住宅空气环境改善技术探究—新风系统应用技术浅析

姜顺 荣前 魏建民
　　(上海宝冶集团有限公司，上海宝山 200941）
　　摘 要：随着国家、社会的不断发展进步，人们对生活品质的要求越来越高，而由于空气环境的污染及雾霾的频繁出现，使人们对于提高住宅室内的空气品质的要求愈加的强烈。而住宅新风系统便是在此情况下应运而生。本文对单向流、双向流等组织形式的新风系统的特点和差异进行比较，探索出适合改善建筑室内居住环境的空气质量改善技术，从而营造健康舒适的室内生活环境，提高人们的生活品质。
　　关键词：室内空气品质；新风系统；自然通风；机械通风

　　1 引 言
　　随着经济的发展以及人们生活水平的不断提高人们对于居住环境的要求越来越高。近年来，各大城市雾霾天气出现次数越来越多，使得建筑住宅室内的空气质量更加为人们所关注。而且目前建筑材料、装饰材料及粘接剂等均会散发出各种污染物，对人体的健康造成很大的威胁。鉴于这些原因，使得人们对于当前建筑住宅的要求越来越高，“健康住宅”的概念越来越受到人们欢迎，逐步的成为人们购房时重点考虑的因素之一。
　　根据世界卫生组织（WHO）的定义，所谓“健康”就是指在身体上、精神上、社会上完全处于良好的状态，而不是单纯指疾病或体弱。据此定义，“健康住宅”就是能使居住者在“身体上、精神上、社会上处于良好状态的住宅”。具体说来，“健康住宅”的要求有以下几个方面（也有其他标准，内容大致相同）：
　　（1）会引起过敏症的化学物质的浓度很低；
　　（2）为满足第一点的要求，尽可能不使用易散的化学物质的胶合板、墙体装修材料等；
　　（3）设有换气性能良好的换气设备，能将室内污染物质排至室外，特别是对高气密性、高隔热性来说，必须采用具有风管的中央换气系统，进行定时换气；
　　（4）在厨房灶具或吸烟处要设局部排气设备；
　　（5）起居室、卧室、厨房、厕所、走廊、浴室等要全年保持在17℃—27℃之间；
　　（6）室内的湿度全年保持在40%至70%之间；
　　（7）二氧化碳要低于1000ppm；
　　（8）悬浮粉尘浓度要低于0.15mg／m2；
　　（9）噪声要小于50分贝；
　　（10）一天的日照确保在3小时以上；
　　（11）设足够亮度的照明设备；
　　（12）住宅具有足够的抗自然灾害的能力；
　　（13）具有足够的人均建筑面积，并确保私密性；
　　（14）住宅要便于护理老龄者和残疾人；
　　（15）因建筑材料中含有有害挥发性有机物质，所有住宅竣工后要隔一段时间才能入住，在此期间要进行换气。由此可以发现，要达到“健康住宅”的标准，改善室内空气环境是非常重要的。要改善住宅的室内空气质量，首先要了解室内空气品质的概念，并对影响室内空气品质的因素进行分析，以寻求最合理的改善室内空气质量的途径。
　　2 室内空气品质的定义
　　室内空气品质（AQ）已成为现代建筑科学的前沿研究课题，它涉及医学卫生、建筑环境工程、建筑设计等诸多方面，研究的目的是创造一种卫生、健康、舒适的室内空气环境。室内空气品质最初主要是针对室内空气环境的，美国ASHRAE标准62-1999中这样定义室内空气：“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，且处于该环境中的绝大多数人（≥80%）没有表示不满。”此定义已被国内及国外所认同。
　　3 影响室内空气品质的主要因素
　　影响住宅室内空气品质有诸多的因素，总结分析主要包括以下几个方面。
　　3.1 新型材料和化学药剂的大量应用
　　如今大量的新型建筑材料、装潢材料、涂料及粘接剂等的不断采用，新型家具不断涌现,以及其他药剂等大量使用,使得室内空气中出现了很多种前所未有的挥发性化学污染物。
　　3.2、新风量的减少和新风品质的下降
　　新风量的不足是造成室内空气品质下降的主要原因；同时,入室新风质量也是影响室内空气品质的主要因素。影响入室新风质量主要有两方面的原因:一是室外空气的质量；二是新风处理过程。
　　3.3、通风系统换气效率的影响
　　不同的通风方式和气流分布方式,影响着通风换气效率,对稀释和排除室内污染物的效果不同,室内人员可感受的空气品质也不同。这是目前可以改善且亟需解决的。
　　3.4 挥发性有机物的污染
　　近几年来,国内外学者对出现病态建筑综合症（SBS）调查分析后普遍认为,过去人们往往比较重视明显的室内污染物, 却忽视了许多低浓度的挥发性有机化合物。
　　3.5 系统维护不当
　　对于改善住宅室内环境的系统设备等，应及时维护清理，保证较高的工作效率，但实际操作过程中却由于管理等各方面的原因，达不到预期的效果，影响室内空气质量。
　　4 解决问题的途径
　　健康建筑国际（HBI）在调查了世界各国的约1600幢建筑后，认为从暖通空调的角度，造成SBS的原因可以归纳为三条：1、通风不良；2、空气过滤不足；3、系统维护不当。根据这一归纳我们应从以下三方面着手解决问题：
　　4.1 改善通风效果
　　提起改善室内空气品质，许多人首先想到的往往是增加新风量。其实不尽然，要真正发挥新风效益，应从“新风量”、“新风品质”和“输送途径”三方面入手。
　　4.2 提高新风系统的净化能力
　　室内空气的污染物可以分为颗粒物和气态物两大类。现有的技术手段及设备已能有效的控制颗粒污染物，而对气态污染物的控制在实践上还是一个难题。加强对气态污染物控制的研究。开发经济而有实效的产品，是目前应该关注的。
　　4.3 加强对新风系统本身的清洁维护
　　空气系统本身成为室内空气污染源之一的原因就在于没有及时的清洁维护，所以，新风系统必须定期的进行清洁维护。
　　5 目前住宅新风技术应用情况探讨
　　近几年,国家在改善住宅室内空气环境质量方面也做了大量的工作，有关建筑室内通风方面的规范、文件等相继出台：《环境污染健康影响评价规范》、《室内空气质量卫生规范》、《室内空气质量标准》(GB/Tl8883一2002 )、《住宅设计规范》、《建筑节能设计标准》、《健康住宅建设技术要点》等，其中对住宅居室通风都提出了明确的要求。
　　为使室内空气的清洁度和温湿度保持在舒适状态，通风是最为行之有效的方法。以空气的动力源泉为划分依据，通风系统可以简单分为:自然通风系统和机械通风系统。
　　5.1 自然通风技术
　　自然通风是依靠室内外空气的温度差（实际是密度差）造成的热压，或是室外风造成的风压,使房间内外空气进行交换，从而改善室内的空气环境。
　　建筑住宅自然通风具有节能、通风效果好，且不需任何设备投资，无噪声等优势。然而，由于自然通风量不稳定，且受室外空气情况影响大的缺陷；同时随着生活水平的提高，人们对室内环境的要求也越发严格，都使得居室自然通风在拥有很大优势的同时，存在很多需要解决的困难。
　　大城市中由于土地资源的稀缺，使得点(塔)式住宅占有较大的比例，而一梯多户的点式住宅就会产生大量的先天通风不良的房间。此外，因窗型选用决定了不同的窗户面积、通风开口面积与通风面积。现实中许多窗户的实际通风面积是大大小于开窗面积的。即使自然通风效果优良的板式住宅也存在许多不能开窗的时间段。严寒和酷暑季节，通风会带来很大的新风负荷，不符合节能的要求,因而要求住宅窗户密闭，但窗户长期关闭又不利于空气流通。
　　5.2 机械通风技术
　　面对自然通风技术存在的问题,有些是可以在设计等阶段给予解决的，但是许多问题只能通过强制的通风方式来解决，即机械通风。通过机械通风机作用使空气流动从而造成房间通风换气的方法,称为机械通风。由于风机的风量和风压可根据需要确定，机械通风方法能保证所需要的通风量,控制房间内的气流方向和速度，对进风和排风进行必要的处理,因此该系统得到了广泛应用。
　　机械通风装置可以有组织地进行通风，大大改善空气质量，一些较高档的住宅建筑,近年来纷纷引进提高舒适度的新风系统。机械通风换气措施目前主要有以下三种:安装排气装置，安装送风机，安装新风换气装置(可能带热回收器)(通常也被称为新风系统)。这些都能在一定程度上改善住宅室内空气品质。根据不同的送风排风原理和实际工程应用普及度,目前居室(此处暂不考虑厨房、卫生间)机械通风多采用以下几种方式。
　　5.2.1 窗用自然通风器（图1）

　　基本原理:依靠风压差和热压差(室内外空气压差、风速、温差等气体分子扩散原理等因素)实现空气交换。其换气量的大小主要取决于室内外温差大小、气压高低等自然条件。窗用自然通风器外形小巧，安装便捷(一般结合窗框安装)；无能耗,无噪音；价格较为便宜。窗式自然通风器在我国的推广时间并不长,但在已使用的住宅小区中获得了较好的评价。国家住宅与居住环境工程中心在《健康住宅建设技术要点》中也明确表示，宜开发推广无动力和有动力的窗用自然通风器。
　　5.2.2 自然送风、强制排风系统

　　即单向流空气置换系统，通常被简称为新风系统(事实上新风系统应区分为单向流和双向流系统)。系统原理：合理的气流组织在系统运行时，将污浊的空气从污染最严重的区域持续排出室外，从而在室内形成负压,在室外正压的作用下，外界的新鲜空气通过进风口从人员活动最集中的地方导入室内,从而保持室内空气清新。其气流路线是新风从居室进入，由卫生间及厨房排出。该系统由系统主机、管路系统、进风器和排风器等构成。根据主机设置方式的不同一般分为集中式和单户式两种系统。
　　（1）集中式单向流空气置换系统
　　是指多用户共用一台主机，通过集中的管道井进行统一排风，各居室设置自然进风口进风的新风系统。其优点是投资相对较少，而基本能达到通风换气效果，但需占用管道竖井，维修较为繁复，耗电计量的分摊问题易产生纠纷；共用一台主机其换气效果会相对较差等，均是该系统的缺点。目前市场上采用的较少。
　　（2）单户式（独立式）单向流空气置换系统
　　其主机置于卫生间（或厨房间）的吊顶内，在卫生间、厨房、过道和客厅设置排风口，对各居室进行机械排风。在卧室、客厅的窗户或外墙上分别设置进风器导入新风，在排风主机处，可按照居住者实际安装风量控制器；也可以附加湿度控制器，随着空气湿度变化，自动调整进、排风口开口量大小，从而自动调节进入各个房间的新风量。同时根据不同的定位和要求，可以选择不同的进风器、排风器等部件。进风器可以有防尘、湿度控制等功能，在控制方式上有手动、自动、湿感智能等；进、排风器的外观和材料也可定制。由于单户式单向流空气置换系统具有以上优点，比较适合当前的住宅市场。
　　5.2.3 机械进、排风系统

　　即通常所说的双向流空气置换系统。该系统由一组强制送风系统和一组强制排风系统组成。与自然送风相比，强制排风系统的区别主要在于新风借助送风系统的管道进入室内。新风的流动方向可以根据特定要求自由设计和布置，居室内的空气得到更好的组织。同时，新风在进入居室之前可以按要求进行过滤、灭菌和预热等。带热回收装置的新风系统，在拥有强制送风设备功能的同时，用排风对新风进行预热（冷），从而达到节能效果。热回收新风系统在通风换气的同时还具有能量回收功能，避免能量损失。但其一般能耗较大；同时，由于热交换器主机的使用寿命较短（当前的卫生间状况下一般使用寿命为2-5年），且该系统的厨房和卫生间不宜设置排风口，否则极易造成“串味”。
　　5.2.4 机械通风方式对比分析

　　6 新风系统设计要求
　　对于新风系统，在进行系统设计时应遵循以下三条原则：
　　（1）定义通风路径——新风从空气较洁净区域进入，由污浊处排出。一般新鲜空气从起居室、卧室等区域送入，而污浊空气则从浴室、卫生间及厨房排出。
　　（2）确定住房内最小通风量——按国家通风规范，每人每小时必须保证30立方米；通常居住类房屋换气次数为0.6～1.2次/时。
　　（3）定义通风时间——保证新风的连续性，使风机一天24小时连续不间断通风。以上三项原则仅从设计层面对新风系统提出要求，但目前新风系统种类繁多，且在实际应用过程中有一些问题未能有效解决。同时，新风系统在实际应用过程中如何安装等问题也需深入研究，只有持续进行探究，将新风量、新风品质以及相关问题都解决后，才能使建筑住宅室内空气环境真正得到改善。
　　7 结语
　　通过对住宅室内空气质量改善方式的探究，了解目前新风系统的一些应用技术，并对部分常用新风技术进行了对比分析。在目前改善住宅室内空气环境质量方面，“机械排风+自然进风”的通风方式是比较好的一种方式，虽然仍存在一些不足之处，但在目前条件下具有较大的推广应用价值。同时，应持续探究改善住宅室内空气品质的更加合理更加有效的方式，使“健康住宅”真正走进老百姓的家中。
　　参考文献
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