【摘 要】:室內空氣品質是外界環境和室內裝修材料污染長期作用的共同結果,隨著城市辦公樓密閉性不斷提高和裝修材料種類的豐富多樣化,室內空氣品質問題也越來越受到人們關注。深圳瑞和設計研發中心大樓在室內空氣品質控制技術研究和應用方面取得了豐富成果,本文從室內空氣品質的概念和內涵入手,通過分析室內空氣污染物來源和對健康的影響,深入探討了深圳瑞和設計研發中心大樓在室內空氣品質控制技術方面的實踐應用成果。
【關鍵詞】:室內空氣品質 空氣污染物 控制技術
0. 引言
當前,多數建筑的室內空氣品質存在較大問題。相關研究指出人們在室內度過的時間至少在70%以上,而城市人口在室內度過的時間超過90%,室內空氣品質的好壞對人們的身體健康有著極大的影響,因此開展室內空氣品質控制技術的實踐應用研究意義重大。
1. 室內空氣品質的內涵
世界各國對室內空氣品質等級劃分不同,對室內空氣品質內涵的認識也不同。品質反應了滿足人們要求的程度,如果對室內空氣滿意則定義為高品質,反之則定義為低品質。英國學者CIBSE提出:如果有低于50%的人可以察覺到室內空氣有任何氣味,有低于20%的人感覺不舒適,有低于10%的人感覺鼻粘膜受到刺激,有低于5%的人在短時間內感覺煩躁,則可以認為室內空氣品質是能夠被接受的。
2.室內空氣品質控制技術
室內空氣品質對于人體健康有著不可忽視的影響,深圳瑞和設計研發中心大樓采用多種室內空氣品質控制技術從而提高大樓室內空氣品質。
深圳瑞和設計研發中心大樓通過使用無有害物質排放的綠色裝飾材料,加上空氣凈化加新風系統、CO2濃度控制開關等技術對室內空氣品質進行控制,同時秉承綠色建筑的概念,將1~11層之間的觀景電梯井和4~11層之間的中庭作為自然風通道,極大地提高了建筑物內空氣品質。
辦公樓的室內空氣品質問題與其他的非工業建筑一樣都是由室內污染物引發的,但是與一般的工業性污染相比,其室內空氣品質控制技術要求更高,控制方法也更加復雜。傳統的室內空氣品質控制思路與控制工業環境污染相同,實踐證明,該思路雖然經過長期努力卻始終未能取得較好效果。
深圳瑞和裝飾研發中心大樓根據建筑結構和當地氣候條件,建立了一條自然對流的室內自然風通道,并基于過程控制理念革新室內空氣品質控制技術,有效提高了室內空氣質量。
2.1 室內空氣品質控制預測技術
過程控制法在室內空氣品質控制中的重要體現則是空氣品質預測技術的應用,該方法基于建筑物“壽命周期”理論分析室內空氣品質的變化規律,研究過程因素對室內空氣品質的影響,并提出有效的控制方法。
室內空氣品質預測方法共有兩種均屬于主觀感覺判斷,而預測的結果則需要建立在方法的科學性、模型的可靠性及條件的實際性。
一種是在大量調查和研究分析的基礎上建立室內環境狀況與室內空氣品質之間的關系,并將其作為室內空氣預測的主要依據,在協議中增加并判斷人們是否滿意建筑物中的空氣品質,提出改進措施,該方法由于涉及到建筑平面布局、室內裝修材料、室內家具種類、房門型式、建筑通風等多種因素,因此建立與室內空氣品質目標相對等的模型需要經過大量的調查和研究,西方一些國家研究較早,并在室內空氣品質控制技術方面取得了較好的成果,其預測結果具有很高的參考價值。由于受多方面的影響,國內目前在這方面的研究缺乏實證支撐,因此預測結果不具備普遍性。
另一種是建立室內空氣污染水平上限,然后根據室內污染物守恒方程計算室內污染物的濃度場,進而對室內空氣品質進行預測,從表面上來看,該方法簡單明了但實際操作并不比第一種預測方法簡單易行,主要原因在于,即使室內空氣到達了控制標準,室內人員也不一定感覺舒適安全。近年來,有部分研究指出,國內80%以上的室內污染狀況能夠滿足國家制定的空氣質量標準,但是這80%的人員卻未能感覺到在室內的舒適性,也就是說國內現行的空氣質量標準出現了問題。同樣的,如果用健康標準評價室內空氣品質的好壞也很不現實,因為室內空氣品質對人們身體健康的影響是長期的、隱性的,而其產生的舒適性卻是顯著的,室內環境的舒適性一定與室內空氣品質等級有關,但是直接用主觀感受的污染水平去衡量室內空氣品質是不合理的。
深圳瑞和裝飾研發中心大樓在室內空氣品質預測技術上的做法是建立室內空氣品質不滿意率和室內污染水平的聯系模型,通過預測建筑內部污染物濃度場的方法預測空氣品質的可接受水平,在已知主觀和客觀評價指標之間關系的前提下,依賴以下空氣預測程序完成該項操作(見圖1)。如果大樓內部不是低污染或者室內存在強烈污染,程序將直接采用計算方法,主要考慮因素是建筑內部的各種污染源以及系統所允許的最大污染濃度。
圖1 室內空氣品質預測程序
2.2 室內空氣品質控制新風方案
室內新風方案首先應選擇合理的空調系統過濾器、空氣凈化器等設備,多數空氣凈化器采用多種灰塵捕集原理,能夠過濾空氣中的負離子、吸附顆粒等。
深圳瑞和裝飾研發中心大樓采用集中新風機組為大樓各個辦公區提供新風。對于室內出現的低濃度污染物最直接的方法是用足夠的新風將其稀釋,通過降低室內污染物的濃度,減少對人體的危害。在室內空調的設計中一般都會有一定的新風比,但是多數人出于節能考慮新風比通常達不到規范要求,從而導致室內新風量不足,直接影響到室內空氣品質控制水平,因此必須按照房間性質和主要污染物類型,確定合適的評價指標后按照標準引入足夠的新風量,縮短新風的引入路徑,減少氣流組織問題,使新風的利用率最大化。
新風量的大小決定了室內含氧量的多少,但新風的增加無疑會將室外的大顆粒帶入室內。因此,新風處理成為保證室內空氣品質的關鍵步驟。目前常用的方法是選擇合理的空調系統過濾器、空氣凈化器等設備對新風進行空氣過濾。
深圳瑞和裝飾研發中心大樓室內采用CO2濃度探測器實時監測CO2濃度,連鎖控制新風機組和全熱空氣換熱器的啟停。
深圳瑞和裝飾研發中心大樓除采用集中新風機組之外,另有一條中庭自然風通道。自然風的進風開口朝向深圳夏季最多風向——東南方向,出風口在中庭西北方向近屋頂處。 引入的新風經中庭被人員呼吸利用后,渾濁的熱空氣經自然對流上浮到中庭高處的側排窗排到室外,最大程度地滿足了人員所需新風量,見下圖2。
圖2 建筑中庭通風示意圖
2.3 空調系統優化設計和凈化控制
深圳瑞和裝飾研發中心大樓安裝的空調系統,冷凝水管除按照規范要求的坡度敷設外,冷凝水經冷凝水管集中排出,集水盤與冷凝水支管之間設置U型水封防倒吸。空調室內機均自帶冷凝水提升泵(如圖3),水泵揚程最大可達1200mm,方便配合現場實際情況,排放空調冷凝水,能夠將機組中的冷凝水徹底排除,把聚集的水及時從機組內排出,避免積水沖刷盤管表面,成為藻類和微生物繁殖的場所。 通過以上措施,可以防止冷凝水成為空氣品質惡化的二次污染源。
圖3 標準冷凝水提升水泵
目前市場上常見的室內空氣凈化器均采用灰塵捕集原理,而且具備殺菌、靜電、吸附增濕等技術。對于室內低濃度的VOC、SOx和NOx,吸附技術是一種簡單有效的方法。
深圳瑞和裝飾研發中心大樓采用的空氣凈化技術是在空調的回風口和室外新風口安裝過濾網,并且在新風管上裝有空氣過濾裝置(如圖4),該裝置融合了光觸媒、負氧離子及靜電除塵等多種先進技術,不僅可以達到除塵的凈化效果,而且還能消除空氣中的臭味和異味。
圖4 新風凈化器
2.4 過程理念的室內空氣品質控制策略
建筑的選址、材料都直接影響到室內空氣品質,從過程控制理念來分析,控制室內空氣品質需要從上述兩個環節開展。
深圳瑞和裝飾研發中心大樓處于深圳市的中心商業區,日照、通風條件良好,周圍無各種污染源的綠化地帶,遠離工業生產區域和交通要道區域。另一方面,建筑材料和室內裝修材料是室內空氣品質問題的主要因素,包括內墻涂料、木器涂料、膠粘劑、混凝土等都是室內環境污染物釋放源,目前國家已經頒布了建筑材料環保指標和室內裝修材料環保指標。改善空氣品質最根本的方法是從杜絕污染源方面入手,通過改變建筑、裝修等使用額度各種材料,使其特性符合環保要求,并減少使用能產生何種VOC的粘合劑,建立綠色環保大樓體系,改善室內空氣品質,但是室內空氣品質預測結果顯示,即使使用完全合格的材料,使用過量也會降低室內空氣質量,因此在控制其使用達標材料的同時也應控制器使用量,深圳瑞和裝飾研發中心大樓為綠色環保大樓,所使用的建筑材料不會對室內空氣產生污染。
3. 結束語
深圳瑞和研發中心大樓在室內空氣品質控制方面集合了室內空氣品質預測、新風引入方案、空調優化設計及空氣凈化等技術,有效提高了大樓內部空氣質量品質,為改善和解決室內空氣品質的技術方法研究提供了實際應用例證,有很好的示范意義。為滿足人們對室內空氣品質要求,除了對人們加強生活過程中控制室內環境污染的教育外,我們應繼續努力加強室內空氣品質控制技術的研究。
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(作者單位:深圳瑞和建筑裝飾股份有限公司)