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第五章 建筑空气环境

第五章 建筑空气环境. 课程内容. 1. 室内空气品质简介 2. 室内空气污染源和污染途径 3. 室内空气品质的评价方法与指标 4. 室内空气污染物对人体健康的影响 5. 室内空气污染的去除方法. 1. 室内空气品质简介. 为什么要研究建筑的空气环境 ?. 人们有超过 90 ％的时间是在室内度过的  室内空气环境比室外还要重要. 1. 室内空气品质简介. SBS － Sick Building Syndrome 病态建筑综合症：现代都市病. 症状 头痛、恶心 疲乏、失眠、记忆力衰退 皮肤、粘膜有刺激感（眼红、流泪、咽干等）

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第五章 建筑空气环境

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  1. 第五章 建筑空气环境

  2. 课程内容 • 1. 室内空气品质简介 • 2. 室内空气污染源和污染途径 • 3. 室内空气品质的评价方法与指标 • 4. 室内空气污染物对人体健康的影响 • 5. 室内空气污染的去除方法

  3. 1. 室内空气品质简介 为什么要研究建筑的空气环境? • 人们有超过90％的时间是在室内度过的室内空气环境比室外还要重要

  4. 1. 室内空气品质简介 SBS－Sick Building Syndrome病态建筑综合症：现代都市病 • 症状 • 头痛、恶心 • 疲乏、失眠、记忆力衰退 • 皮肤、粘膜有刺激感（眼红、流泪、咽干等） • 呼吸紊乱 • 特点 • 离开病态建筑一段时间后即恢复正常 • 只有症状，难以进行医学确诊，无法确定病源

  5. 1. 室内空气品质简介 BRI: Building Relative Illness建筑关联病 • 可由医学认定的病原体所引起的特定疾病，可进行医学确诊，如： • 过敏性肺炎 • 过敏性鼻炎 • 哮喘 • 军团病 • 有机尘中毒 • 肺癌

  6. 1. 室内空气品质简介 室内空气质量下降的原因 • 强调节能导致的建筑密闭性增强和新风量减少 • 新型合成材料在现代建筑中大量应用 • 散发有害气体的电器产品的大量使用 • 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 • 厨房和卫生间气流组织不合理 • 室外空气污染 中国1.6亿m2/年的竣工面积使得室内空气质量问题显得尤为重要！

  7. 1. 室内空气品质简介 室内空气质量下降的危害 • 危害居住者健康 • 降低劳动效率 • 1985年美国数据，每年因呼吸道感染 • 每年损失医疗费用达150亿美元 • 每年缺勤损失高达590亿美元

  8. 1. 室内空气品质简介 (1) NIOSH的调查 (2) WHC的调查 问题种类 数量 (% ) 数量 (%) 新风量不足 252 52 710 52 内部污染物 77 16 165 12 外部污染物 48 10 125 9 建筑材料 20 4 27 2 微生物污染 26 5 6 0.4 无IAQ问题 61 12 329 24 (1) NIOSH(美国国立劳动安全卫生研究所)1987年发表的对484所办公建筑物的调查结果 (2) WHC(加拿大卫生和福利机构)1990年发表的对1362所办公建 筑物的调查结果

  9. 2. 室内空气污染源和污染途径 正常大气组分常量 组分 符号 含量(ppm) 氮气 N2 780840.00 氧气 O2 209460.00 氩气 Ar 9340.00 氖气 Ne 18.18 氦气 He 5.14 氪气 Kr 1.14 氢气 H2 0.50

  10. 2. 室内空气污染源和污染途径 室内空气污染物的来源之一：室外来源 大气的易变量组分 符号 含量(ppm) 水蒸气 H2O 130000 二氧化碳 CO2 350 甲烷 CH4 1.67 一氧化碳 CO 0.19 臭氧 O3 0.04 氨气 NH3 0.004 二氧化氮 NO2 0.001 二氧化硫 SO2 0.001 一氧化氮 NO 0.0005

  11. 2. 室内空气污染源和污染途径 室内空气污染物的来源之一：室外来源 • 燃料的燃烧、交通工具、工业企业、城市垃圾等造成的：NOx、SOx、H2S、悬浮颗粒物、烟雾等 • 地层放射性污染 • 被污染的水

  12. 2. 室内空气污染源和污染途径 室内空气污染物的来源之二：室内来源 • 生产工艺工程：有机溶剂的蒸汽、燃烧产生的有毒气体、刺激性气体、生产性粉尘等 • 人员活动 • 厨房燃烧产物 • 卫生间污染 • 设计或管理不良的HVAC系统 • 化学品污染 • 建材、装修材料、日用化学产品 • 家具和办公用品

  13. 3. 室内空气污染源和污染途径 家居活动污染

  14. 2. 室内空气污染源和污染途径 建材、装修材料、日化产品

  15. 2. 室内空气污染源和污染途径 空调设备与管道污染 风道 过滤器 表冷器 风机

  16. 2. 室内空气污染源和污染途径 室内污染物的来源

  17. 2. 室内空气污染源和污染途径 室内空气污染物的来源之三：人体生物污染 • 污染物类型 • CO2与其他有害气体：新陈代谢 • 气味：汗液蒸发、呼吸、有机物排泄、微生物分解、氨气等 • 悬浮颗粒物 • 人体呼吸道排气污染 • 149种：CO2、氨、苯、甲苯、苯乙烯、氯仿等 • 病毒、细菌

  18. 2. 室内空气污染源和污染途径 室内空气污染物的来源之三：人体生物污染 • 人体其他污染物 • 皮肤排泄物：CO2、CO、丙酮、苯、甲醛、甲烷、皮屑(英国：占室内灰尘的90％)、毛发等 • 衣服上的灰尘、细菌 • 烟草的烟气：尼古丁、甲醛、CO等

  19. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 IAQIndoor Air Quality室内空气品质的评价 • 两种思路 • 机械论 • 强调室内空气成分与浓度，采用一系列污染物浓度指标来进行评价 。IAQ问题成为单纯的物理化学问题。但低浓度条件下，仪器无法测定时就无能为力。 • 人是标准的提供者，只影响被评价区域受关注的权重。人数和位置一定，IAQ的评价就与人无关。 • 强调人的感觉 • 提出“感知的空气品质”(Perceived Air Quality) • 理由：多种污染物存在的条件下，组分比例构成不同，各种组分对人的感觉的影响也会产生变化；空气成分相同条件下，温、湿度不同会导致人对IAQ的感觉不同 • 问题复杂化：空气组分与感知的空气品质是什么关系？

  20. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 感知的空气品质 • 丹麦工业大学P.O.Fanger的定义(1989)：品质反映了人们要求的程度，如果人们对空气满意，就是高品质；反之，就是低品质。 从纯主观感受出发。 • ASHRAE 62-1989：良好IAQ 是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指标，并且处于这种空气中的绝大多数人（≥80％）对此没有表示不满意 主观感受与客观评价结合。 • ASHRAE 62-1989R： • 可接受的室内空气品质：同上 • 可接受的感知室内空气品质：必备条件，非充分条件

  21. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 室内空气品质的评价方法 • 方法1：测量室内污染物浓度客观评价 • 问题： • 用什么作为代表性的污染物？(测什么？) • 低浓度下的测量受到仪器精度的限制 • 方法2：调查问卷 主观评价 • 问题： • 主观评价结果往往与客观评价结果矛盾： • 客观测量值远远低于控制标准，但主观感觉不好 • 客观测量值可能有些问题，但主观感觉并不差 • 人们感觉不舒服的原因很多，不知道哪些是IAQ的问题（热环境、颜色、照度、工作压力等也有影响）。

  22. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 室内空气品质的评价方法 • 室内环境品质(IEQIndoor Environment Quality) • 大量研究证明，引起病态建筑综合症的并非某一种室内污染物的单独作用，也并非完全由室内空气中的污染物所致，而是多种因素的综合作用。 • 室内空气品质、舒适度、噪声、照明、社会心理压力、工作压力、工作区背景等因素对室内人员生理和心理上的单独和综合的作用。

  23. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 室内空气品质的客观评价指标 • 阈值  纯客观指标，与暴露水平（暴露时间与暴露剂量）有关 • 阈值的种类 • 时间的加权平均阈值：8h工作日或 35h工作周加权平均浓度，在该浓度下日复一日停留的人员几乎均无有害影响。使用最广泛的阈值。 • 短期暴露极限阈值：15分钟暴露无害。 • 最高极限阈值：瞬间暴露无害。 • 时间的加权平均阈值确定的困难 • 低浓度污染物对人体的长期影响难以确定 • 多种低浓度有害物的共同作用难以确定

  24. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 室内空气品质的客观评价指标 • 气体污染物浓度：体积浓度(ppm)、质量浓度(mg/m3) • 放射性气体浓度(Bq/ m3)，1 Bq/ m3表示1 m3气体中，每秒有1个放射性原子核发生衰变。 • 悬浮颗粒物 • 质量浓度：mg／m3 • 计数浓度：粒／cm3 • 微生物 • 撞击法：菌落形成单位（CFU）/m3 • 沉降法：个（菌落）/皿

  25. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 空气污染的主观评价指标 • 气味 • 人们往往根据气味评判空气质量 • 鼻子的特征 • 比任何测量仪表都灵敏 • 嗅觉有时间适应性：难以定量 • 个体有差异，难以作为客观标准 • 鼻子的灵敏度随空气的温湿度改变 • P.O. Fanger 的研究结论为：IAQ随空气焓值的降低而提高。

  26. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 温湿度和IAQ满意度的关系

  27. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 鼻子感觉的生理基础

  28. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 鼻子感觉的生理基础 嗅觉 温觉 化学感觉

  29. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 不满意率 空气污染的主观评价指标 • 感知负荷(sensory load)，表征室内污染源的强弱，olf • 定义：一个标准人引起的感知污染负荷被称为1 olf，而其他类型的人或者家具等污染源均被等效为不同数量的标准人，表征成标准人后不同的污染源可以进行简单的叠加 • 室内有3个标准人和4个等效标准人的家具，则该室内的感知污染负荷为7 olf。 • 感知空气品质PAQ (Perceived Air Quality)，表示在一定的通风量情况下人对室内污染源的感觉，pol • 定义：在一个空间内， 1 olf的感观负荷的源，在通风量1L/s下的感知空气品质， 1 pol＝1 olf/（L/s） • 比pol小的常用单位是dp，1 dp＝0.1pol。

  30. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 典型气味、成分和来源

  31. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 气味的评价指标 • 气味浓度 C：阈值稀释倍数 (D/T) • 可感阈 • 可识别阈（比可感阈的污染物浓度高2～5 倍） • 以大部分人（50％）受试者能够识别出的稀释倍数作为气味浓度的识别阈值 • 气味强度 I • 对空气品质的不满意百分比 PD • 对空气品质的可接受度ACC (－1~1)

  32. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 室内空气品质标准 • 中国：规定了室内污染物浓度的上限。除污染物浓度外，均考虑了温湿度、风速、噪声、照明等影响，相当于反映了部分IEQ水平 • 公共场所卫生标准，GB16153－1996 • 室内空气质量标准，国标号GB / T 18883－2002 • 民用建筑室内污染环境控制规范，GB50325-2001 • 室内装饰装修材料有害物质限量国家标准，GB18580－2001 • 室内空气中甲醛卫生标准GB/T16127 • 住房内氡浓度控制标准，GB/T16146 • 室内空气中细菌总数卫生标准，GB/T17093 • 室内空气中二氧化碳卫生标准，GB/T17094 • 室内空气中可吸入颗粒物卫生标准，GB/T17095 • 室内空气中氮氧化物卫生标准，GB/T17096 • 室内空气中二氧化硫卫生标准，GB/T17097 • 国外：给出了感知空气品质不满意率与新风量的关系 • 欧洲：CEN CR 1752 • 美国：ASHRAE 62

  33. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 民用建筑工程室内环境污染控制规范(2001) • 民用建筑工程室内环境指标 • Ⅰ类民用建筑工程：住宅、宿舍、医院病房、老年建筑、幼儿园、学校教室等建筑工程； • II 类民用建筑工程：旅店、办公楼、文化娱乐场所、书店、图书馆、展览馆、体育馆、商场(店)、公共交通工具等候室、医院候诊室、饭馆、理发店等公共建筑工程。

  34. 标准上限 实测浓度 3. 室内空气品质的评价方法与指标 多种污染物衡量标准室外空气质量标准（参考） • 用大气质量指数法对室外空气的综合品质进行客观评价 • 污染物分指数 • 算术叠加指数 • 综合指数

  35. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 国家环保局的中国大气空气质量分级 评价客观 级别综合指数I 说明 I 0 ~ 0.49 清洁，适宜人类生活 II 0.5 ~ 0.99 未污染，污染物不超标，人类生活正常 III 1.0 ~ 1.49 轻污染，至少有1个指标超标，敏感者 受害。 IV 1.50 ~1.99 中污染，2－3 个指标超标 ，人群健康 明显受害，敏感者受害严重。 V  2.00 重污染。 3－4 个指标超标 ，人群健康 明显受害，敏感者可能死亡。

  36. 3. 室内空气品质的评价方法与指标 1998年全国主要城市空气污染算术叠加指数（年均值） SO2，氢氧化物，悬浮颗粒物

  37. 4. 室内空气污染对人健康的影响 空气污染物的种类及其危害 • 气体污染物 • CO2 • 氡 • 氨 • 挥发性有机化合物VOC • 气味分子污染 • 悬浮颗粒物－可吸入颗粒物 • 微生物（病毒、细菌、尘螨） • 其它（油烟、烟草烟雾、臭氧等）

  38. 4. 室内空气污染对人健康的影响 CO2常用指标 • 室内来源 • 主要为人体代谢过程：人体呼出的空气中约占4％，与人体代谢率有关；儿童为成年人的 50%。排出CO2越多，同时排出其它代谢废气也越多。 • 有机物燃烧过程：炊事、抽烟 • 在室外空气中的浓度 • CO2为 300－400 ppm，O2为 209460 ppm • 目前居住建筑的控制标准 • 高级客房：700 ppm • 普通居住空间：1000 ppm • 过渡空间：2000 ppm

  39. 4. 室内空气污染对人健康的影响 CO2常用指标 • 作用 • 一般浓度下，无毒，无臭。 • 超过700 ppm，敏感者能觉察到人体的其它代谢污染； • 超过 1000 ppm，较多人感到不舒服； • 超过 10,000 ppm，呼吸深度显著增加； • 超过 40,000 ppm（4％），出现呼吸困难，头痛、头晕，意识水平降低； • 超过100,000 ppm（10％），窒息死亡。 • 为什么测CO2作指标？ • 易测 • 反映了其它人体代谢污染物产生的水平 • 不能反映其它过程产生污染物的水平

  40. 4. 室内空气污染对人健康的影响 CO2作为空气污染的指标浓度及其意义(日本) 浓度ppm 意义 7l0 连续在室的可容许值 1000 一般场合的可容许值 1500 通风换气计算用的上限值 2000-5000 不良状态 5000以上 非常不良状 40000—50000呼吸中枢神经受刺激, 呼吸急促加深(4-5%) 连续呼吸10分钟, 则发生强烈的呼吸 困难，头疼 18%以上 致命的

  41. 4. 室内空气污染对人健康的影响 氨 • 特性：无色，有强烈刺激性气味。碱性物质，可感觉最低浓度为 5.3 ppm。 • 来源： • 冬季施工过程中在混凝土中添加氨水作为防冻剂，释放期较长，危害大。 • 装饰材料中的添加剂和增白剂，释放期较短，危害较小。

  42. 4. 室内空气污染对人健康的影响 氨 • 危害 • 浓度超过0.5～1.0mg/m3时，对人的口、鼻粘膜及上呼吸道有很强的刺激作用，造成流泪、咳嗽、呼吸困难 • 严重可发生呼吸窘迫综合症； • 通过三叉神经末梢反射作用引起心脏停搏和呼吸停止； • 通过肺泡进入血液，破坏运氧功能。 • 防止污染措施 • 禁止使用氨作防冻剂

  43. 4. 室内空气污染对人健康的影响 氡(Rn)：Radon • 氡是一种无色、无味、自然界唯一的天然放射性惰性气体，由镭蜕变产生。在放射疗法中可用作辐射源，在科研中可用于制造中子。它最稳定的同位素是Rn222。半衰期为3.82天。原子序数86；熔点-71℃；沸点-61.8℃；比重（固态）4。 • 来源 • 地基土壤中有镭。 • 花岗岩、水泥、石膏、部分天然石材中含有镭。 • 天然气中含有氡。

  44. 4. 室内空气污染对人健康的影响 氡(Rn)：Radon • 危害 • 物理性危害 • 易扩散，溶于水和脂肪。极易进入人体呼吸系统造成放射性损伤。 • 肺癌的第二大诱因，潜伏期 15年以上。 • 防护 • 建材局与卫生部1993年的天然石材的放射性控制标准：A类可居室内使用，C类只能在外表面使用 • 表面涂层可阻挡氡的逸出； • 加大通风换气次数，降低室内氡气浓度。

  45. 4. 室内空气污染对人健康的影响 VOC(Volatile Organic Compounds) • 常见种类 • 数10种到上百种，主要由脂肪族碳水化合物，芳香族碳水化合物组成。例如酒精类、甲醛、甲苯、四氯化碳等，主要对人体的呼吸器官和神经器官有影响 。 • 根据沸点不同可分 50---100℃ VVOC (Very VOC) 100---260℃ VOC 260---400℃ SVOC (Semi-VOC) 400℃以上 POM (Particulate organic matter)

  46. 4. 室内空气污染物对人健康的影响 VOC(Volatile Organic Compounds) • 特点 • 单独浓度不高，但多种微量VOC的共同作用不可忽视。 • 长期低剂量释放，对人体危害大。 • 引起头痛、恶心等症状。 • 来源： • 各种漆、涂料、胶粘剂、阻燃剂、防水剂、防腐剂、防虫剂 • 室内建材 • 家具

  47. 4. 室内空气污染物对人健康的影响 VOC(Volatile Organic Compounds) • 影响室内IAQ的主要是VVOC 、VOC和SVOC • 由于VOC种类很多，难以检测和分类，世界卫生组织WHO在1987年给出了一个室内总VOC (TVOC)的含量不能超过 0.3mg/m3的上限值；我国民用建筑工程室内环境指标TVOC指标为 0.5mg/m3 。 • 疑问： IAQ差超标，浓度指标合适吗？

  48. 4. 室内空气污染物对人健康的影响 甲醛(HCOH) • 特点 • 无色，有强烈刺激性气味。 • 水溶液为福尔马林 • 大气中平均浓度0.005-0.01mg/m3，低于0.03mg/m3， • 新装修宾馆可达 0.85mg/m3，控制标准为0.12mg/m3 • 来源 • 工业废气、汽车尾气、光化学烟雾 • 建筑材料：地毯、人造板、泡沫树脂保温板*** • 装修材料：胶粘剂、涂料*** • 日化产品：清洁剂、消毒剂、液化石油气

  49. 4. 室内空气污染物对人健康的影响 甲醛 • 危害 • 浓度0.1mg/m3有异味影响 • 0.6mg/m3以上刺激粘膜(眼、呼吸道等)，产生变态反应(眼红、流泪、咽干等)、恶心、胸闷等。 • 6.5mg/m3以上引起肺炎、肺水肿，甚至导致死亡。 • 有致畸、致癌作用。 • 对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害。 • 释放特性 • 释放期长，3－15年。 • 高温、高湿条件下甲醛散发力度加大。

  50. 4. 室内空气污染物对人健康的影响 气味分子污染 • 影响空气的新鲜度和IAQ的可接受性。 • 低浓度污染，不会超过权威机构的上限值。 • 分子的重量为1m微粒的1/1010倍，扩散速度极快，难以控制。因此源控制最重要。 • 来源 • 厨房、卫生间 • 人体生物污染 • 烟草烟雾 • 低浓度VOC和其它有气味的污染物

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