空调系统的污染对IAQ的影响及控制措施

空调系统的污染对IAQ的影响及控制措施摘要通过研研究国内外的的相关文献，概概括了空调系系统的污染对对室内IAQ的影响比例例，指出随着着其它污染源源被控制，其其影响将会进进一步突出。依依据文献中提提出的空调系系统各部件污污染的成因，分分析了这些污污染对IAQ的影响。结结合国内外的的标准规范，以以及目前空调调系统的设计计运行情况和和笔者实验，提提出了控制空空调系统污染染的一些措施施。关键词空调调系统室内空气品品质污染控制1.造成IAAQ问题的各个个影响因素所所占的比例发生在上个世纪纪70年代的能源源危机的间接接后果之一就就是室内空气气品质（IAQ）问题。从从那时开始，人人们寻找并减减少室内污染染源的努力就就一直没有停停止过。1971到1988年期间，美美国职业安全全与健康研究究所（NIOSH）做了一项IAQ调查，列举举出了引发IAQ问题的几种种常见的源（Sourcce），如图1所示[1]。丹麦麦技术大学的的Fangeer引入了olf和decippol的概念，分分别用来表示示能被人感知知的污染源的的感官污染负负荷（SensooryPoollutiionLooad）强度，以以及人们能感感知的室内空空气品质[22]。使用这这一方法，他他调查了15栋建筑，发发现室内人员员不是建筑物物内唯一的污污染源，并总总结出了4类典型的室室内污染源及及其所占比例例：抽烟者（25%）、非抽烟烟者（12%）、室内建建材和家具（20%）、空调系系统的送风（42%）[3]。在前前人研究的基基础上，Claussen总结了50栋非工业建建筑中以olf表示的室内内各污染源的的感官污染负负荷强度，如如表1所示[4]。Claussen进一步指出出，在一些建建筑中，通风风系统是室内内空气中最主主要的污染负负荷的来源；；而新风在经经过这些系统统、送入室内内前就已经被被污染了。他他的这一观点点很好的解释释了为什么机机械通风系统统比自然通风风系统的问题题更多，尽管管前者有着更更高的通风量量[4]。图1建筑物IAAQ问题的主要要源表1各污染源源的感官污染染负荷olf/mm2室内建材通风系统室内人员办公室8会馆0.320.280.11学校0幼儿园0.070.320.38近年来，随着人人们对IAQ问题的重视视，室内建材材和装饰的污污染已得到有有效的控制，如如表2所示。相比比之下，空调调系统的污染染问题就更凸凸现出来，解解决空调系统统自身的污染染已成为控制制IAQ的关键。表2室内建建材和装饰的的污染控制措措施[5][[6][7]]材料控制措施板材限制板材中游离离甲醛的含量量，使用无毒毒性（无胶）的的人造板石材花岗石等天然石石材、石膏可可能会释放氡氡，使用已受受到限制涂料光敏漆、不饱和和聚酯漆、水水溶性涂料的的普及辅助材料和零配配件限制聚氯乙烯配配件、电镀件件的使用2.空调系统统各部件的污污染空调通风系统在在对送风进行行热湿处理的的同时，也能能有效减少送送风中的污染染物，如颗粒粒物、微生物物等，因此它它是一种改善善IAQ的合理方式式。但是，如如果在设计、安安装和维护等等阶段没有妥妥善处置，它它也可能成为为破坏IAQ的罪魁祸首首。Klaus指出，约有20%的室内空气气污染物来自自通风系统，如如果通风系统统保持干净，维维护良好，该该值可减少到到一半[8]]。2.1空气过过滤器与新过滤器相比比，使用过的的过滤器的感感官污染负荷荷要大得多[[9]。许多多人的研究发发现，过滤器器本身不是污污染源，真正正的污染源是是其上收集的的颗粒物[44]。这些颗颗粒物不仅积积聚在过滤器器表面，还会会深入过滤器器内部，形成成“过滤器饼”。在晚间通通风系统关闭闭或以最小新新风量运行的的状态下，过过滤器表面的的空气处于相相对静滞的状状态，“滤饼”中颗粒物吸吸收的气态污污染物就扩散散到过滤器表表面，并积聚聚到一定浓度度，在早晨刚刚开机时，随随送风进入室室内，形成一一段时间的高高污染物浓度度。但这些气气态污染物在在正常送风状状态下很难积积聚起来，因因此在开机运运行一段时间间后，污染物物浓度又会逐逐渐降低[44]。空气中的微生物物也会随着颗颗粒物在过滤滤器上沉积，只只要环境适宜宜，微生物就就会在过滤器器上生长，产产生令人不快快的微生物挥挥发性有机化化合物（MVOC），成为过过滤器感官污污染负荷的一一部分[8]][9]。Hans等人发现，纤纤维素制品的的过滤器在适适宜的温湿度度条件下（20℃，95%），其上的的微生物生长长并产生甲醛醛，乙醛和丙丙酮[10]]。Jan指出，过滤滤器受潮后，材材料中的水活活性会增加，微微生物穿透过过滤器生长，形形成气溶胶进进入下游的送送风中，对室室内人员造成成健康威胁[[9]。2.2换热器器换热器（盘管）是是微生物气溶溶胶的重要汇汇（Sink），从而也也是IAQ问题的潜在在源[11]]。许多商用用空调系统由由于过滤器效效率较低，普普遍存在盘管管积灰等情况况[12]；Jeffrrey等人认为，虽虽然有过滤器器可以过滤掉掉大颗粒，但但总因安装不不善引起过滤滤渗漏或旁通通，导致颗粒粒物穿透；盘盘管上冷凝膜膜的存在会阻阻留气溶胶，导导致沉积的增增加[11]]，盘管凝水水盘的滞水会会产生藻类。这这些颗粒物的的存在和盘管管自身的工作作环境一起，成成为微生物生生长的必要条条件，见表3。表3微生物物的生长需求求以及盘管对对这些需求的的满足[111]水分冷凝水膜营养物沉积的颗粒物适当的PH由沉积物的数量量和成分决定定温度当换热器处于制制热模式时，或或过度季节换换热器不开仅仅风机运行时时，温度条件件对大多数的的真菌和细菌菌来说都是很很理想的微生物气溶胶在在换热器表面面的沉积生长长会产生如下下问题：有机机体产生的代代谢产物，例例如真菌毒素素，会引起刺刺激、过敏，产产生臭味，甚甚至引起疾病病；送风很容容易带走真菌菌孢子，对室室内人员造成成不利影响，沉沉积在建筑物物其他部件表表面并生长；；微生物物质质在换热器上上的沉积生长长会影响空调调器的能效[[11]。2.3通风管管道通风系统自身的的风管材料对对室内空气中中VOC浓度影响很很小。根据Glenn等人的实验验结果，典型型风管散发的的VOC很少，通常常只占室内VOC浓度的几个个百分点[113]。但由由于进入机械械通风建筑物物内的大部分分新风都要通通过送风管，因因此送风管的的污染就显得得很重要。Glenn等人认为，流流经风管系统统的空气品质质会受以下四四类过程的影影响[13]]：图2影响风风管中送风品品质的四类过过程I.风管材材料散发的VOC污染物II.送风中中的VOC污染物在风风管表面的吸吸收解吸III.颗粒粒物在表面的的沉降，污染染物与风管表表面发生化学学反应而被去去除IV.污染物物和风管表面面化学反应生生成的产物应该辩证的看待待流经风管的的空气品质与与风管污染之之间的关系。Klaus指出，如果果一个污染严严重的过滤器器位于一段长长风管的上游游，且风管中中有一层厚的的积尘，则滤滤过空气会因因吸收而改善善；但如果干干净的空气通通过脏的风管管，其空气品品质就会因解解吸变差。只只有干净的风风管和干净的的过滤器才提提供最好的空空气品质。但但即使在干净净的风管内污污染仍会随风风管的长度增增加[8]。2.4风口的的类型和位置置根据Faribborz等人的实验验结果，在同同样的条件下下，采用方形形散流器和线线形散流器，前前者室内各点点的排污效率率要高于后者者。当回风口口比较靠近工工作区时，不不管室内的污污染源位于何何处，工作区区的排污效率率都会很低[[14]。3.控制空调调系统部件污污染的措施在国内外众多的的规范标准中中，提出了许许多控制空调调系统污染的的措施，例如如对新风引入入口位置的要要求[15]][16][[17][118]。参考考国外的相关关文献，根据据目前国内空空调系统设计计和使用的实实际情况，结结合目前空调调器生产厂商商和施工单位位的一些经验验，本文提出出了空调系统统设计和运行行中一些需要要注意的地方方。3.1湿度控控制微生物的活动会会随湿度的增增加而增加，最最适宜的RH为70-1000%[9]]。因此要保保证空调系统统内，尤其是是过滤器处空空气的相对湿湿度不超过90%；对于初级级过滤器，要要保证3天以上的平平均相对湿度度不能超过80%[155]。但这样样的规定也经经常会引起人人们的误解：：以为将周围围空气的RH保持在低于70%就能防止微微生物污染。事事实上，强调调相对湿度不不能过高是为为了防止在冷冷表面产生凝凝水，我们控控制的最终对对象是材料中中的水含量，而而不是空气中中的水汽含量量，因为前者者决定微生物物的生长。例例如在标准[[15]中就就提出，要防防止过滤器附附近区域的温温度降到露点点温度以下。Jan等人认为，只只要在材料中中有充足的水水分来支持微微生物生长，周周围空气的相相对湿度就不不那么重要了了[9]。为此此笔者在实验验室条件下，采采用金黄色葡葡萄球菌，分分别在a)滤料本身干干燥，空气湿湿度为100%；b)滤料本身潮潮湿这两种情情况下，对普普通粗效滤料料进行了微生生物生长的试试验，结果显显示，b)情况微生物物的生长要明明显高于a)情况（显著著性水平5%，Wilcooxon秩和检验）。为防止新风口处处的过滤器吸吸入积雪或雨雨水受潮，可可在新风引入入口处安装防防雨百叶，或或增加新风管管坡度[166]、添加上上弯的新风管管弯头的做法法；为防止第第二级甚至更更高级的空气气过滤器由于于效率较低的的挡水器引起起的浸湿，可可将进入挡水水器的最高风风速限制在3.5m//s以下[15]]。要防止系系统内，特别别是在过滤器器、盘管和加加湿器处出现现长时间（12h）的高湿度度或湿表面[[8]，例如如可以在定期期关机时，先先关闭加湿器器和表冷器，等等系统干燥后后再关闭风机机[15]。出于成本考虑，新新风管通常是是不进行保温温的，笔者认认为，这种做做法不可取，有有可能会在风风管内壁产生生结露。标准准[15]也指指出，在风管管上那些温度度有可能降至至露点温度以以下的部位，有有必要安装隔隔热材料。例例如，为了防防止结露，有有的厂商采取取了直接将新新风密闭阀安安装在空调箱箱内部的做法法。3.2空气过过滤器的选择择和维护标准[15]推推荐，在办公公和会议建筑筑的AHU中，预过滤滤器用F5~F7，二级过滤滤器用F7~F9；在只使用用单级过滤的的情况下，可可使用F7级的过滤器器。空气过滤器的设设计要使得它它们在安装、维维护和替换时时，微生物气气溶胶或颗粒粒物的引入量量减到最小，或或最起码不增增加。应确保保它们自身不不会成为危害害健康或产生生臭气的气溶溶胶物质的来来源[15]]。例如，可可设计成只在在集尘面维护护和更换过滤滤器。Klaus指出出，过滤器的的污染会在其其投入使用后后的第二个秋秋冬季工况时时增加，这就就给我们一个个启示：过滤滤器至少应在在使用半年后后，或第二个个冬季期工况况开始后进行行更换。过滤滤器应根据建建议的压差进进行更换，也也可根据不同同的使用环境境制定更换周周期，例如，处处于多尘室外外空气中的过过滤器应在到到达建议的压压差限值时进进行更换，而而在污染较少少空气中的过过滤器则很难难达到压差限限值，这时可可给出基本更更换年限[88]。3.3换热器器的设计和维维护换热器的翅片间间距不能小于于2mm以下。进行行设计时，应应将翅片间距距与换热器所所处空气中的的含尘量联系系起来，含尘尘量越高，所所需的翅片间间距也越大[[15]。换热器的设计应应便于清洗。尺尺寸较小的换换热单元，其其热交换器及及其附件（如如挡水器）应应设计成可抽抽取式。对尺尺寸较大的换换热单元，如如果空间足够够可以在原位位进行清洗，必必须确保清洗洗出来的灰尘尘或湿气不会会进入下游的的系统部件中中去[15]]。在制热运行时，为为了使沉积的的污垢和换热热器自身材料料的气体污染染物散发量达达到最小，宜宜保持较低的的表面运行温温度（如加热热器表面平均均温度≤55℃）[15]。3.4风管系系统在系统运行前，必必须将残余的的油污，以及及运输和安装装过程中沉积积的灰尘清洗洗掉[8]。软风风管由于难以以进行清洗，所所以只限于必必须的尺寸应应用场合[115]。4.结论本文总结了国内内外的相关研研究，分析了了空调系统的的污染对IAQ的影响，提提出了一些在在设计运行中中可以采取的的污染控制措措施。最后还还要指出的是是：1)应结合空空调系统所处处的具体环境境，合理的进进行设计和布布局，制定维维护方案。2)设计和维维护时，不应应孤立片面的的追求某个功功能段的完美美，应从整个个系统的角度度出发。例如如在本文中提提到了风管污污染和IAQ的辩证关系系，如果风管管前的过滤器器很脏，那么么清洗掉风管管中的积尘反反而只会增加加污染。3)应动态的的考虑问题，例例如在标准[[16]中，规规定室内相对对湿度的上限限时，就考虑虑到了室外露露点及室内湿湿负荷的峰值值条件。参考文献[1]Craandalll,M.SS.anddW.K..Stebber.TTheNaationaalInsstitutteforrOccuupatioonalSSafetyyandHealtthinddooreenviroonmenttalevvaluattioneexperiience,,Parttone::Builldingenvirronmenntaleevaluaationss.Apppl.Occcup.Envirron.HHyg,11996,11(6)):5333-539[2]Fannger,P.O..Intrroducttionoofolffandtheddecipooluniitstooquanntifyairppolluttionpperceiivedbbyhummansiindoorrsanddoutddoors..EnerrgyanndBuiildinggs,19988,VVol122,1-66[3]Fannger,P.O..Airpolluutionsourccesinnoffiicesaandasssembllyhalllsquuantiffiedbbytheeolfunit..EnerrgyanndBuiildinggs,19988,VVol.112No11[4]G.Claussen.VVentillationnfilttersaandinndoorairqqualitty:arevieewofreseaarchffromttheInnternaationaalCenntrefforInndoorEnvirronmenntanddEnerrgy.IIndoorrAir14(SSuppl7),22004,202-2207[5]刘文金金.对我国绿色色环保家具的的思考.家具，2000，2，52-544[6]叶翠仙仙，沈洁梅.环保家具的的绿色生态设设计与制造.福建农林大大学学报（哲哲学社会科学学版），2004，7（2）：86-888[7]李万成成.室内装修与与环保建材.山西建筑，2001年4月，第27卷第2期[8]KlaausFiitznerr.Efffectsofaiirhanndlinggandcleannlinesssofventiilatioonsysstemsoninndoorairqqualitty.BaalticSympoosium,,Talllinn,2000[9]JannPejttersenn.Sennsorypolluutionandmmicrobbialccontamminatiionoffventtilatiionfiilterss.InddoorAAir,1996,,6:2239-2448[10]HaansScchleibbingerr,HennningRudenn.AirrfilttersffromHHVACssystemmsaspossiiblessourceeofvvolatiileorrganicccomppoundss(VOCC)–labooratorryanddfielldasssays.AtmosspheriicEnvvironmment,1999,,33,4571--4577[11]JeeffreyySieggel,IIainWWalkerr.DeppositiionoffbiollogicaalaerrosolssonHHVAChheateexchanngers..,22001[12]刘燕燕敏，聂一新新.空调风系统统的清洗对室室内可吸入颗颗粒物和微生生物的影响.暖通空调，200