,这些污染物是不易消散和稀释的,致使室内污染程度有时可高出允许上限的2~5倍,尽管相当部分的污染浓度是低的,但同时存在的污染物种类很多,由于人员是受到综合作用和长期影响,许多人患病是必不可免。此次会议论文中也涉及相当数量的现场实测。美国在1994~1996年间在16个城市中随机抽取了41幢公共或私人办公楼,进行了VOC的检测,在其有机化合物中有50种不同的物质,其中乙醇、丙酮和2-丙烷3种最大平均浓度为79,48和30 mg/m3,各自最大浓度为300,240和570 mg/m3。日本在不同城市8幢办公楼中选取16个房间测量VOC的结果是,单项VOC值低于世界卫生组织(WHO)规定的300 mg/m3,而综合值TVOC10之值在许多情况下大于300 mg/m3。发现在日间14∶00和19∶00出现最高值,可达800和850 mg/m3,而在夜间则在400 mg/m3以下。节假日较平稳,在400 mg/m3左右,说明有工作人员在内时也散发了有害物质。 2.3 对居住建筑进行了大量调查,东欧、北欧和日本都有多篇论文,研究了有害物质的发生及其发散规律。他们多是选择公寓式住宅为研究对象进行测定分析。有的测定了氡物质的散发,其中罗马尼亚在两种房屋中作了对比测试,在单独独立房屋中年平均浓度为45~2 000 Bq/m3,在集合公寓中为30~240 Bq/m3,浓度超过室外5~18倍。众所周知,氡是致癌物质。日本分别在公寓住宅中详测了甲醛和VOC的散发规律和浓度,在无人住的房子里甲醛浓度是216×10-9 ,在有人房间是118×10-9③(该值低是由于通风)。其值均高于世界卫生组织之规定,随着房屋寿命的增加,发散浓度衰减,冬季浓度低于夏季。TVOC(指各种VOC的总和)这一浓度测定综合值也高于世界卫生组织的规定。需要指出的是,大部分公寓住房房间空气污染都是来自建筑本身围护结构、装饰材料和固定的全室地毯以及宠物,后者的情况在较发达国家的住宅中相当普遍。如前所述,住宅对儿童过敏和哮喘的威胁与学校相差不多。   值得注意的是,美国加州大学环境健康学科的K.R.Smith曾对包括中国在内的发展中国家的民居环境进行了调查分析,认为世界上最大的空气污染是这些国家民居中采用木柴、薪柴和煤在灶坑和火炉中不完全燃烧发出的烟气,其中所含氧化碳、碳氢化合物、苯及呼吸性微粒,对健康影响巨大,死亡率占全球6%。美国环保局、美国Tulsa大学环境研究所S.R. Shaughnessy等人与中国卫生部合作在我国甘肃调查了25座窑洞建筑的室内空气质量,从室内炊灶和火炕中发散的烟气中所含碳氢化合物、氡、苯以及丁二烯,均是致癌物质。其浓度可达10 mg/m3,相当于健康标准的10倍到100倍。在9个居室中呼吸性微尘PM10(指粒径小于10 μm的微尘)的浓度为1 264 mg/m3,室外PM10是177 mg/m3。而美国环保局(EPA)规定的PM10年平均为50 mg/m3,24 h平均为150 mg/m3。结论是中国不少的乡村区域存在肺癌危险。 3 建筑因素作为室内空气污染源的研究 3.1 室内污染源   普遍认为室内空气污染源不外乎4个方面:①建筑围护结构及其表层材料,②室外环境,③室内人员数量及其活动情况,④暖通空调设备及系统。关于建筑结构表层材料有害物质的发散机理、散发规律、定量计算方法以及测量技术和控制方法等已有一些新探讨和研究成果,其中有《从木材和以木为基础的产品中散发VOC的研究》、《合成建筑材料散发有害物质的计算模型》、《从家具和表层木材产生的VOC散发量的确定和限制过程》等等,包括德国、英国、美国、加拿大和芬兰等都有论文。笔者以为只要对各种材料散发有害物的机理、发散过程的特性有进一步了解就能在设计中进行选择和控制。有些有害物挥发量与温度有关,有些随时间的推移衰减很快或是较慢,有些有害气体有可能用某些植物置于室内而加以吸收。这些研究的深入发展将有利于室内空气污染的减少和精确计算。 3.2 室外环境的影响   室外环境与室内是有联系的,室外的环境污染必定影响室内,室外空气在没有工业污染的情况下主要受交通车辆散发的VOC气体影响,交通车辆散发的VOC量与车型、车龄、车速、燃料与燃烧条件以及发散规则有关。巴西有一篇文章专门研究了VOC挥发物的垂直分布,认为建筑的一层受室外影响较大,但无论室内室外,总是离地面愈高VOC含量愈少。经对在美国7个城市大气中碳氢化合物的研究,一致认为室内的一系列污染源造成的TVOC浓度总是高于室外。例如巴西的里约热内卢城室内平均TVOC浓度为304.3~1 679.9 mg/m3,而室外则为22~643.2 mg/m3。该城市代表性建筑中TVOC浓度均高于世界卫生组织(WHO)规定值300 mg/m3。 3.3 空调系统往往成为入室空气的污染源   美国国家职业安全与卫生研究所(NIOSH)曾评估过,529个建筑存在空气质量问题。其中280座建筑物通风不合格,占调查总数的53%,而建材污染仅为21座占4%,可见空调系统对室内空气的污染充当了重要角色,这就完全违背了设置空调的目的。   美国明尼苏达大学和加州伯克利大学劳伦斯实验室论文指出NIOSH对上千所学校调查评估的49份报告得出了如下结论:   新风量不足        84%   建筑围护结构漏水     57%   空气分布无效       45%   HVAC的维护不良      39%   新风入口位置不当     20%   送风风道和空气处理机脏污 18%   过滤器效率低下      22%   冷凝水排放不利      12% 其中最严重的问题是新风量不够。   赫尔辛基大学对空气处理机和空调系统做了认真的实验测定,采用的实验方法是严格的,结果指出,几乎所有组成构件都是污染源和臭味源。其中包括过滤器、盘管、热回收器、风机和消声器,各组成构件的恶化作用并不相同,其中最严重是过滤器(纤维型),污染的主要原因是油、尘和污表面,新过滤器也可能同样发生气味,有的构件可能在生产过程中就被灰尘或油污染了。   此外多篇文章揭示了由于空调系统维护不良发生的空气污染问题,有的学校的空调系统使用了15年未曾检修和清理过,导致盘管积垢,空气处理机内细菌和微生物丛生。一个教室热泵系统风机反转,结果教室内没有新风,CO2浓度超过2 500×10-6。这种实例还相当多。此外有一份空调设计本身很有些问题,却被不断转手采用,结果是谬种流传。 4 改善室内空气质量方面的措施   概括起来有3方面,一是建筑设计与施工特别是表层材料的选用如何完善,二是保证足够新风量和加强新风与回风的过滤,三是切实保证空调系统的正确设计和严格的运行管理和维护。国外已提出一些规定细则如下。 4.1 瑞典斯德哥尔摩市环境与健康保护部提出了健康建筑的实施计划,其中提到:在房屋建造和取材时必需选用坚固耐久而不放散有害物质的材料,不得采用热带木材,围护结构和材料必须防水隔潮。对通风空调提出规定如下:   ① 建筑必须很好保温,并保证良好的气密性;  ② 设计时必须考虑南向开窗以获取能量;  ③ 避免冷表面,不渗风;  ④ 尽可能在北向取入新风;  ⑤ 外部污染决定新风入口位置;  ⑥ 适当的换气量和回风量,空气直送到人;  ⑦ 应有再分配入室空气的可能性,特别是夜间送到卧室;  ⑧ 必须避免在风道中滋生微生物并且有清扫的可能;  ⑨ 使住户易于明了如何实现和保持清洁通风。  此外也有一些人提出健康建筑应该达到的目标为:  ① 最少的悬浮微粒和生物污染;  ② 控制室内相对湿度水平;  ③ 最少的渗风量(渗入和渗出);  ④ 减少VOC的挥发;  ⑤ 提高能量利用效率和资源利用效率;  ⑥ 为居住者提供对通风的控制。  芬兰对公寓建筑提出了良好室内气候标准,是经芬兰“室内空气质量和室内气候学会”提出并经有关高校和研究所共同完善的文件,虽非政府法规,但已作为业主、设计者、施工者、设备厂家和供应材料的厂家应遵循的依据,见下文。 芬兰良好室内气候标准室内气候规定值(SI) 房间温度/℃  21~22(冬)  22~25(夏) 空气流速/m/s  <0.1(冬)  <0.15(夏) 相对湿度/%  25~45(冬)  30~60(夏) HVAC设备A声级 噪声/dB <25 换气次数/h-1 >0.8 散发物 氨/mg/m3 <0.02 甲醛/mg/m3 <0.03 全部挥发性有机化合物/mg/m3 <0.2 气味强度/decipol <2 CO2/mg/m3 <1 800 全部悬浮微粒 /mg/m3 <0.06 散发物(表层材料的必要条件)(M1) 全部挥发性有机化合物/mg/(m2.h) <0.2 甲醛/mg/(m2.h) <0.05 氨/mg/(m2.h) <0.03 致癌混合物/mg/(m2.h) <0.005 不满意气味/% <15   上述规定是相当严格的,这就要求各项技术具有高水平和各工种工程质量的严格把关。 4.2 关于新风量   在许多IAQ的调查结论中都提到新风量供应不足。有的在学校空调系统改造中加大了新风量(赫尔辛基大学),这自然有利于改善空气品质。实际上在ASHRAE修订的62-1989标准中新风量已经是按人体要求和稀释室内污染所需这两部分确定的。问题是由于入室新风往往因受空调系统污染而质量变坏,在这种情况下即使增加新风量也难以改善室内空气品质。另外,由于送入空气中混有相当比例的回风,而一般过滤器又难以清除回风中所含低浓度VOC气体和细菌等,从这一角度看,减少回风加大新风量甚至采用全新风系统,当可更有利于改善IAQ。加拿大的C-2000计划即准备开发带有全热交换器的大温差全新风空调系统,这是值得重视的。   荷兰目前就有人主张不用密闭窗加空调系统,而改用活动窗和机械通风系统(认为按荷兰气候条件可以不用空调,其实也有道理),其目的是便于个人调节室外进风量,认为新风质量优于室内空气。关于这一作法尚在争论着。 4.3 空气过滤技术的新发展   目前通用的空气过滤器只是过滤灰尘,还不具备清除有害气体和细菌的功能。可是无论室内外空气都含有VOC气体和细菌类,当前分离低浓度的气体污染物质和细菌是国际上至为关心的问题,这对改善室内空气品质至为重要。目前日本已经开发了一种清除细菌的活性碳过滤和粒子分离过滤器,它可以吸收VOC物质。不过吸收剂作用期限短,维持费用高,而且目前还缺乏可利用的吸收剂能够分离所有气体混合物。所以日本还有人提出一种新的过滤技术,它是利用气—粒转换依靠光辐射和催化剂相结合的作用,来分离NOx和苯蒸气。可以将城市大气净化成新鲜空气。NOx和苯的分离效率随着苯的初始浓度的增加而降低,当NOx初浓度增加时,清除苯的效率降低而分离NOx的效率则增加,现在前一种过滤器已形成产品。 5 感想和几点看法   综上可见,国外对IAQ问题是十分重视和认真对待的,在1997年这次会议的合作发起者中就列入了美国国务院和环保局以及能源部。由于IAQ问题涉及面广,比较复杂,还看不出在理论和实践上的重大突破,但总体上的调查实践和深入的单项研究所共同取得的成果是巨大的。限于笔者了解肤浅,报道的内容不一定全面和准确,简介而已。下面再谈几点看法。   ① 我国对室内空气品质的注意已经开始了,有些同行已经发表过不少文章,开展了实践活动,取得了成绩,但从总体看关注和宣传的力度还远不够。广大建筑工作者和暖通工作者对于建筑因素包括空调系统对室内空气的污染及其危害,恐怕尚缺乏了解和重视。至于建筑病态综合症(SBS)在我国情况如何呢 我国目前设置中央空调、门窗密闭的建筑虽还不多,但随着经济的发展必会日益增加。随着生活水平的提高和观念的变化,室内装修已司空见惯,铺全室地毯和养宠物者也已不乏其人,建筑因素对空气的污染威胁是在增加着,这就是SBS的祸源之一。至于在某些现代化办公大楼、百货商场、计算机房中SBS症状早就有所表现。笔者1984年在成都所接触的四川省计算中心和青城山某大型计算机房的工作人员就有相当数量患有头昏、胸闷、恶心和神经衰弱等症。计算中心认为新风量不够,经检测每人约合70~100 m3/h,显然是足够的,说明那里的情况是确实的SBS。  我国西北和东北地区广大农村民居的火炕、火炉和灶房所散发的污染物也是亟待解决的,当然那首先是改善器具、提高燃烧效率的问题。但是不容忽视,不能只作为外国人的调查研究对象。   ② 建筑与暖通人员需要转变观念,建立新意识,在设计伊始就要慎选材料,考虑建筑污染因素,建立卫生空调观点,改变对空气的单一热湿处理,加入生物化学处理,积极开发新技术和新产品。在设计中考虑送风实效,采用缩短送风风管和通风效率高、新风接近人的气流组织形式。   ③ 最好是组织人力进行现场实测,检测空调系统对空气的污染状况,检测室内建筑装修材料和器具设备放散的有害物质及其对室内空气的污染。这当然要争取有关部门专业的配合,还要争取环卫部门、卫生保健部门等的支持。   ④ 建议暖通空调设计规范中有关章节条文进行必要的修改、增删。   ⑤ 空调系统的运行维护管理工作至关重要,必须保证系统内部的定期清理,避免污染送风气流。对此应制定管理和运行维护法规,督促执行。 作者简介:马仁民,男,1928年11月生,大学,教授 710055 西安建筑科技大学环境工程系 (029) 5525170 参考文献 1 Bascom B. Indoor air quality in school. 2 Bjorkroth M, Torkki A, Seppanen O. Components of the air handling unit and air quality. 3 Angell W J, Daisey J. Building factors associated with school indoor air quality problems: a perspective. 4 Beary David W. Indoor air quality and HVAC system. Liewis Pub, 1993. 5 Koichi Ikeda, Hirosi Kimira, et al. Indoor air quality measurements in Japanese apartments houses. Part I Formaldehyde Concentration measurement. 6 Hirosi Kimira, Koichi Ikeda, et al. Indoor air quality measurements in Japanes apartments houses. Part Ⅱ, VOC measurement. 7 G E Hadwen, J F McCarthy, et al. Volatile organic compound concentrations in 41 office buildings in the continental United States. 8 Masanori Fujii, Susumu Yonetsu. Measurement of office VOC concentration in Japan. 9 Leila, Brickss, et al. Vertical distribution of volatile organic compounds in the indoor commercial building environment. 10 K J Helsing, B L Cohen. Residential radon levels in Washington country, MD. 11 Hana Drahonovska, Petr Cajdos. Indoor air pollution in dwellings. 12 K R Smith. Household air pollution in developing countries: peril and prevention. 13 B Ligman, R Shaughnessy, et al. Indoor air pollution characterization of underground dwellings in China. 14 R J Shaughnessy, B Ligman, et al. Exploratory survey of combustion-related particle concentrations in cave dwellings in China. 15 Mocsy, I Humyadi, K Simon, C A Vasarhelyi. First approach for air indoor radon map in the city of Cluj, Romana. 16 Morimoto M, Kawait. The ventilation air filter system for improving indoor air quality. 17 Tamura M. Removal of NOx and benzene vapor using phototechnical reaction and catalyst. 18 Stephen R Klossner. The development and implementation of health house performance standards for homes in all climates. 19 M Tuomainen, et al. Practical aspects of design and construction of a block of flats with good indoor air climate. 20 Roger Corner. Healthy building project. 注:以上参考文献除4外全部刊于Healthy Building/IAQ 97论文集。

发布者:admin 发布日期:2006-05-16 16:37

 

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