通风空调与人居环境

　　主要阐述了通风空调系统的设计与运行对室内空气品质的影响，以及为改善人居环境应采取的一些有效措施。　 

　　随着社会的进步和经济的发展，我国目前设置中央空调、门窗密闭的建筑日益增加，随着生活水平的提高和观念的变化，室内装修已司空见惯，有机合成材料在室内装饰及设备用具方面的广泛使用，致使有机化合物挥发性气体大量散发，建筑因素包括空调系统对空气的污染威胁不断增加，室内空气品质问题成为国内外暖通空调界关注的热点。 

　　1.人们评价人居环境的观念上的转变对通风空调系统提出了巨大的挑战 

　　据统计，人们有80%以上的时间是在室内度过的，室内污染对人们的影响远远超过室外污染。70年代的全球能源危机，为了降低空调系统能耗，建筑物加强了密闭性，相应减少了空调新风量，使室内空气环境恶化，出现了“病态建筑综合症”。 

　　由于室内空气品质下降，造成工作效率低下，废品率提高，员工病假缺勤现象增多，致使产生了大量的经济损失，西方国家每年由于“建筑综合症”引起的损失高达数百亿美元，由此人们认识到解决室内空气品质问题的重要性与紧迫性。 

　　为了保持室内良好的空气品质，很多国内外专家都开始研究如何创造健康建筑、避免病态建筑的产生。向室内通入新风是最有效的消除室内空气污染，保持室内空气品质的方法，中央空调系统的新风问题也越来越受到人们的重视。 

　　以往的舒适性空调系统，主要为室内的人员提供热舒适性环境，而忽略了室内空气品质的要求。随着人们生活水平的提高，对生活质量的要求越来越高，人们开始认识到高品质的空气是室内人员健康的保障，人们逐步把“健康”放到了“舒适”之前，这种发展趋势对传统舒适性空调系统提出了更高的要求即要“健康”和“舒适”两个要求。 

　　2.通风空调系统对室内空气品质问题的影响 

　　有资料表明，引起室内空气品质的主要原因有两大类：一是暖通空调系统的设计或运行不足；二是各类污染源产生的污染物作用。第一类影响因素主要包括：室内空气的温、湿度参数，新风量，通风和气流组织问题。第二类影响因素主要包括：由于室外环境的恶化，由新风吸入口或门窗等进入的污染物；由于各房间的压力分布不均使污染物由被污染区流入建筑的其他区域；室内办公设备、装璜、家具、人员等产生的污染物；由空调系统冷凝水、冷却水等造成的微生物污染。 

　　2.1 不同的通风空调系统和气流分布方式对室内空气品质的影响 

　　2.1.1 集中式定风量全空气系统 全空气系统是指室外新风与回风混合，经热湿处理，然后送往各空调区域。该系统靠调节送风温差满足室内外负荷变化，难于使消除室内热湿负荷的通风量与确保室内空气品质所需的通风量一致。 

　　2.1.2 变风量空调系统 在变风量系统设计中，一般根据设计工况下人员密度和新风指标确定各区域新风量，其总和作为系统的新风量。当室内负荷减少时，VAV末端控制送风量减少，相应的新风量也减少。因此，当人员负荷占室内负荷比例不大时，风量减少会给室内空气品质带来问题。 

　　2.1.3 置换通风系统 在房间的下部用低速送风，依靠人、设备等热源的热力作用，使送风以很小的扰动通过工作区，卷吸了周围的热空气和污染物质，定向地上升至设置在上部的排风口排出。在下部新鲜空气的推动下，室内形成近似置换式的通风，保证了工作区的最佳空气品质。 

　　2.1.4 风机盘管加新风系统 尽管新风单独处理，送往各空调房间，但采用这种空调方式的建筑大多数是综合性商办楼，其特点是空调房间众多，大小不一，要想把整个新风系统送风量按房间人数的多少均匀地送到每个房间，是难以做到的。这样，送风量相对较小的房间，人均新风量难以满足要求。而且由于室内没有排风，室内污染空气不能有效排除，污染空气积聚在天棚附近，被风机盘管机组重新吸入后再送入室内，因此室内的空气品质无法得到保证。 

　　2.2 空调系统自身造成的微生物污染 

　　相对湿度影响着空气中微生物的生存，微生物滋长需要水分和营养源，室内相对湿度达到70%时，将为许多微生物的滋长提供充分条件。空调系统的某些潮湿表面是细菌繁殖的温床，特别是冷却塔、加湿器、水箱、盘管表面、集水盘、喷淋室、过滤器和消声器表面，这些地方细菌容易繁殖并送入室内，大大降低了室内空气品质。据报道，美国俄亥俄洲某宾馆1998年5月曾发生了霉菌孢子通过通风空调设备在宾馆里蔓延的事件，许多客房卫生间的天花板上挂满了黏糊糊、毛茸茸的霉菌，严重影响了宾馆员工的身体健康，部分员工由于经常吸入这种含霉菌孢子的空气而患上了过敏性肺炎。 

　　2.3 新风量与新风质量 

　　在许多调查结论中都提到新风量供应不足是引起室内空气品质下降的主要原因。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%。美国明尼苏达大学和加洲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：新风不足的问题是最严重的问题占84%。 

　　新风系统是保障室内空气品质的关键，加大新风量自然有利于改善空气品质。但是近年来随着人口密度不断增加，汽车的拥有量也不断上升，车辆不断向外排放废气，致使室外空气质量逐渐恶化，从而使引入新风的质量大大降低。而且由于空调系统自身的问题如盘管、凝水管、水封、加湿器、长期处于高湿度下的空气过滤器所引起的局部积尘使送入室内的空气二次污染。单纯的加大新风量不仅没有从根本上解决室内空气品质问题，反而使空调系统成为入室空气的污染源之一。 

　　在保证新风量的情况下，空调通风系统自身的洁净也会影响到室内空气品质。2004年，卫生部组织开展公共场所空调通风系统卫生状况检查，共抽查了60多座城市具备集中空调通风设施的937家公共场所，根据《公共场所集中空调通风系统卫生规范》规定的评价标准，属于严重污染的集中空调通风系统有441家，占抽查总数的47.1%，重度污染438家，占抽查总数的46.7%，合格的仅58家占6.2%。 

　　因此在满足室内最小新风量的前提下，提高新风质量才是改善室内空气品质的关键所在。 

　　3.通风空调系统应采取的有效措施 

　　3.1 系统设计与气流组织 

　　（1）应合理进行气流组织，恰当进行系统布置，即合理布置送排风口，送风口布置尽量均匀，排风口和送风口之间要保持一定的距离，这样有利于避免涡旋，消除死角，有条件排风口应靠近污染源就近排除，减少污染物的传播，吸烟区、餐厅、打印室、地下停车场等散发污染物的区域室内压力应略低于其他清洁区域，尽量减少污染物扩散到其他区域。 

　　（2）对于集中式空调系统应当设立独立的新风送风系统；对于大空间可以采用岗位新风系统；在高大型公共建筑中可以采用置换通风，将清洁新鲜空气直接送入人体活动区，避免污染空气的再利用，保证工作区的空气品质；对于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，这样才能起到新风效应作用；对分散式的分体空调房间采用双向新风换风机有利于改善室内空气品质，同时有利于节能。 

　　（3）有专家实验资料表明，在相同的送风温度和送风速度下，下送顶回、上侧送顶回、顶送下回、顶送顶回4种方式中，置换通风方式的空气品质最好，能量利用系数也最大，上侧送上回送风方式仅次于置换通风方式。 

　　3.2 既要保证新风的“量”也要重视新风的“质” 

　　（1）通风空调系统首先要保证新风的量，《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003中，第3.1.9条对建筑物室内人员所需最小新风量作了规定；第6.3.7条规定了采用变风量空气调节系统时，应采取保证最小新风量要求的措施；第6.3.14条规定空气调节系统的新风量应满足：1）不小于人员所需新风量，以及补偿排风和保持室内正压所需风量两项中的较大值；2）人员所需新风量应满足本规范第3.1.9条的要求，并根据人员的活动和工作性质以及在室内的停留时间等因素确定。 

　　（2）新风系统的进风采气口必须远离排风口、排烟口、垃圾堆，确保吸入新鲜清洁的室外空气。 

　　（3）尽量缩短新风入室的距离，减少途径污染，入室新风空气龄越小，新风品质越好，对人的作用越大。 

　　加强新风系统的过滤，改变通常只作粗效过滤的观念，在系统的末端增加生物化学处理措施。一般空调系统应设置两级过滤，第一级过滤采用效率30%的粗效过滤器，第二级过滤采用效率65%~85%的中效过滤器，除需要考虑室外颗粒污染物以外，新风处理还要考虑室外气体污染物的过滤和吸附。在新风机组内增加一个由紫外线灯管组成的杀菌器，可以杀死细菌，减少污染。在消声器后的部位设置负氧离子发生器，对消除污染物也有明显的效果。 

　　3.3通风空调系统的清洁维护 

　　（1）空调通风机房应保持清洁干燥，不给微生物滋长提供有利条件。 

　　（2）通风空调系统的所有构件均应定期维护保养和清洁消毒，空调机组的过滤器与风机盘管的进风过滤网应定期更换或再生，对于有凝结水产生的换热器等设备，应在系统停止工作时，保持通风直至凝结水干燥，以免滋生污染物。 

　　（3）加强通风空调系统的净化处理措施 

　　以往的通风空调系统对空气的净化处理大多采用粗效和中效两极过滤的措施，粗中过滤器只能过滤尘埃及附着在其中的微生物，对空气中的有害气体和细菌却无能为力，而有害气体和细菌在室内空气中的含量是空气品质恶化的重要因素。 

　　目前国内已研制和开发了多种洁净设备。天津大学环境学院研制开发了自净式消毒过滤器和填料式消毒过滤器，不仅可以消除空调系统回风携带的细菌，还可以使空调送风具有一定的消毒灭菌作用。南京理工大学研制的纳米生态酶空气杀菌净化装置，装配在集中空调的风道中，通过纳米纤维的微孔，过滤和吸附空气中的各种细菌和对人体有害的有机污染物，从而达到杀菌和抗菌的目的。 

　　4.结语 

　　综上所述，空气治理刻不容缓，现代建筑应以追求健康为目的，进行科学合理的设计与建造，健康的空间环境才是人类最终需要的。通风空调系统的优化设计对于改善室内空气品质起着致关重要的作用，这就要求我们专业技术人员充分发挥潜能，不断地开发研制新产品、新技术，从而为人们提供一个舒适与健康并存的人居环境。 

　　参考文献 

　　[1] 沈晋明．室内空气品质的评价．暖通空调，1998，28（4）. 

　　[2] 李龙宇，李强民．置换通风的原理及应用．通风除尘，1996，15（1）. 

　　[3] 薛殿华．空气调节．北京：清华大学出版社，1991. 

　　[4] 赵荣义．室内空气环境调节策略的新发展．洁净与空调技术，1997（2）. 

　　[5] 许钟麟，等．改善室内空气品质的重要手段新风过滤处理的新概念．暖通空调，1999，29（3）. 

　　[6] 田惠玲，等．室内气流组织和空气品质的数值研究．建筑节能，2010（6）. 

　　[7] 采暖通风与空气调节设计规范．GB50019-2003. 

　　[作者单位：凯里森建筑设计（北京）有限公司]