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改善室内空气品质的途径和方法
发布时间:2015年02月12日
室内空气品质不仅影响人体的舒适与健康,而且对室内人员的工作效率有显著的影响。良好的室内空气品质能够使人感到神清气爽、精力充沛、心情愉悦。然而近二十年来,许多国家的室内空气品质却不容乐观,许多人抱怨室内空气品质低劣,使他们出现一些病态反应:头痛、困倦、恶心和流鼻涕等,此类症状被统称为“病态建筑综合症”(英文名为Sick Building Syndrome,简称SBS)

转轮除湿机

一. 室内空气品质的定义
室内空气品质(Indoor Air Quality,简称IAQ)的定义在近二十年来发生了很多的变化。最初人们把室内空气品质几乎完全等价为一系列污染物浓度指标。近年来,人们认识到这种纯客观的定义不能涵盖室内空气品质的内容。
在1989年国际室内空气品质讨论会上,丹麦的Fanger教授提出了一种空气品质的主观判断标准:空气品质反映了人们的满意程度。
1998年,美国供热制冷空调工程师协会(American Society of Heating,Refrigerating and Air-conditioning Engineers ,简称ASHRAE)颁布的标准ASHRAE 62-1989《满足可接受室内空气品质的通风》中兼顾了室内空气品质的主观和客观评价,给出的定义为:良好的室内空气品质应该是“空气中没有以知的污染物达到公认的权威机构所确定的有害物浓度指标,且处于这种空气中的绝大多数人(≥80%)对此没有表示不满意。”
二.室内空气品质产生的原因
调查和研究表明,造成室内空气品质低劣的主要原因是室内空气污染,这些污染大致可以分为三类;物理污染(如粉尘),化学污染(如有机挥发物,英文名为Volatile Organic Compounds 简称VOCs)和生物污染(如霉菌)。室内空气品质方面的研究近年来日益受到重视,其主要原因如下:
1.强调节能导致的建筑密闭性增强和新风量减少
2.新型合成材料在现代建筑中大量应用
3.散发有害气体的电器产品大量使用
4.传统集中空调系统的固有缺点以及系统设计和运行管理的不合理
5.厨房和卫生间气流组织不合理
6.室外空气污染
三.改善室内空气品质的紧迫性和重要性
据美国等发达国家统计,每年室内空气品质低劣造成的经济损失惊人。现代建筑室内空气品质恶化,引发了以下三种病症:病态建筑综合症(SBS),与建筑有关的的疾病(BRI),多种化学污染物过敏症(MCS)。据美国环境保护署(EPA)统计,美国每年因室内空气品质低劣造成的经济损失高达400亿美金。
实际上,我国室内空气品质问题较发达国家更为严重。除上述原因外,我国室内环境污染还有很多独有的特点:
1.我国每年新建建筑量惊人,逾10亿㎡。不合适的建筑设计、空调系统设计和运行管理的不合理严重影响了室内空气品质。
2.大量散发有害物质的建材充斥市场,投入使用。一方面,我国建材和建筑装修市场还较混乱,缺乏严格和科学的法规和标准;另一方面,缺乏检测和控制室内空气污染的技术措施,甚至一些空气污染物的产生、传播、检测和防治中的关键科学问题尚未很好认识和解决。
应该说,目前我国室内空气品质问题已成为中国政府关注和普通百姓关心的问题。
四.提高室内空气品质的方法
1.控制室内污染
室内空气污染物由污染源散发,在空气中传递,当人体暴露在污染空气中时,污染会对人体产生不良影响。室内空气污染控制可通过以下三种方式实现:(1)源头治理;(2)通新风稀释和合理的气流组织;(3)空气净化。
(1)源头治理
从源头治理室内空气污染,是治理室内空气污染的根本之法。污染源头治理有以下几种:
①消除室内污染源。最好、最彻底的办法是消除室内污染源。譬如,一些地毯吸收室内化学后会成为室内空气二次污染源,因此,不用这类地毯就可以消除其导致的室内污染。
②减少室内污染源散发强度。当室内污染源难以根除时,应该考虑减少其散发强度。譬如,通过标准和法规对室内建筑材料中有海物含量进行限制就是行之有效的办法。
③污染源附近局部排风。对一些室内污染源,可采用局部排风的方法。譬如,厨房烹饪污染可以采用排油烟机来解决。
(2)通新风稀释和合理的气流组织
通新风是改善室内空气品质的一种行之有效的办法,其本质是提供人所必须的氧气并用室外的污染浓度低的空气来稀释室内污染物浓度高的空气。合理的气流组织对改善局部空间的空气品质也有很大的帮助。
(3)空气净化
目前空气净化的方法主要有:过滤器过滤、活性炭吸附有害物质、纳米光催化降解VOCs、臭氧法、紫外线照射法、等离子体净化和其他净化技术。
2.有效发挥通风空调对室内空气品质的正面作用
对室内环境控制来说人的健康是永恒的主题,当空调转向以提高室内空气品质为目标,暖通空调工程师不得不面临许多新的挑战。特别是如何消除通风空调对室内空气品质的负面影响,有效发挥其正面作用有许多文章可做。
(1)最大程度保持新风原有品质
有效发挥通风空调系统的正面作用,就要强调新风对室内污染稀释的重要作用,强调新风对改善室内空气品质有着其它措施不可替代的效果。要求对新风进行处理时,应尽量保持新风原有的品质和气味。
为了确保新风品质,有必要利用新风年龄和新风途径污染的概念来对新风流经空调系统的过程加以分析。应将新风从进入系统到最终供室内人员呼吸的整个过程分为两个阶段分别加以以控制。第一个阶段是新风从新风口到室内送风口,对该过程的控制主要体现为新风口的选取,新风的过滤处理,新风系统的人室方式等问题。第二个阶段是新风从送人室内到最终供室内人员呼吸,对该过程的控制主要体现为合理的控制室内气流组织形式,以保证呼吸区内空气年龄最小,新风品质最高。因此采用新风独立处理(或预处理),尽量减小系统对新风的污染。在设计空调系统时,应尽量缩短新风输送途径,尽量使新风直接人室,是十分必要的。
(2)消除空调机组污染
有效发挥通风空调系统的正面作用,就要强调消除空调机组污染。系统中换热器(盘管)是影响室内空气品质的潜在污染源,也是微生物气溶胶的发生源。许多空调系统由于空气过滤器效率较低,普遍存在盘管积灰等情况;即使使用较高效率的过滤器,但也会因安装不善引起过滤渗漏或旁通,导致颗粒物穿透;盘管上冷凝膜的存在会阻留气溶胶,导致沉积的增加,盘管凝水盘的滞水会产生藻类。这些颗粒物的存在和盘管自身的工作环境一起,成为微生物生长的必要条件。
许多人的研究发现,空气过滤器本身不是污染源,真正的污染源是其上滤集的颗粒物。这些颗粒物不仅积聚在过滤器表面,还会深入过滤器内部,形成“过滤器饼”。在晚间通风系统关闭或以最小新风量运行的状态下,过滤器表面的空气处于相对静滞的状态,“滤饼”中颗粒物吸收的气态污染物就扩散到过滤器表面,并积聚到一定浓度,在早晨刚开机时,随送风进入室内,形成一段时间的高污染物浓度。
(3)消除空调管路污染
美国学者Klaus指出,约有20%的室内空气污染物来自通风系统,如果通风系统保持干净,维护良好,该值可减少到一半。这几年我国也开始重视空调输送管道系统污染。卫生部于2006年3月实施了《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》、《公共场所集中空调通风系统卫生规范》、《公共场所集中空调通风系统卫生学评价规范》、《公共场所集中空调通风系统清洗规范》,2005年建设部也颁布了GB50365(空调通风系统运行管理规范》。应该辩证的看待流经风管的空气品质与风管污染之间的关系。只有干净的风管和干净的过滤器才提供最好的空气品质。根据Glenn等人的实验结果,典型风管散发的VOC很少,通常只占室内VOC浓度的几个百分点。但由于进入机械通风建筑物内的大部分新风都要通过送风管,因此新风送风管的污染就显得很重要。
(4)系统湿度控制
有效发挥通风空调系统的正面作用,就要强调系统湿度控制。微生物的活动会随湿度的增加而增加,最适宜的相对湿度为70%~100%。因此要保证空调系统内,尤其是过滤器处空气的相对湿度不应超过90%;对于初级过滤器,要保证3天以上的平均相对湿度不能超过80%。
为防止新风口处的过滤器吸人积雪或雨水受潮,可在新风引人口处安装防雨百叶,或增加新风管坡度、添加上弯的新风管弯头的做法;为防止第二级甚至更高级的空气过滤器由于效率较低的挡水器引起的浸湿,可将进入挡水器的最高风速限制在3.5 m/s以下。
3.采用新风预处理系统
由于过去舒适性空调的温、湿度控制要求不高,需要新风量不大,因此,,不需要对新风进行预处理。但目前新标准要求增大空调系统的新风量, 并将室内相对湿度控制在一较低的水平。这样使得新风对室内的影响比以往更加突出。 空调系统的冷、湿负荷会大大增加,特别是在热湿地区,对传统的空气处理系统来说难以胜任。为尽量不增加空调系统能耗和有效改善IAQ 的角度,可以采用热回收和除湿技术为基础的新风预处理系统,应用于已建空调系统的改造或新建空调系统的设计。
(1)热回收式新风预处理系统
热回收式新风预处理系统是在传统再热式系统中附设预处理新风的热回收装置而组成的系统。热回收装置的种类很多,其中以转轮式全热交换器的热回收效率最高。
转轮全热回收式新风预处理系统在原系统中的排风和新风间安装转轮式全热交换器,可在两者之间进行高效的显热和潜热交换。夏季,对新风进行预冷减湿。 经预冷减湿后, 新风的冷负荷大大减小,从而降低需要冷却盘管提供的冷量和除湿量,使传统的再热式系统在一定的室外气候条件下,能满足新标准的要求。
(2)除湿式新风预处理系统
空调系统中常采用的除湿原理有升温降湿、通风降湿、冷却除湿、吸湿剂除湿等。其中吸湿剂除湿的原理是利用某些物质(如氯化锂、硅胶等) 吸收或吸附水分的能力,除去空气中的部分水分。转轮除湿机除湿原理属于吸湿剂除湿。转轮除湿机除湿性能好,是目前应用较广的一种除湿方式。除湿式新风预处理系统就是利用转轮除湿机处理新风或新风与部分回风的混合风,将空调系统中的部分或全部潜热负荷转化为显热负荷,再由传统空气处理设备处理至送风状态。
当室外新风温度较高时,为提高除湿效率,使除湿机在高效下运行,通常先将新风送入新风预冷装置,降低其显热及潜热, 然后进入除湿设备将剩余潜热负荷转化为显热负荷,可视除湿量的大小,旁通一部分新风与除湿处理后的那部分新风混合,再通过转轮式显热交换器或间接蒸发冷却器与排风热交换后, 与回风混合经冷却盘管等湿冷却至送风状态点,送入室内空气处。
4.优化设计
对微生物污染的控制,强调对室内相对湿度控制及采取相应的技术措施。湿度是影响霉菌在建筑中生长的主要因素,减少空调系统的潮湿面积,控制细菌的生长繁殖。空调系统的某些潮湿表面是细菌繁殖的温床,特别是冷却塔、加湿器、水箱、盘管表面、集水箱、喷淋室过滤器和消声器等表面,这些地方的细菌大量繁殖并被送入室内各地方。在这种情况下依靠加大新风量加强过滤来降低细菌浓度是不合理的。特别是盘管的带水和排水问题所引起的微生物污染。设备选择和管道的设计、安装的重点在于尽量减少尘埃污染和微生物污染,如减少污染源、防止尘埃和湿气的积累。
5.建筑设计要遵循生态环境的设计原理
从建筑设计考虑遵循生态环境的设计原理,考虑建筑总平面规划、城市微气候的改善、建筑材料满足室内空气质量标准,尽可能利用自然能源或采用最少的能源来达到人们生活、工作所需的舒适环境,这也是解决建筑室内空气质量的根本措施。当今世界建筑中有不少建筑就是利用当地的自然生态环境,运用生态学、建筑技术科学的基本原理、现代科学技术手段等合理地安排并组织建筑与其它相关因素之间的关系,使建筑与环境之间所形成的良好室内外气候条件和较强的生物气候调节能力,使人、建筑与自然环境形成一个良性循环的生态环境系统,从而也保证了建筑具有良好的室内空气质量。
6.完善相关法规
由于空调房间应用越来越多,在室内空气品质法律诉讼事件中,涉及空调系统的案例最多,法院的判决表明建筑通风设备引起的空气品质问题最为严重,同时在系统设计、施工中所出现的问题也是影响室内空气品质的一个重要因素。因此应制定保证室内空气品质的相关的法规和标准,使建筑和空调产品设备从设计到施工、运行管理都有明确的质量保证和法规依据。
 
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文章来源:转轮除湿机