（土木工程专业论文）公共建筑集中空调通风系统污染控制方法的研究.pdf

摘要 摘要 针刺当前国内公共建筑集中空调通风系统污染严重的现状，本文旨在寻找 一种能有效控制及解决空调通风系统污染的理想方法。为此，本文从清除污染 源和控制污染源这两种基本方法出发，对几个典型公共建筑集中空调系统分别 使用系统清洗和新型空气过滤装置两种策略下的除尘、除菌净化效果进行了现 场数据测试和分析比较，认为静电空气过滤器更有利于清除微小颗粒，尤其适 用丁i 民用空调系统的空气净化。并且在净化原理分析、实验室试验的基础上， 结合某大型公共建筑集中空调过滤系统改造工程，对空调系统清洗、提高纤维 宁气过滤器级别和安装静电空气过滤器这三种污染控制方法进行了深入的技术 经济性分析，再次验证了静电空气过滤器对控制集中空调通风系统污染，提高 室内空气品质具有明显的经济效益和环境效益。此外还提出了静电过滤器的电 场设计和效率计算方法。希望本文的研究成果对今后空气静电过滤器的设计计 算、性能评价及选型有直接的现实意义和参考价值。 关键词：公共建筑，集中空调通风系统污染，静电空气过滤器 垒! ! 堡塑 a b s t r a c t a i m i n ga tt h es e r i o u sc o n t a m i n a t i o np r o b l e mi nc e n t r a la i r - c o n d i t i o n i n ga n d v e n t i l a t i o ns y s t e mo fd o m e s t i cp u b l i c b u i l d i n g s ，t h i sd i s s e r t a t i o ns e a r c h e sf o ra n o p t i m a lw a yt oc o n t r o la n ds o l v et h ec o n t a m i n a t i o np r o b l e me f f i c i e n t l y t h e r e f o r e ， p r o c e e d i n gf r o mt w ob a s i cm e t h o d so fe l i m i n a t i n ga n dc o n t r o l l i n gp o l l u t i o ns o u r c e s ， t h et h e s i s a n a l y z e sa n dc o m p a r e st h ed e g e r m i n ga n dd u s t i n ge f f e c tu n d e rt w o p u r i f y i n gs t r a t e g i e s ，i e a p p l y i n gs y s t e mc l e a n i n ga n di n s t a l l i n gn e wp a t t e r n so fa i r f i l t e ra p p a r a t u s ，a c c o r d i n gt ot e s td a t ao ns i t ei nc e n t r a lm r - c o n d i t i o n i n gs y s t e m so f s o m et y p i c a lp u b l i cb u i l d i n g s ，a n da r r i v e sa tac o n c l u s i o nt h a te l e c t r o s t a t i ca i rf i l t e ri s m o r ee f f e c t i v et oc l e a nu pt i n yp a r t i c l e s ，e s p e c i a l l yf o ra i rc l e a n i n gi nt h ec i v i l a i r - c o n d i t i o n i n gs y s t e m m e a n w h i l e o hab a s ed fa i rc l e a n i n gt h e o r ya n dl a b o r a t o r y t e s t ，c o m b i n i n gw i t hac e n t r a la i r - c o n d i t i o n i n ga n dv e n t i l a t i o ns y s t e mm o d i f i c a t i o n w o r ki nal a r g e s c a l ep u b l i cb u i l d i n g ，t h i sa r t i c l ea n a l y z e st h et e c h n i c a l i t ya n d e c o n o m i c a le f f i c i e n c yo ft h r e ec o n t a m i n a t i o nc o n t r o l l i n gm e t h o d sw h i c hi n c l u d e c l e a n i n ga i r - c o n d i t i o n i n gs y s t e m ，p r o m o t i n gf i b r ea i rf i l t e rl e v e la n di n s t a l l i n g e l e c t r o s t a t i ca i rf i l t e r i th a sb e e np r o v e na g a i nt h a te l e c t r o s t a t i ca i rf i l t e ri sp o s s e s s e d o fd i s t i n c te c o n o m i cb e n e f i ta n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i ti ni n c r e a s i n gi n d o o r sa i r q u a l i t ya n dc o n t r o l l i n gc o n t a m i n a t i o ni nc e n t r a la i r - c o n d i t i o n i n ga n dv e n t i l a t i o n s y s t e mo fp u n i cb u i l d i n g s i na d d i t i o n ，t h ea r t i c l ep o i n t so u tt h ee l e c t r i cf i e l dd e s i g n a n de f f i c i e n c ya l g o r i t h m i cm e t h o do f e l e c t r o s t a t i ca i rf i l t e r t h er e s e a r c ho f t h i st h e s i s i n t e n d st o p r o v i d er e f e r e n c ea n dd i r e c to p e r a t i o ns i g n i f i c a n c e t ot h e d e s i g n c a l c u l a t i o n ，p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n ，a n dp a r e r ns e l e c t i o nf o re l e c t r o s t a t i ca i rf i l t e ri n p u b l i cb u i l d i n g s k e yw o r d s ：p u b l i cb u i l d i n g s ，c o n t a m i n a t i o n i nc e n t r a la i r c o n d i t i o n i n ga n d v e n t i l a t i o ns y s t e m ，e l e c t r o s t a t i ca i rf i l t e r 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩目j 、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：涂舫 d d 薛3 髓1 8 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位 论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开 发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的 法律责任由本人承担。 签名：涂舫 ，1 、l 斗 【 签名：际碉刀 2 卯若年3 只 第一章绪论 第一章绪论 1 1 前言 目前，我国公共建筑的总数达6 0 万以上，其中大型公建占3 0 4 0 ，公共 建筑分布广、人群密集且流动性大，它的卫生安全性直接关系到社会安定与人 民群众的身体健康。公共建筑大多采用舒适性中央空调通风系统供暖制冷，中 央空调的便捷舒适性受到人们的普遍欢迎，有人还形象地梅其称之为现代建筑 的“肺”。 国内现有的舒适性空调系统设计普遍重视热湿处理、工作区风速及气流组 织，却忽视了空气洁净度、气味等有关人体舒适与健康的因素，空调设计师对 空调过滤器的选择一般不作设计计算或校核，大多只是说明为粗效过滤器就足 够。虽然舒适性空调空气洁净度的要求远不用像洁净空调那么严格，但是对其 采取放任自流、听之任之的态度极不可取，其直接后果就是室内空气含尘、含 菌浓度超标，不仅对室内人员、设备及装修带来危害，甚至也是造成空调通风 系统污染的极大诱因。大量材料数据表明f 1 1 ，不良空调通风系统是造成室内人员 患有“病态建筑综合症”( s i c kb u i l d i n gs y n d r o m e ，s b s ) 、“建筑相关疾病” ( b u i l d i n g - r e l a t e di l l n e s s ，b r i ) 和“化学物质过敏症”( m u l t i p l ec h e m i c a l s e n s i t i v i t y ，m c s ) 等病症的主要原因之一。据美国环保机构统计，大楼疾病综 合症中，暖气通风装置和空调系统是室内助长细菌及产生化学污染的主要因索， 美国每年用于治疗大楼疾病的医药费以及员工缺勤、产量降低、利润减少等造 成的损失超过1 0 0 0 亿美元，有些物业管理部门还遭到投诉和要求赔偿。 空调通j x l 系统对于室内空气质量是一把双刃剑，一方面具有积极意义，在 于可以排除或稀释各种空气污染物。另一方面的消极作用在于它可以产生、诱 导和加重空气污染物的形成和发展，造成不良的室内空气品质。美国环保局、 丹麦技术大学等机构在美国和欧洲的调查结果表明，空调通风系统由于长期运 行、清洁不当等原因，造成室内空气污染来自于中央空调通风系统的占 4 2 5 3 ，主要污染物是可悬浮颗粒物和微生物f j 】。从卫生学角度来讲，空调系 统常常是病菌病毒滋生与繁殖的温床，是传染病交叉感染与传播的渠道，另外 第一章绪论 通过公共建筑集中空调系统进行生物和化学恐怖活动的潜在危险性t f 在同益加 人。窄调系统不仅要保证热舒适，更重要的是保证人体健康，以牺牲健康为代 价的热舒适是不足取的。 空调通风系统的污染由于其隐蔽性，特别容易为人们所忽视。0 3 年的s a r s 风暴，让人们逐渐认识到国内公共建筑空调通风系统污染严重这一现状，随后 两年内全国范围内大量公共建筑空调通风系统污染状况的调查数据，更是进 步验证了这一事实。具体情况可参见下图： 倒1 1 图1 2 国1 3 图14 陶1 1p 生部0 4 年2 月对全国9 3 7 个公共场所集中空调通风系统污染状况的调杳结果【2 图1 2 北京市0 4 年对3 2 个公共场所集中空调通风系统管道内积尘状况的调商结果” 图1 ，3 天津市0 4 年对3 2 个公共场所集中空调通风系统管道内真菌污染状况调夯结果| 4 阁1 4 大连市0 4 年对2 0 个公共场所集中空调通风管道系统污染状况的调查结果【q 1 2 不良空调通风系统对室内空气质量的不利影晌n 卅 宅调系统可能以两种方式对室内空气质量构成不利影响：空调系统的二 次污染，由于设计不科学或维护不当，空调系统本身会成为空气污染物发生源； 2 蔓二至堕堡 通过公共建筑集中卒调系统进行生物和化学恐怖活动的潜在危险性币在r 益加 人。空调系统不仅要保证热舒适，更重要的是保证人体健壤，以牺牲健康为代 价的热舒适是不足取的。 空调通风系统的污染由于其隐蔽性，特别容易为人俐所忽视。0 3 年的s a r s 风暴，计人们逐渐认识到国内公共建筑空调通风系统污染严重这一现状，随后 两年内全国范围内大量公基建筑空调通风系统污染状况的调查数据，史是迸 步验证了这一事实。具体情况可参见卜图： 圈1 2 圄1 3图14 圈1 1 卫生部0 4 年2 月对全国9 3 7 个公共场所集中空调通风系统污染状况的调杳结集【2 】 图12 北京市0 4 年对3 2 个公共场所集中空调通风系统管道内积尘状况的调商结果3 魁1 3 大津市0 4 年对3 2 个公共场所集中空调通风系统管道内真菌污染状况调裔结果 阁1 4 大连市0 4 年对2 0 个公共场所集中空调通风管道系统污染状况的调查结果吲 1 2 不良空调通风系统对室内空气质量的不利影响1 ，6 空调系统可能以两种方式对室内空气质量构成不利影响：空调系统的二 次污染，由于设计币科学或维护不当，空调系统本身会成为空气污染物发生源； 次污染，由于设计不科学或维护不当，空调系统本身会成为宇气污染物发生源： 2 第一章绪论 空调系统是污染物的传播途径，通过这个途径，空调系统外部的污染物( 包 括建筑物内部污染源产生的污染物) 或空调系统本身产生的污染物被送风央带 并进入空调空间。 12 1 空调系统二次污染 所谓的二次污染是由于空调系统自身问题如盘管、凝水盘、水封、加湿器、 长期处于高湿度下的空气过滤器等所引起的局部积尘和高湿度( 一次污染) ，或 建筑结构与材料吸潮积尘导致细菌大量繁殖，产生大量有害的代谢物，如气味、 毒素、过敏物质( 如细胞膜、碎属、分泌物) 及尸体，大大降低了空气品质的 可接受性，使人过敏，危害健康。对人的危害不亚于活的细菌，而且更难于控 制，甚至引起交叉污染。 作为污染源的空调系统主要通过以下几种方式产生空气污染物。 ( 1 ) 空调系统设备用材 ( 2 ) 加湿器、冷却盘管表面凝水 许多宅调系统启动后，室内细菌浓度与臭味反而增加。这是因为在热交换 盘管、肋片及周边部分上由于水分凝结而形成的湿润环境，成为适合微生物繁 殖的温床，而由新风带入的尘埃不但携带了微生物，还为微生物的繁殖提供了 不可或缺的养分，对空调系统又未能进行及时的检修与清理，导致盘管积垢， 窄气处理器内细菌与微生物丛生。空调开启时，这些微生物及其繁殖时所生成 的气体就会被释放出来，对环境造成污染。 ( 3 ) 空调系统旖工残留物 空调系统施工过程中，一些污染物会残留在系统内部。当空调系统启动时， 由于受到送风机运行引起的震动作用，残留在设备或管道内部的污染物会被气 流卷起，并夹带着分布到整个管道系统。在空气过滤器之前的污染物借助过滤 作用可以部分去除，然而，位于过滤器之后的污染物则被直接送人空凋空问而 污染室内环境。 1 22 空调系统是室内空气污染物的传输途径 ( 1 ) 空调系统将室外污染物传输至室内 随着工业化进程的加快，我国大气污染严重，尤其是在重型工业城市。大 第一章绪论 气污染物主要来源于燃烧的燃料、生产、交通运输等工业污染物，如微生物、 粉尘、氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳、可吸人颗粒物以及部分植物的花粉等。 这些污染物通常借助于通风换气和渗透而迸人室内。空调系统实际一卜起着污染 物传输途径的作用。另一方面，建筑设计上的一些失误，如污染气流回流等问 题也经常引起严重的室内空气污染。 但) 空调系统引起的交叉污染 分区不当是引起空调系统传输污染物的另一个途径，其原因是来自巧i 同空 调区域的空气回流后在空调系统内部混合并重新分配到各空凋区域。尽管空凋 系统设计时，会充分考虑各区域的功能和可能产生的污染物类型，但是，在建 筑物的实际使用过程中，其用途或室内设施会不断变化。例如，办公场所添罱 的计算机、复印机和打印机等现代办公设答会成为室内新的污染源，来自这些 办公场所的回流空气与其他空调房间的回流空气混合并重新分配会引起其他空 调区域的室内污染。此外，烟草烟雾也是主要的交叉污染源。随着建筑物的演 变和空间功能的变化，分区不当引起的问题愈发突出。 1 3 改善空调通风系统污染现状的现实意义 由于经济实力、设备的先进水平及管理水平等诸多限制条件，人员众多的 公共建筑内空气品质问题尤为突出，而空调通风系统污染是造成该问题的主要 原因。空调系统运行管理与维护不良、过滤装置过于简单、过滤效率不足乃至 于低下，都影响着室内空气品质及人体的舒适性。控制并改善空调通风系统的 污染现状，有利于降低污染物通过风系统交叉污染的概率，减少系统内病菌滋 生，进而减少空气传播性疾病的滋生，降低其对人们身体卫生安全的隐患，进 步改善并提高室内空气品质。 1 4 本文所涉及的空调通风系统污染控制方法简介 针对空调通风系统污染对室内空气质量构成不利影响的两种方式，本文对 症下药，分析了控制空调通风系统污染的两种方法。一方面，对于不良空调系 统自身产生的污染源的控制，只能通过加强系统维护和管理来实现，如定期清 洗或及时更换空调系统的易污染部件，如风管、风口、过滤器、消声器、表冷 4 第一章绪论 器、凝水盘等，防止污染物沉积；同时还得克服空调系统只用不管或轻视管理 的倾向，诸多的研究报告指出：将近8 0 的病态建筑物是与不良的维护管理有关。 另一方面，由于空调通风系统是室内空气污染物的主要传播途径，因此将净化 技术引入h v a c 系统的设计中从直观上看是简单可行的，提高空气过滤器效率， 加强管理是减少热湿处理设备污染的最有效的措施，也是提高室内空气品质的 最有效手段。目前国内部分公共建筑空调系统内，送、回风口处也安装了小型 净化装置，这对防止有害物质在通风系统内的交叉传播大有益处。 1 ，4 。1 提高现宥纤维过滤器的过滤性能 康斐尔过滤器公司2 0 0 2 年对国内空气过滤器的市场调查表明，国内现有舒 适性空调系统中空气过滤器的消耗量，不到过滤器全部消耗量的1 0 ，而在发 达国家，这个比率占到了5 0 以上。该公司2 0 0 2 年对上海、北京和深圳的公共 建筑空调过滤方式的抽样调查表明，5 0 以上为金属或尼龙过滤网，约3 5 4 0 是粗效无纺布过滤器，仅有6 8 使用了中效以上的过滤器。至少有6 0 以上 的过滤器是非标准尺寸，维护、更换、改造极为不便1 7 j 。2 0 0 5 年6 月上海市府 办1 7 号及沪经电t 5 8 号文件就空调过滤及清洗节能问题进行了问卷调查，被调 查单位包括上海市各大机关办公楼、商场、商务楼、宾馆等，共计回收1 3 9 份 有效问卷。各大楼空气过滤方式调查结果见图1 5 。 龟 薯 求 妞 1 4 0 7 07 l 【- - 一- - 1 矿 幽i 5 上海市部分公共建筑空调过滤方式调查结果 5 如帖如笛”m，o 第一章绪论 由图l5 可看出，上海市现有公共建筑舒适性空调系统内过滤方式( 会属 丝网除外) 仍以纤维过滤器为主，其它过滤净化方式很少，仅作为传统空气纤 维过滤器的辅助净化方式；采用金属丝网作为空气过滤措施的大楼占总数的 4 l ，而金属丝和尼龙过滤网的大气尘计重效率最高不超过3 0 ，对于p m 】o 的过滤效果基本为零，从本质上讲根本算不上过滤器；占总数2 6 6 的粗效过 滤器主要过滤粒径5 u r n 以上的颗粒，对细小颗粒如对人体有害的可吸入颗粒 p m n 作用不大。取缔金属尼龙过滤方式，提高国内现有空调通风系统中纤维过 滤器过滤级别，刻不容缓。 1 42 使用新型净化装置作为舒适性空调主过滤器 近年来，关于舒适性空调净化过滤系统的一些除尘、除菌的新概念层出不 穷，其原理有静电过滤、低温等离子体、负离子、光触媒、活性炭吸附等。根 据这几种原理研制的空气自净器已得到广泛应用，但是自净器处理风量小，净 化效果有限，对于设有中央空调的建筑来说，其广阔的空调空间限制了独立式 空气净化器的使用，即使使用也难以取得好的净化效果，所以它并不能取代中 央空调主过滤器，而只是一种辅助净化手段。相对于空气自净器的普及，净化 原理相同，用作舒适性空调主过滤器的新型空气净化装置却仍然处于起步探索 阶段，虽然有少数应用案例，但是诸如成本高昂、可能会引发二次污染、现场 效果未知等技术、经济方面的瓶颈还限制着它们的应用，现阶段仅仅只能作为 原有的纤维过滤器的辅助净化方式，要取而代之还尚需时日。业界对于实际工 程中采用新型过滤装置作为空调系统主过滤器的现场净化效果讨论极少，这也 限制了其进一步推广应用。针对这一情况，笔者对上海几幢大型公共建筑空调 系统内采用静电过滤或等离子体净化原理的新型主过滤器的实际运行效果进行 了现场调研及测试，对比分析了它们的现场净化效果，得出了静电过滤器工程 现场效果占优的结论。而静电过滤器在继工业除尘中的大量应用后，能否在民 用进气过滤器市场占有一席之地，并最终取代纤维过滤器作为民用空调主过滤 器，带着诸多疑问，笔者对民用静电过滤器的作用原理、形式及现场工程效果 进行了详细的分析阐述，并得出了自己的见解。 6 第一章绪论 1 4 3 定期清洗并及时更换空调系统的易污染部件 该方法在0 3 年s a r s 过后愈发得到重视，我国相继于2 0 0 3 年6 月、8 月、 2 0 0 6 年3 月颁布了空调通风系统清洗规范、公共场所集中空调通风系统卫 生规范及公共场所集中空调通风系统卫生管理办法。对空调通风系统内部 构件的定期清沈做了硬性规定，如要求空调系统过滤器( 网) 、表冷器、加热( 湿) 器、冷凝水盘应每年进行一次全面检查、清沈或更换。这几个规范虽不带强制 性，但在一砦空调通风系统污染严重的公共场所，该方法被强制采纳执行。大 量的清洗效果测试数据均证明清洗不失为改善污染现状的良好对策，国内的清 洗市场大有发掘潜力，尤其是国内一些“老龄建筑”，系统从建成伊始就未清洗， 过滤措施又不到位，长时间运行下来，空调通风系统内部藏污纳垢，清洗势在 必行。但清洗只是一种被动措施，它价格昂贵，费时耗力，若没有过滤器这个 “u 罩”做保证，清洗的效果会随着时间的推移大打折扣。 1 5 本课题的研究背景及主耍内容 s a r s 肆虐以后，人们的健康和环境意识逐渐增强，对中央空调通风系统内 部污染严重的问题也有所了解，全国各地大量公共建筑集中空调通风系统内部 卫生状况的实测数据均显示空调通风系统污染情况不容乐观，而随着现代化建 筑密闭性的增强，空调通风系统直接影响着室内空气品质，进一步影响着室内 人员的健康状况。所以解决空调通风系统内部污染问题，归根结底是为良好的 室内空气品质服务的。 本文的主要目的即是寻找一种解决公共建筑集中空调通风系统污染的行之 有效的方法，而目前大多数公共建筑的集中空调系统，由于设计之初未考虑高 性能的过滤器，若盲目增大过滤器效率，势必导致风机压头不足( 严重时需更 换风机，增加费用) ，在这种特殊情况下，最理想的解决方法即是能在不增大风 机压头的前提下，有效的控制空调通风系统污染。 本文围绕以上问题展开研究，所做的工作主要有以下几方面： ( 1 ) 就公共建筑集中空调通风系统的污染现状进行调研，找出污染的主要部位。 ( 2 ) 对几个典型的公共建筑集中空调通风系统的清洗工程，进行了空气参数的现 场测试、汇总及分析。旨在评价空调系统清洗对室内空气品质的主要参数 7 第一章绪论 可吸入尘、菌的影响。 ( 3 ) 对。卜海儿幢大型公共建筑空调系统内采用静电过滤或等离子体净化原理的 新型主过滤器的实际运行效果进行了现场调研及测试，对测试数据加以分 析，以比较这几种新型过滤器的现场净化效果。得出了静电过滤器工程现 场效果占优的结论。 ( 4 ) 提出管式静电过滤器多依奇效率公式的修正值，对某种新型管式静电空气过 滤器的除尘、除菌性能进行实浏，分析其净化原理及性能参数，并进行了 效率公式的验证，指出当前静电空气过滤器普遍存在的问题和今后的发展 方向。 f 5 ) 从清除污染源( 主要是空调通风系统的清洗) 及控制污染源传播( 主要是空 气的净化过滤) 这两项控制措施出发，以某系统改造工程为试验平台，对 粗效纤维过滤器、静电过滤器及空调通风系统清洗的现场工程效果进行了 技术经济的综合比较。从而进一步验证了将静电过滤器用于民用空调系统 的可行性。 ( 6 1 最后总结全文，指出静电空气过滤器是解决目前公共建筑集中空调通风系统 污染问题的一种行之有效的方法。 8 第二章空气品质及其影响因素 第二章室内空气品质及其影响因素 巾央空调通风系统归根到底是为室内空气环境服务的，通风系统的状况直 接影响到室内空气状况，传统舒适性空调的设计偏重于热湿处理和气流组织， 对空气洁净度缺乏必要重视，随着社会的进步及建筑内部本身的复杂化，室内 人工环境的控制不能再局限于对温、湿度的控制，而是要一1 - _ 升到人体舒适度的 要求，对于综合整体的严格控制，这样就引申出室内空气品质的概念。下文对 影响室内空气品质的诸多因素作了大致探讨，并着重讨论了影响可接受的可感 室内空气品质的主要因素室内尘、菌浓度。 2 1 室内空气品质的定义 荚匡i a s h r e a 标准6 2 19 8 9 v e m i l a t i o nf o ra e e e p t a b l ei n d o o ra i rq u a l i t y ) ) 中对 室内空气品质的定义是8 1 ：良好的室内空气品质应该是“室内空气中没有已知的 污染物达到公认的权威机构所确定的有害浓度指标，且处于这种空气中的绝大 多数人( 8 0 ) 对此没有表示不满意”。而在a s h r e a 标准6 2 1 9 8 9 的修订文本 中提出可接受的可感室内空气品质( a c c e p t a b l ep e r c e i v e di n d o o ra i r q u a l l t y ) 的 概念一1 ：“对空间内的空气，绝大多数( 8 0 ) 在室者未对气味和感官刺激表示 不满”。对于工程界来说可付诸行动的是解决可感受的室内空气品质”。气味、 尘埃和微生物污染是影响“可感受的室内空气品质”的最主要因素。大量实践 已证实在设计中应尽量减少气味、尘埃和微生物污染，这非常有利于减少建筑 病综合症”。我国在参考国外通行的标准的基础上，结合自身国情，也于2 0 0 2 年出台了国家标准室内空气质量标准( g b t1 8 8 8 3 2 0 0 2 ) 。该标准适用于 住宅及办公类建筑物，其它室内环境可该标准执行，标准具体内容参见下表 表2 1 室内空气质量标准( 节选) j i l l 序号 参数类别参数单位 标准值备注 2 2 2 8 夏季空调 1 温度 物理l 生 1 6 2 4冬零采暖 2 相对湿度 4 0 8 0 夏季审谢 9 第：章空气品质及其影响因素 续上表 2 相对湿度3 0 6 0冬零采暖 03 夏季卒谢 3物埋性 空气流速 m s o 2冬季采暖 4新风量 m 3 h p 3 0 8 5 臭氧0 3m g m 3 0 1 61 小时均值 6 可吸入颗粒物p m l om g m 01 5h 均值 化学、生物性 7总挥发性有机物t v o c m e c m 0 68 d , 时均值 8菌落总数c f u m 3 2 5 0 0 依据仪器定 新风量要求标准值，除温度、相对湿度外的其它参数要求标准值 2 2 室内空气品质的影晌因素 2 2 1 窒内空气品质的评价参数 8 , 1 2 1 总的来说，评价室内空气品质的参数主要有以下几种：温度、相对湿度、 空气流速、二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、臭氧、甲醛、总挥发 性有机化合物、可吸入颗粒物( p m l o ) 和室内菌落总数( c f u ) 等，这几个指 标可以定量的来反映室内的空气质量。其中，一氧化碳、p m l o 、氮氧化物和二 氧化硫可作为室内环境烟雾的评价指标，二氧化碳在以人为主要污染物的场合 中可作为室内气味或其它有害物质的污染程度的评价指标，甲醛、总挥发性有 机化合物浓度是评价建材、办公器材等对室内污染的指标。另外以室内细菌总 数作为室内空气细菌学的评价指标，它也反映了室内人员密度、活动强度和通 风状况。 2 2 2 室内空气污染物的组成及来源 室内空气污染物种类繁多，一股地，按其存在状态可分为悬浮颗粒物和气 态污染物两大类。前者指悬浮在空气中的固体粒子和液体粒子，包括无机和有 机颗粒物、微生物和生物溶胶等；后者是以分子状态存在的污染物，包括无机 化合物、有机化合物和放射性物质等。在一般公共民用建筑物中，室内存在的 1 0 第二章空气品质及其影响因素 影响人体健康的污染物见表2 2 。 表2 2 室内存在的主要空气污染物 污染源 污染物 人体 呼吸 c 0 2 、水蒸气、臭气 说话、咳嗽、喷嚏细菌粒了 皮肤 皮肤屑、头皮、氮、良气 衣类 纤维、砂粒、细菌、霉菌、臭气 化妆品 各种微量物质 人体活动吸烟 粉尘、焦油、尼古丁、备种挥发性 物质 气体c 0 2 ，c o ? n o ，n 0 2 ，n h 3 ，番 机污染物、臭气 步行等活动 沙尘、纤维类、细菌、霉菌 燃烧器具c 0 2 、c o 、n o 、n 0 2 、s 0 2 、响 机污染物、臭气 办公用具n h 3 、臭氧、溶剂 建筑物胶台板、耐火材料、隔热材料、甲醛、石棉纤维、玻璃纤维、氧发 施_ t 产物其衰变产物、粘结剂、溶剂、细菌、 霉菌、螨 维护管理 材料砂尘、粉尘、洗涤剂、溶剂、细菌、 霉菌 杀虫剂各种喷射剂( 氯化烃) 、杀虫荆、 消毒剂、防虫剂 室内空气污染源主要包括l 1 3 1 ：( 1 ) 室外空气进入室内而引入的污染物，主要 与室外的大气污染情况有关，也取决于进入室内的空气量。( 2 ) 室内人员及其活 动，包括抽烟、打扫卫生、烹调、整理房间、从事科研试验和操作商业机器等： f 3 1 建筑物内的材料、家具等挥发；( 4 ) h v a c 系统也是污染源之，由于过滤不 足、不良的系统维护等使粉尘积累、微生物滋生并产生异味等。各种污染物的 大致比例见图2 1 ，由图可见h v a c 系统是室内空气污染最重要的污染源。 第二章空气品质及其影响因素 图2 1 室内空气污染物来源 作为本文研究的重点，也是影响可感受的室内空气品质的最主要因素之一 室内颗粒物的主要来源有： ( 1 1 烟草烟雾 它是室内环境中细颗粒物的主要来源a 抽烟能导致室内细颗粒物浓度增加 2 5 4 7 u g m 3 不等1 1 4 - 1 6 】，据报道，在吸烟的办公室内香烟烟尘约占粉尘总量的 7 0 8 0 。华东理工大学和同济大学分别对办公室中的可吸入颗粒物进行了实 验测试并做了定性分析，研究认为办公室内的细颗粒物是主要的颗粒物污染， 吸烟对办公室空气中颗粒物浓度分布有很大的影响i i 7 ，18 1 。 ( 2 ) 人员活动产尘，如烹调、清扫及人的走动等，会大大增加 h 颗粒物的室内 浓度【1 9 1 。 ( 3 ) 人体发尘 ( 4 1 室外颗粒物。 室外空气对室内颗粒浓度的影响很大，同济大学于1 9 9 5 年对上海市一些高 层建筑室内环境的测试中 1 2 j ，发现室内外空气中可吸入尘均以p m 25 为主，大气 中可吸入尘p m l 。与室内可吸入尘p m l o 之间还存在着一定的线性关系，如下图所 示。 o 惶 0 1 i 0 0 8 。 o 斟 口越； “0 i 一言一言一一jb 1 q z u o 童井 图2 2 室内外p m l o 浓度的相关性 1 2 第二章空气品质及其影响因素 2 2 3 室内可吸入颗粒及生物微粒的危害 本文主要针对室内空气污染中的可吸入颗粒物及生物性颗粒浓度对人体的 危害程度展开阐述，限于篇幅，对室内其它污染物不再做进一步探讨。 2 2 3 1 可吸入颗粒物 近2 0 年来；越来越多的流行病学研究表明人群发病率与大气颗粒物( p m l o ) 质量浓度存在显著的正相关性，基于这些研究，美国环保局1 9 8 7 年将大气质量 标准由总悬浮颗粒物( t s p ) 更改为p m l o ，我国也在1 9 9 6 年制定了p m l o 的标准， 最新标准是2 0 0 2 年制定的国家标准室内空气质量标准( g b t1 8 8 8 3 2 0 0 2 ) ， 规定了p m l o 的日平均浓度应o 1 5 m g m 3 。 可吸入颗粒物p m l o 是空气中固体颗粒和液滴的混合物。按其空气动力学直径 大小可分为粗颗粒物( 当量直径为2 5 一l o u m ) 、细颗粒物p m 25 ( 当量直径小于 2 5 u m ) 、极细颗粒物( 当量直径小于0 1 u m ) 。颗粒物的粒径大小决定其最终 进入呼吸道的部位。粒径大于1 0 u m 的颗粒物大部分被阻挡在上呼吸道( 鼻腔和 咽喉部) ，而粒径小于l o u m 的颗粒物能穿过咽喉部进入下呼吸道，特剐是粒径 小于2 5 u m 的细颗粒物能沉积在细支气管和肺泡区域，并可能进入血液循环，对 人体健康危害更大2 0 1 ，a n d e r s o n 等1 2 1 】用放射性颗粒物对人类进行研究表明： 2 5 u r n 的颗粒物占肺沉积量的8 3 ，粉尘在呼吸过程中的沉附情况见下图。 卅 蹙 搬粒物直经d 即m 图2 3 不同粒径的可吸入颗粒物在呼吸道各个部位的沉积率【” 颗粒物的化学成分非常复杂，同时细颗粒物富集了空气中的有毒金属、酸 性氧化物、有机污染物，并载有细菌、病毒等，进入人体，危害人体健康和安 全。大量的可吸入颗粒物进入肺部，对局部肺组织有阻塞作用，可减弱局部通 第二章空气品质及其影响因素 透性支气管的通气功能，或使细支气管和肺泡的换气功能长失。颗粒物“j 以损 伤呼吸道的防御功能，还可作为过敏原，引起变态反应，使哮喘发生率增加。 空气颗粒物污染与慢性呼吸道疾病和症状发生有关，长期居住在颗粒物污染严 重地区的居民患咳嗽、咳痰、气急、慢性支气管炎和肺气肿的危险性增加。 美国对其东部6 个城市的粗颗粒物、细颗粒物和硫酸盐颗粒物浓度进行了连 续8 年的监测，发现日死亡率的增加与p m l 0 、p m 25 和硫酸盐颗粒物浓度都显著相 关，其中同p m 25 的相关性最强【2 2 i 。中国环境监测总站对四个城市八所小学进行 了两年的校内空气质量监测，并通过家庭健康调查问卷了解了家庭燃煤、室内 烟雾程度和被动吸烟对儿童呼吸系统疾病的影响，累计获得了7 9 0 0 个儿童的资 料。研究发现，儿童呼吸系统疾病( 感冒时咳嗽、咳痰、气喘、哮喘和支气管 炎) 的患病率与空气污染呈显著正相关，己产生轻度至高度有害的影响【2 。污 染因子中以p m 25 、p m j o 影阿最大。以下两图分别给出了p m 25 与儿章感冒、咳嗽 患病率和支气管炎患瘸率之问的相关关系。 图24p m ：，浓度对儿童感冒咳嗽患病率关联图 p m 2 5 敞度r a g ，n 1 。】 图25p m 25 浓度对儿童支气管炎患粕率关联幽 由以上两图可见两者之间呈正相关关系，即p m 2 j 污染程度越高，儿童患感 冒、咳嗽和支气管炎患病率越高，对身体危害越严重。 目前，关于颗粒物对人体健康影响的资料主要是从流行病学研究获得的， 但是迄今为止，颗粒物影响人类健康的生物学机理还不十分清楚，有待于学者 们的进一步研究。 2 23 2 生物性污染物 生物性污染物是室内三大污染物之一。e p a 在1 9 8 9 年室内空气质量会议的报 1 4 第二章空气品质及其影响因素 告中指出，“生物污染是室内空气污染中一类重要的污染物，可导致死亡和严 重的感染性或过敏性疾病”。室内生物性污染物包括：细菌、病毒、真菌、原 牛动物、昆虫( 跳蚤、蟑螂等) 以及节肢动物( 尘螨) ，真菌还可以进步分 为酵母菌( 通过出芽生殖的单细胞生物) 、霉菌( 产生孢子的多细胞生物) 以 及其他高等真菌。全球因微生物气溶胶引起的呼吸道感染率高达2 0 ，世界上有 4 i 种主要传染病，其中经空气传播的就有1 4 种，占居首位i 2 4 1 。 室内空气生物性污染源具有多样性，目前，国内对室内空气中化学性污染 物已做了大量监测，但室内空气生物污染物的监测相对较少，细菌( 特别是孢 子) 无处不有、光时布在。细菌的生存条件主要是营养源( 或尘粒) 和水分( 或 高湿度) 【2 ”，空调通风系统中有许多场所为细菌的定植、繁殖和传播提供了良 好的条件，如：空调机组的换热盘管( 尤其是冷却去湿工况) ；空调机组的凝 水盘、水封；空调机组的加湿器；空调机组中长期处于高湿度下的空气过滤器； 附着了大量粉尘的风管，加之中央空调通风系统内的温度和湿度非常适宜某些 细菌的生长和繁殖，空调风管也成了滋生细菌的温床：系统中各部件的横向接 缝或内表面；系统的消声器、静压箱等。通风空调系统中最大的细菌发生源是 空调机组，丹麦市政厅最近也是最大的一次研究中评估t 4 2 座办公建筑内、4 7 种通风条件下的4 3 7 3 位办公人员，最终得出结论是空调设备比机械式通风更容 易引起病态建筑综合症，这可能是由于加湿器或制冷机上容易促使微生物的生 长。因此防止空调机组的二次污染是解决室内空气品质问题的重点。 微生物在空气中是不能单独存在的，主要附着在灰尘上，常在可提供给他 们养分，比他们大数倍的尘粒表面发现，而且大多数也不是以单体形式存在， 而是以菌团或孢子的形式存在。故空气中的含尘浓度与其含菌浓度大致呈j 下相 关关系。但是又随着季节、地点等的不同而有所差别。有研究结果表明，空气 中与疾病有关的带菌粒子直径般为4 2 0 u m ，来自人体的微生物主要是附着在 1 2 1 5 u m 的灰尘粒子上 2 ，这样即可知，良好的空气净化措施在有效去除灰尘的 同时，也能起到良好的除菌作用。过滤效率较高的过滤净化装置对灰尘和微生 物的清除有一举两得之效 第二章集中空调通风系统污染控制方法的原理概述 第三章集中空调通风系统污染控制方法的原理概述 控制并改善集中空调通风系统污染严重的现状对于改善室内空气品质意义 重大。如前所述，控制方法可分为清除污染源( 如定期清洗系统内易受污染的 部件) 和控制污染物传播( 如提高过滤器净化级别) 这两大类。下文将分别就 这两种控制方法的原理加以谶述。 3 1 清除污染源 空调系统的不良运行管理与维护，导致表冷器、凝结水盘、冷却塔等一些 较湿润的部位更有利于微生物的繁殖，而积存于这些地方的灰尘也为微生物的 生长提供了必要的养分。当空调系统开启时，微生物及其繁殖时所伴生的有害 气体及物质跟随送风气流送出，成为室内臭气及污染物的来源之一。 3 1 1 空调通风系统清洗的组成 中央空调通风系统清洗包括通风管道和空调设备的清洗。由于空调通风系 统通常安装在建筑物的隐蔽区域( 天花板上，空调机房) ，清洁、消毒或更换 耗工费时，往往被空调使用单位所忽视。空调设备的清洗在国内已有成功案例， 但是通风管道清洗相对昂贵，其成功的商业案例极少，通风管道长期未做清洁 工作的原因有4 个：( 1 ) s a r s 以前的卫生法规和相关卫生标准未对集中空调通风 系统管道的清洁、消毒提出要求和检测评判标准，卫生监督、检测工作处于空 白；( 2 ) 国内长期无管道清洗服务机构：( 3 ) 管道是否清洁，经营者、管理者一般 无法直接观察到，主观上未给与足够重视；( 4 ) 部分经营者虽然知道国外对管道 清洗有要求，但出于经费或其他原因也没有对系统管道进行彻底的清洁。所以， 要使我国空调清洗行业得到提高，方面，应从源头控制，如在设计安装中央 空调时预留出清洗口，而无需再清洗时另外开洞，这样清洗会变得更容易，费 用也能至少降下2 0 ；另一方面，应加大国产清洗技术和设备的研制开发，减少 清洗成本。 中央空调通风系统的清洗在西方发达国家的具体实施也经历了一个较长的 1 6 第三章集中空调通风系统污染控制方法的原理概述 过程，国外从2 0 世纪7 0 年代末8 0 年代初开始重视中央空调的风道清洗，直到 1 9 9 0 年前后中央空调清洗才得以普遍实施，并建立了相应行业及国家标准。比 如有美国的国家风管清洗协会州a d c a ) ，日本的风管洁净协会( j a d c a ) 等。目 前国外许多国家都规定，建筑空调通风系统应根据使用场合不同，经常对空渊 系统内部进行清洁性检查，根据检查结果决定建筑空调通风系统是否需要清洗。 31 2 空调通风系统污染的主要表现形式 本课题组于2 0 0 4 年间，对上海市1 0 个典型的公共建筑空调通风系统进行 了现场调研，以查明空调通风系统的污染程度及其主要表现形式，调查结果见 下图。 ii i i v i 过滤器积灰 i i 盘管积灰 i i i 凝水盘积水 i 、，风口积灰 v 卒气品质 小良症状 图3 1 上海市公共建筑空调通风系统污染调查 图3 】表明了在空调通风系统中，污染主要集中在过滤网、空调冷热盘管、 风管内部和凝水盘等处，空调通风系统各部件应定期清洁、消毒或更换，有条 件的加装空气静化消毒装置，抑制微生物生长。 3 1 3 空调通风系统清洗的紧迫性 如图