空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響摘要：近年來(lái)，隨著人民生活水平提高，室內(nèi)空氣品質(zhì)越來(lái)越受到人們的重視。很多國(guó)內(nèi)外專家都開始研究如何創(chuàng)造健康建筑，避免病態(tài)建筑的產(chǎn)生。影響室內(nèi)空氣品質(zhì)的因素很多，本文主要從民用建筑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，探討如何防止病態(tài)建筑產(chǎn)生，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)，從而使人們享受舒適現(xiàn)代生活的同時(shí)，不會(huì)被病態(tài)建筑綜合癥侵?jǐn)_。文章在新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)、新風(fēng)處理和新風(fēng)質(zhì)量、空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況及節(jié)能措施等方面展開了討論，指出空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響。筆者迫切希望廣大設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)預(yù)防病態(tài)建筑的意識(shí)，及時(shí)參考國(guó)內(nèi)外新技術(shù)研究資料，結(jié)合實(shí)際工程，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而為提高室內(nèi)空氣品質(zhì)打下良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵字：空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)空氣品質(zhì)新風(fēng)質(zhì)量二次污染新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)新風(fēng)處理和新風(fēng)質(zhì)量氣流組織運(yùn)行工況節(jié)能措施新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)

新風(fēng)對(duì)于提高室內(nèi)空氣品質(zhì)有非常積極的作用，它可以稀釋和帶走在室內(nèi)產(chǎn)生的污染物。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)62-1999給出的可接受室內(nèi)空氣品質(zhì)(AcceptableIndoorAirQuality)定義為室內(nèi)已知的污染物沒(méi)有達(dá)到權(quán)威機(jī)構(gòu)所確定的有害濃度,處于該空氣中的絕大多數(shù)人員(≥80%)沒(méi)有感到不滿意[2]。它的定義包括了主、客觀評(píng)價(jià)兩個(gè)方面，比較適合我國(guó)國(guó)情。該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，由于人們對(duì)絕大多數(shù)氣味適應(yīng)很快,所以最小通風(fēng)量的確定是依據(jù)已適應(yīng)者(室內(nèi)人員)而不是未適應(yīng)者(來(lái)訪者)。按照現(xiàn)行規(guī)范，空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量的標(biāo)準(zhǔn)是取人員最小新風(fēng)量和維持房間正壓所需新風(fēng)量中的較大值，并不應(yīng)小于總送風(fēng)量的10%[3]。關(guān)于人員新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)不徑相同。美國(guó)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)62-1999給出了不同建筑物中人員新風(fēng)量的標(biāo)準(zhǔn)，比以前版本提高了很多。例如辦公室人員新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)為36m3/h.p，人員最大密度為14.3m2/人（7人/100m2）。北京市建筑設(shè)計(jì)院設(shè)備專業(yè)技術(shù)措施中，普通辦公室人員新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)為25m3/h.p，按照國(guó)內(nèi)辦公室人員密度大約為6～10m2/人（10～16人/100m2）。有文獻(xiàn)提出人員新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為33～42m3/h.p。文獻(xiàn)[4]實(shí)測(cè)了7幢辦公樓的新風(fēng)量發(fā)現(xiàn)，人員數(shù)量波動(dòng)性比較大，所以人均新風(fēng)量差別比較大。但是按面積平均卻相差不大，新風(fēng)量實(shí)測(cè)值為2.2～3.92m3/h.m2。實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，就目前我國(guó)辦公室人員密度來(lái)講，維持房間正壓所需新風(fēng)量一般小于人員最小新風(fēng)量，筆者認(rèn)為新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為25～30m3/h.p（2.5～5m3/h.m2）。因?yàn)槭覂?nèi)人員的數(shù)量難以估計(jì)準(zhǔn)確，所以筆者認(rèn)為制定新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)該參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)建筑物功能，給出新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也要給出人員密度指標(biāo)。許多專家提出應(yīng)該考慮建筑污染，通風(fēng)量應(yīng)為人員和消除室內(nèi)污染兩部分之和。但室內(nèi)污染程度難以估計(jì)，所以新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)如何修改，目前尚無(wú)定論。新風(fēng)量不是越大越好，有文獻(xiàn)認(rèn)為新風(fēng)量從25%到100%，對(duì)病態(tài)建筑綜合癥而言并沒(méi)有什么區(qū)別，所以提高新風(fēng)量的同時(shí)，要注重新風(fēng)的處理與品質(zhì)。新風(fēng)處理與新風(fēng)質(zhì)量

室外空氣首先要經(jīng)過(guò)濾除塵，然后再通過(guò)加熱或冷卻等手段，達(dá)到所需參數(shù)。新風(fēng)過(guò)濾對(duì)維護(hù)室內(nèi)空氣品質(zhì)極為重要。一般空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置兩級(jí)過(guò)濾，第一級(jí)過(guò)濾采用效率30%的粗效過(guò)濾器，第二級(jí)過(guò)濾采用效率為65%～85%的中效過(guò)濾器。對(duì)于凈化空調(diào)機(jī)組，應(yīng)采用三級(jí)過(guò)濾，除初中效過(guò)濾器外，還要增加亞高效過(guò)濾器。需要指出的是，目前新風(fēng)過(guò)濾主要考慮室外顆粒污染物的除去,而室內(nèi)空氣品質(zhì)涉及到的除室外固體污染物外,還有室外氣態(tài)污染物。因此,新風(fēng)處理還必須考慮室外氣體污染物的過(guò)濾和吸附,從而使新風(fēng)質(zhì)量達(dá)到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)。能，對(duì)各種無(wú)機(jī)物和有機(jī)化合物都能有效吸附，特別適用于低濃度物質(zhì)的吸附。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在回風(fēng)管道中安裝具有吸附ＶＯＣ功能的活性碳過(guò)濾器，降低VOC濃度。在空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)根據(jù)季節(jié)變化，調(diào)節(jié)新風(fēng)量大小，夏、冬季保證最小新風(fēng)量，過(guò)渡季盡量使用全新風(fēng)。必須指出的是,在變風(fēng)量系統(tǒng)VAV(VariableAirVolume)中，應(yīng)該注意變風(fēng)量控制過(guò)程中，采取措施保證新風(fēng)量至少為設(shè)計(jì)值的90%以上。對(duì)于雙風(fēng)機(jī)組合式空調(diào)機(jī)組，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意送、回風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的匹配，使機(jī)組風(fēng)壓零點(diǎn)達(dá)到預(yù)定點(diǎn)。否則，如果回風(fēng)機(jī)風(fēng)壓過(guò)高，新風(fēng)、排風(fēng)段成為正壓，新風(fēng)就很難進(jìn)來(lái)。如將送風(fēng)機(jī)段和回風(fēng)機(jī)段脫開布置，采用平行或垂直重疊布置，用新、回、排風(fēng)管道及風(fēng)閥在機(jī)外連接等形式，可以解決問(wèn)題。對(duì)空調(diào)設(shè)計(jì)工程師來(lái)講，還應(yīng)注意噪音對(duì)室內(nèi)IAQ的影響?？照{(diào)系統(tǒng)的噪音大致有設(shè)備噪音、振動(dòng)噪音、配件噪音等。設(shè)備噪音是由冷水機(jī)組、水泵、風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)等設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生。選購(gòu)產(chǎn)品時(shí)可選擇質(zhì)量好、低噪音的名牌產(chǎn)品，基礎(chǔ)及支架處做減振處理。與設(shè)備連接的水管、風(fēng)管應(yīng)安裝相應(yīng)的軟接頭，以免發(fā)生共振，產(chǎn)生噪音。在施工安裝過(guò)程中，風(fēng)管應(yīng)注意制作安裝質(zhì)量，風(fēng)管彎頭弧度應(yīng)夠大并裝設(shè)導(dǎo)流片等。穿墻穿樓板的管道應(yīng)安裝套管，套管與管道之間進(jìn)行消聲處理，在建筑物伸縮縫處安裝長(zhǎng)度大于縫寬的軟接頭和帆布軟接等。水管設(shè)計(jì)中應(yīng)注意減少?gòu)濐^數(shù)量，減少急彎，管道變徑應(yīng)緩和，系統(tǒng)高點(diǎn)應(yīng)注意安裝排氣閥等。配件設(shè)計(jì)上應(yīng)選擇消聲型的，如止回閥可采用緩閉消聲止回閥，送回風(fēng)口采用固定百葉或消聲百葉等。筆者迫切地希望廣大設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)病態(tài)建筑意識(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，從根本上杜絕病態(tài)建筑產(chǎn)生。建議我國(guó)應(yīng)盡快制定有關(guān)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)清洗消毒的法規(guī),以便有法可依,盡可能地降低通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)本身對(duì)IAQ的污染。節(jié)能措施

由于新風(fēng)對(duì)室內(nèi)IAQ的積極作用，所以今后的發(fā)展趨勢(shì)將增大系統(tǒng)的新風(fēng)比，為了減輕或消除相應(yīng)的額外負(fù)荷，可以采用全熱交換、低溫水、閉式單環(huán)路熱回收再熱系統(tǒng)等新風(fēng)預(yù)處理技術(shù)，并與目前常規(guī)的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備和運(yùn)行技術(shù)相結(jié)合組成最佳方案[5]。目前出現(xiàn)了不少空調(diào)新技術(shù)，如置換通風(fēng)、動(dòng)態(tài)工位調(diào)節(jié)、椅下低速送風(fēng)及波動(dòng)送風(fēng)等。文獻(xiàn)提出一種波動(dòng)送風(fēng)的工作區(qū)---背景區(qū)設(shè)備。經(jīng)過(guò)計(jì)算實(shí)例，比傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)盤管和VAV節(jié)能20%。國(guó)家大劇院工程觀眾廳采用了變新風(fēng)比的置換通風(fēng)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算與常規(guī)系統(tǒng)比較發(fā)現(xiàn)，采用置換通風(fēng)后，衛(wèi)生狀況改善，變新風(fēng)比節(jié)能效果可達(dá)到7%。筆者以前研究的間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)IEC(IndirectEvaporativeCooling)冷卻新風(fēng)，節(jié)能效果也很明顯。在我國(guó)西北部地區(qū)應(yīng)用效果十分顯著。我院承接的新疆體育館工程實(shí)際應(yīng)用效果良好。對(duì)于我國(guó)東南部夏季室外空氣濕度大，可以先進(jìn)行除濕，然后再用IEC冷卻。除濕劑的再生可用低品位能源（太陽(yáng)能、廢熱等）。綠化對(duì)于節(jié)能也有很大幫助。文獻(xiàn)[6]通過(guò)實(shí)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在建筑物外面種植多年生攀緣類植物后，室內(nèi)環(huán)境溫度較室外氣溫低3～9℃。可降低墻體外表面（極端情況）約23℃，室內(nèi)表面溫度約0.8～1.7℃。西墻綠化時(shí)，在其他條件不變時(shí)，對(duì)于建筑外圍護(hù)單位面積通過(guò)或放出的熱流較普通外圍護(hù)少約397W/m2。綠化狀態(tài)下可減少空調(diào)負(fù)荷約12.7%，中午高溫時(shí)刻可達(dá)到20%。結(jié)論

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)IAQ的影響很大，許多建筑由于不合適的通風(fēng)而室內(nèi)空氣品質(zhì)降低。新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)因地制宜，根據(jù)建筑物的不同功能，制定人員新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)應(yīng)給出人員密度。新風(fēng)不是越多越好，還應(yīng)注重新風(fēng)處理和新風(fēng)質(zhì)量。空調(diào)系統(tǒng)至少需要兩級(jí)過(guò)濾，應(yīng)研制和開發(fā)新型高效和易清洗的過(guò)濾器。新風(fēng)空氣齡越小對(duì)人體越有益。房間氣流組織設(shè)計(jì)要合理，避免空氣短路和產(chǎn)生滯留區(qū)。空調(diào)系統(tǒng)的二次污染問(wèn)題已經(jīng)提到議事日程上來(lái)。控制室內(nèi)相對(duì)濕度，可抑制微生物生長(zhǎng)。對(duì)于新風(fēng)加風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，新風(fēng)承擔(dān)全部濕負(fù)荷，使風(fēng)機(jī)盤管干工況運(yùn)行。設(shè)計(jì)雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)合理選擇風(fēng)壓，以免新風(fēng)難以進(jìn)入。設(shè)計(jì)和施工中要控制好系統(tǒng)的運(yùn)行噪音。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)會(huì)增加新風(fēng)比，為了節(jié)約能源，可采用熱回收和一些空調(diào)新技術(shù)，如置換通風(fēng)、IEC等手段能降低空調(diào)能耗。建筑物綠化對(duì)空調(diào)節(jié)能也有很大幫助。參考文獻(xiàn)Bearg,DavidW.IndoorairqualityandHVACsystems,LewisPub,1993:P12-20

ASHRAE.ASHRAEStandard62-1999,Wentilationforacceptableindoorairquality.Atlanta,1999

北京市建筑設(shè)計(jì)研究院