・人居环境・收稿日期:2002210214作者简介:杨振宇(1978-),男,江苏无锡人,现就读于同济大学环境科学与工程学院2001级硕士研究生。

室内空气品质评价杨振宇,羌　宁,季学李(污染控制与资源化国家重点实验室同济大学环境科学与工程学院,上海　200092) 摘要:介绍国内外有关室内空气品质的评价方法,着重介绍CFD 和多区域两类模拟方法。

关　键　词:室内空气品质;健康;评价;计算机流体力学;多区域中图分类号:X823 文献标识码:A 文章编号:100123644(2003)0320076204Assessm ent of I ndoor Air Q u ality Y AN G Zhen 2yu ,QIAN G Ning ,J I Xue 2li(State Key L ab of Pollution Control and Resource Reuse ,School of Environmental Science andT echnology ,T ongji Univ 1,S hanghai 200092,China )Abstract :Different ways of assessment of IAQ are introduced in this paper ,and two simulation ways res pectively based on com putational fluiddynamics and multi 2zone are stressed 1K ey w ords :Indoor air quality ;health ;assessment ;com putational fluid dynamics ;multi 2zone 随着生活质量的提高,公众环保意识的增强,越来越多的人们开始认识到高品质的室内空气的重要性。

研究发现,病态建筑综合症(S BS )[1]及随之可能产生的劳动生产率的下降都直接或间接的与IAQ (indoor air quali 2ty )有关[2]。

室内空气对人体的影响如何,涉及到室内空气品质评价的问题。

本文就有关国内外的一些IAQ 评价方法作简单介绍。

1　IAQ 预评价和现状评价1996年美国ASHRAE 提出了“可接受的IAQ ”概念[3],其定义为:空调房间中绝大多数人没有人对室内空气表示不满意,并且空气中已知污染物没有达到可能严重威胁人体健康的浓度。

这一定义其实属于主观范畴,即以人的感受来对IAQ 作了一个主观评价。

一般而言,室内空气品质评价包括预评价和现状评价。

本文着重讨论的是各类现状评价方法。

室内空气品质预评价是根据工程项目设计方案的内容,运用科学的评价方法,依据国家法律、法规及行业标准,分析、预测该工程项目建成后存在的危害室内空气品质因素的有害物质种类和危害程度,提出科学、合理和可行的技术对策措施,作为该工程项目改善设计方案和项目装饰装修材料供应的主要依据,作为绿色健康监理的参考。

预评价是保证室内装饰装修工程,建成后具有良好的室内空气品质的一个重要步骤,是一门由多学科知识组成的实用技术。

它能为掌握室内空气质量状况和变化趋势,开展室内污染的预测提供科学依据[4]。

其优点是便于事先发现问题,防患于未然,可以节省大量人力和财力。

但是实际工程中由于设计方案改动、施工管理疏漏、根据实验室小尺寸测试所得的释放源模型与室内污染源的实际释放情况有较大出入等一些情况,造成预评价结果与实际差距较大。

现状评价与预评价相对应,是根据建筑物现有的情况,应用科学的方法,分析当前危害室内环境空气质量的因素和危害程度,以及室内环境空气质量产生的化学性和物理性影响变化情况,提出科学、合理、可行的技术对策措施。

它所涉及的各个要素已经客观存在,因而对所存在的问题能够比较准确地进行评价。

国外集中了医学、建筑技术、环境监测、建筑设备工程、环境心理学、居住心理学等多学科的综合研究模式和科学的方法,能够比较全面合理的反映所评价的室内的空气品质[5]。

预评价和现状评价都是对室内空气品质进行评价和控制的方法,预评价进行得好,便可以减轻现状评价的压力,预评和现状评价结合起来,才能以最小的投入创造一个舒适的室内环境。

一般说来,现状评价和预评价相比,在控制治理措施方面,现状评价要涉及到较大的资金投入;而预评价的控制措施则更多的是设计方案和管理手段的变更。

2　IAQ评价方法以下是国内外评价室内空气品质一些较为成熟的现状评价方法介绍。

211　指数法指数法较简单,通过监测、调查取得的各种环境参数数据,经过统计处理后,直接和环境质量标准进行比较,以判断该环境要素所处的质量级别或类别。

21111　单项指标法这种方法选择具有代表性的污染物作为评价指标,来全面、公正地反映室内空气质量的状况。

通常选用二氧化碳、一氧化碳、甲醛、可吸入颗粒物(IP)、氮氧化物、二氧化硫、空气环境细菌总数,加上温度、相对湿度、风速、照度以及噪声共12个指标来定量地反映室内环境品质。

这些指标可以根据具体对象适当增减。

如在以人为主要污染物的场合中,CO2浓度指标可以作为室内气味或其他有害物质的污染程度的评价指标。

以CO作为室内环境烟雾的评价指标。

而甲醛浓度是评价建筑材料有机性释放物(VOC)对室内空气污染的主要指标。

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。

另外,从TSP到PM10到PM215可以看出,室内空气品质的评价指标之一的颗粒物呈现出一种粒径趋小的趋势,现在国外一些专家已经提出将超细微粒作为室内空气品质评价的又一项新指标。

21112　olf-decipol指标[6]丹麦学者Fanger提出采用olf(污染源强度)和de2 cipol(空气品质感知值)作为评价室内空气品质的指标。

定义1olf为一个‘标准人’的污染散发量,任何其它污染源都可以此基本量来换算表示。

若室内其它污染源引起的不满意程度与一个‘标准人’散发的污染源所引起的不满意程度相同,则该实际污染强度即为1olf,依此推算出各种污染源的污染强度。

并用decipol来定量空气品质。

“pol”是从拉丁文“Pollutio”这个词来的,意思为污染。

1decipol表示一个标准人产生的污染(1olf)经10L/s未污染空气通风稀释后的空气品质。

即1decipol= 1olf/10L/s=011olf/(L/s)。

在不同状态下空气品质的decipol值为:表1　Decipol值与空气品质状态关系Decipol值空气品质状态10病态建筑1健康建筑011城镇室外空气0101山区室外空气21113　EEI[7]EEI为当量评价指标,是评价室内环境的综合指标。

由于室内环境的一些因素也会影响到人们对IAQ 的反映。

所以有人觉得用综合性更强、结合IAQ指标的室内环境综合指标EEI来作为评价IAQ的综合指标更具合理性。

最佳的室内环境并非是由一个环境参数和某个确定的设计或控制点决定的。

举例来说,最狭义的IAQ意味着房间空间空气免受烟、灰尘和化学物质污染的程度。

稍为广义地说,它包括空气温度、湿度和空气流速,而热环境这一词还需包括视觉因素,如亮度、色彩、空间感。

EEI属于指数法的一种,但是这种方法也综合了更多的环境因素,和下面将提到的主客观评价相结合的评价方法一样,都考虑了居住者的感受,根据评价为居住环境服务的原则,这种方法适用性较强,应用前途广泛。

21114　Decicarbdiox和decitv oc[8]引入了两个新的评价指标decicarbdiox和decitv oc,这两个指标能更好的模拟人体对气味浓度的感觉。

这个评价方法将CO2和TVOC作为主要的室内污染物对象,由于CO2和TVOC浓度变化幅度很大,并且和噪音类似,气味强度也由对数关系来确定,所以采用两个指标也有一定的理论依据。

根据Y aglou的心理物理换算理论,CO2浓度、心理噪音和dCd的转换关系为:485ppm -0dB-0dCd(decicarbdiox);TVOC为:50μg/m3-0dB -0dT v,而上限为CO2:15000ppm-134dCd;TVOC: 25000g/m3-135dT v。

其他的浓度值可用以下两个公式进行计算,再根据Y aglou理论中这两个指标与污染程度关系进行评价。

L odour(CO2)=90logρco2[ppm]485[decic rbdiox,dCd]L odour(TV OC)=50logρTV OC50[decitvoc,d Tv]212　主客观相结合的评价方法[9]这一评价程序主要有三条路径,即客观评价、主观评价和个人背景资料。

客观评价就是上面谈到的用各种单项评价指标来评价室内空气品质的方法。

主观评价主要是通过对室内人员的问询得到的,即利用人体的感觉器官对环境进行描述和评价。

主观评价引用国际通用的主观评价调查表格结合个人背景资料。

主观评价主要归纳为四个方面,人对环境的评价表现为居住者和来访者对室内空气不接受率,以及对不佳空气的感受程度,环境对人的影响表现为居住者出现的症状及其程度。

最后综合主、客观评价,做出结论。

根据要求,提出仲裁、咨询或整改对策。

213　模糊数学评价IAQ室内空气品质目前就是一个模糊概念,至今尚无一个统一的、权威性的定义。

因此有人尝试用模糊数学方法加以研究,由于该方法考虑到了室内空气品质等级的分级界限的内在模糊性,评价结果可显示出对不同等级的隶属程度,这是现有的指数评价方法所不能及的。

该方法的关键是建立IAQ等级评价的模糊数学模型,确定各类健康影响因素对可能出现的评判结果的隶属度。

214　计算机模型模拟研究室内气流和污染物分布主要有两类计算机模拟模型[10]:室内气流模型和多区域模型。

前者主要是用计算机流体力学的方法进行研究(CFD)。

而后者以IAQ PC和CON TAM(Walton1997)为代表,IAQ PC 在各个区域相连的基础上通过平衡总换气率来计算气流,它不分析整个网络的气流情况,因此不能解决由HVAC系统引起的气流变化。

CON TAM有新的运算法则,而且适合瞬时模拟,有比IAQ PC更强的气流模拟能力,实际操作中用的很多。

21411　CFD方法CFD[11](Computational Fluid Dynamics)方法是对室内空气流动进行数学模拟。

数学模拟方法通过求解质量、动量、能量、气体组份质量守恒方程和粒子运动方程,得到室内各个位置的风速、温度、相对湿度、污染物浓度、空气年龄等参数,从而分析评价通风换气效率、热舒适和污染物排除效率等。

由于数学模拟方法具有周期短、费用低等特点,并且能够预先进行,因此这一方法近十年来得到了长足的发展。