摘要：分析了住宅的室內空氣品質的現(xiàn)狀，并通過對采用雙向風機的引入新風，來稀釋和減小室內空氣污染物濃度的實驗測試數(shù)據(jù)分析，找到了住宅室內空氣品質與通風換氣量的關系及規(guī)律。
關鍵詞：室內空氣品質 污染物濃度 雙向換氣系統(tǒng) 稀釋通風
0 引言
居室空氣污染據(jù)美國環(huán)保局的一項調查表明，室內污染物所含化學成份高達500余種，且不少成份具有致癌作用。近幾年的研究還發(fā)現(xiàn)與室內空氣質量有關的病癥，如空調病(ACD)、病態(tài)建筑物綜合癥(SBS)、建筑樓綜合癥(BRI)等，如何改善室內空氣品質已成為人們關注的熱點問題。
1 住宅室內空氣品質的改善措施
1.1 選用無害裝飾材料
隨著商品經濟和住房私有化的發(fā)展，裝飾居室已成為一種潮流。但裝修、裝飾材料已成為室內空氣污染來源。有些污染物低濃度多成分，不易被感官覺察而長期接觸，危害甚大。因此，這些材料要符合國家現(xiàn)行的控制標準GB 18580~18588-2001、GB 6566-2001和GB50325-2001 ［1］（見表1-1），以達到保護人體健康，預防和控制室內空氣污染的目的。
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污染物材料 |
VOC |
甲醛 |
重金屬 | |
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鉛 |
鎘 | |||
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地毯 |
0.6mg/m2. h |
0.05 mg/m2. h |
— |
— |
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壁紙 |
— |
120 mg/kg |
90 mg/kg |
25 mg/kg |
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內墻涂料 |
200g/L |
0.1 mg/kg |
90 mg/kg |
75 mg/kg |
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木家具 |
— |
1.5 mg/L |
90 mg/kg |
75 mg/kg |
1.2 改進烹調方式
廚房油煙嚴重威脅著人類健康，由于中餐以炒為主，并且很多人認為油不熱菜不香，殊不知油煙中的苯并芘等都是致癌的禍根。采用直接吸排式油煙機是一種較為有效的方法，但不能從根本上解決油煙污染的問題。因此我們要對傳統(tǒng)的烹調方式進行改進，例如，西餐多為涼拌、水煮，油煙污染少，且營養(yǎng)成份損失也少。另外使用微波爐也可減少油煙污染。
1.3 采用機械通風換氣措施
機械通風換氣有以下三種措施：裝排氣扇、裝送風機和裝新風換氣扇（帶熱回收器）。這里提出的3種機械通風換氣措施都能在一定程度上改善住宅室內空氣的品質，但是無限制地排風或送風，會增加住宅建筑能耗和電力能耗，提高住宅建筑運行費用，如何有效改善室內空氣質量并最大節(jié)約能耗成為當今急需解決的問題。
2 送新風與住宅空氣品質的相關實驗
本文采用雙向風機換氣系統(tǒng)從室外引入新風，稀釋室內污染物濃度，使之達到最佳室內空氣品質，是一種改善室內空氣品質的簡便有效的措施。其換氣量的多少，是改善空氣質量程度和節(jié)約能耗的關鍵。因而，定量分析其相互關系是本實驗的主要目的。
雙向換氣系統(tǒng)實驗研究內容如下，實驗室簡圖見（圖2-1）：
該實驗設備采用雙向風機一臺，對客廳進行送風，衛(wèi)生間和廚房分別采用排風扇和排油煙機進行通風（排風扇和排油煙機暫不開啟），考慮客廳的壓力分布和穩(wěn)定通風量，選擇40~120m3/h三種風量進行實驗。實驗房屋的外窗和房門均關閉，房門門縫較小，房間的氣密性較好。該實驗只對實驗室的客廳空氣中的CO2濃度進行測定，通過對室內該種氣體代表污染物的濃度測定來分析室內污染物濃度的變化規(guī)律，檢驗該方式對改善住宅空氣品質的效果。
該實驗的測定儀器采用GXH-301B型紅外線分析器，由表頭指示出CO2的體積濃度（%）。采樣點布置于室中間，采樣點高度與人的呼吸帶高度相一致，距地面為0.75~1.5m之間。實驗室采用CO2氣體發(fā)煙器，進行人工初始值的模擬（由于室內客廳中人的吸煙和其他活動，一夜之后室內的CO2濃度通常是室外的3~7倍），故實際模擬的CO2濃度初始值定為：0.20%~0.22%。
實驗的狀態(tài)參數(shù)為：室內溫度25.0℃~27.0℃，相對濕度在60%~68%之間，室外風速為2.7m/s，室內人數(shù)2人，作為CO2氣體的主要發(fā)生源，早晨8點進入客廳，并開始測量數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)記錄如下表：
|
時間送風 |
8:00 |
9:00 |
10:00 |
11:00 |
12:00 |
13:00 |
14:00 |
15:00 |
16:00 |
備注 |
|
無 |
0.211 |
0.312 |
0.453 |
0.571 |
0.645 |
0.711 |
0.820 |
0.934 |
1.012 |
室內 |
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0.036 |
0.038 |
0.036 |
0.035 |
0.035 |
0.036 |
0.036 |
0.035 |
0.035 |
室外 | |
|
40m3/h |
0.213 |
0.235 |
0.202 |
0.147 |
0.068 |
0.037 |
0.038 |
0.036 |
0.036 |
室內 |
|
0.035 |
0.036 |
0.034 |
0.033 |
0.034 |
0.036 |
0.037 |
0.035 |
0.036 |
室外 | |
|
80m3/h |
0.214 |
0.223 |
0.127 |
0.034 |
0.035 |
0.037 |
0.036 |
0.035 |
0.035 |
室內 |
|
0.035 |
0.037 |
0.035 |
0.033 |
0.034 |
0.037 |
0.035 |
0.034 |
0.035 |
室外 | |
|
120m3/h |
0.210 |
0.108 |
0.035 |
0.036 |
0.035 |
0.036 |
0.037 |
0.035 |
0.034 |
室內 |
|
0.034 |
0.035 |
0.034 |
0.034 |
0.035 |
0.036 |
0.036 |
0.034 |
0.034 |
室外 |
由表2-1可知，客廳室外CO2濃度在0.033%~0.038%之間，室內CO2濃度則在0.034%~1.012%之間，由圖2-2，2-3和2-4可見，在不同的送風量下，室內CO2最初濃度均高于相應的室外CO2濃度，在送風一定時間后，室內CO2濃度與室外CO2濃度趨于一致。 由圖2-5可以看出，送風工況的室內CO2濃度有明顯的降低，且送風量愈大，效果愈明顯。但是，最終的CO2濃度趨于相等, 都近似等于室外的CO2濃度。
由稀釋通風的原理，設房間內有一污染源，污染物的發(fā)生量為Qp(g/s), 房間的通風量為VV（m3/h）,即送入的清潔空氣量，其污染物的濃度為C0(g/m3), 送入房間的空氣與室內產生的污染物充分混合，同時從房間向室外排出與通風量等量的空氣及室內污染物的發(fā)生量，根據(jù)上述模型列出室內污染物濃度時間變化的全面通風微分方程。解此微分方程，得到全面通風稀釋方程［2］：
（2-1）
式中Vr為房間的容積，m3，τ為通風時間，h。
由表2-1和圖2-5可以看出，
VV=40 m3/h，在12時~13時，即τ=4~5 h , CO2濃度開始趨于穩(wěn)定；
VV=80 m3/h，在10時~11時，即τ=2~3 h，CO2濃度開始趨于穩(wěn)定；
VV=120 m3/h，在9時~10時，即τ=1~2h，CO2濃度開始趨于穩(wěn)定。
由此可以看出，當(VV/Vr)τ≥4，可以認為室內CO2濃度已趨于穩(wěn)定，在通風空調中常用“換氣次數(shù)”的概念，它的定義為每小時的通風量與房間容積之比，單位為1/h（次/時），用n表示。式(VV/Vr)τ≥4可寫成nτ≥4，此時室內CO2濃度已趨于穩(wěn)定。由此得出，換氣次數(shù)愈大，穩(wěn)定時間愈短。
由式（2-1）得出，當τ→∞時，式（2-1）可寫成：
（2-2）
式（2-2）表明，當經過相當長的時間后，室內CO2的濃度與室內的CO2的初始濃度Ci無關，為一定值。此時, 室內CO2的濃度與室外的CO2的濃度和室內CO2的發(fā)生量成正比，與通風量的大小成反比。
3 結論
對于室內其它污染物（如甲醛和VOC等），如果假設其發(fā)生量為一定值Qp，那么，通過送風最初可降低室內該污染物的濃度，但最終不能徹底降低其濃度，只是增大通風量可增加其降低的速度，且當nτ(換氣次數(shù)與通風時間之積)≥4時，室內污染物濃度開始趨于穩(wěn)定。并且，室外空氣中含有該種污染物也會產生相應的影響。因此，要得到最佳室內空氣品質，根本的方法是將污染物的發(fā)生量Qp降為最小或為零，即在裝修、裝飾房間時，應采用符合國家控制標準的建材，在條件允許的條件下，多使用國際上稱之為“生態(tài)建材”、“健康建材”和“環(huán)保建材”的材料。另外，在室外空氣品質不佳時，應適當減少室外新風量的引入。
參考文獻
1 GB 18580~18588-2001，GB 6566-2001《室內裝飾裝修材料有害物質限量標準》；GB50325-2001《民用建筑工程室內環(huán)境污染控制規(guī)范》
2 陸亞俊 馬最良等《暖通空調》中國建筑工業(yè)出版社 2002..6
通風設備網：http://www.boshiwj.com