王 軍

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建筑室內(nèi)健康要求與新風(fēng)量標準

王 軍

（四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院 成都 610065）

針對建筑室內(nèi)健康要求，闡述了室內(nèi)典型污染物濃度限值選擇、新風(fēng)量問題的產(chǎn)生、新風(fēng)量指標的演化、新風(fēng)量指標確定的基礎(chǔ)問題及已有研究和實踐經(jīng)驗的啟示、新風(fēng)量需求與建筑節(jié)能要求之間如何協(xié)調(diào)，介紹了新風(fēng)量標準的體系構(gòu)成、標準的數(shù)據(jù)來源、室內(nèi)所需新風(fēng)量的確定方法，討論了新風(fēng)量標準的差異和新風(fēng)量標準的特征。

室內(nèi)空氣品質(zhì)；室內(nèi)健康；新風(fēng)量標準

0 引言

人體相關(guān)污染物（主要由新陳代謝產(chǎn)生）和人體以外污染物（建筑材料、裝飾材料、日常用品、室外源）是產(chǎn)生室內(nèi)空氣質(zhì)量問題的根源，而控制不同污染物的濃度指標是確保室內(nèi)人員健康的重要前提[1]。另一方面，向室內(nèi)送入新風(fēng)是改善室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ）和保證人員健康舒適的重要措施，具有不可替代性[2,3]。那么，室內(nèi)每人需要多少新風(fēng)量才能“有效”達到這一目的？特別是，當(dāng)建筑污染（總揮發(fā)性有機物TVOC、甲醛CH2O等）問題出現(xiàn)以后，除了消除室內(nèi)人員污染（二氧化碳CO2和體臭）以外單位建筑面積或每人還需增加多少新風(fēng)量？如何正確回答上述2個問題，即確定“合理”的新風(fēng)量指標？實際上，影響新風(fēng)量需求的因素很多，涉及污染源特性、新風(fēng)作用過程、IAQ改善目標選擇等多個方面，尤其是建筑節(jié)能要求的限制更凸顯了這一問題的復(fù)雜性與重要性。那么新風(fēng)量需求與建筑節(jié)能要求之間的“矛盾”是否可以克服，如何協(xié)調(diào)？此外，這些問題又是如何在新風(fēng)量標準的制定中得到體現(xiàn)的？

針對這些問題，本文將分別從室內(nèi)典型污染物濃度限值選擇、新風(fēng)量問題的產(chǎn)生、新風(fēng)量指標的演化、新風(fēng)量指標確定的基礎(chǔ)問題及已有研究和實踐經(jīng)驗的啟示、新風(fēng)量需求與建筑節(jié)能要求的協(xié)調(diào)、新風(fēng)量標準的體系構(gòu)成、標準的數(shù)據(jù)來源、室內(nèi)所需新風(fēng)量的確定方法、新風(fēng)量標準的差異、新風(fēng)量標準的特征等方面進行闡述和探討。

1 典型室內(nèi)污染物濃度限值選擇

對于人體相關(guān)污染物而言，組分構(gòu)成包括人體揮發(fā)性有機化合物（VOCs）、顆粒物（含PM2.5）。但由于人體VOCs散發(fā)量受到代謝水平、健康狀況等因素的影響而表現(xiàn)得不穩(wěn)定，因此需要將能夠直接反映人員代謝強度和數(shù)量的二氧化碳（CO2）作為人體相關(guān)污染物的指示物。根據(jù)這一特點，結(jié)合室內(nèi)人員健康與舒適（或不滿意率，PD）對CO2濃度的不同要求，如圖1所示，選擇人體微環(huán)境所需求的CO2濃度水平時作出以下考慮：當(dāng)人員在建筑空間停留時間小于15min時，CO2濃度以1000ppm為基準，允許在485～1015ppm之間浮動，即控制不可自適應(yīng)人群的PD不超過20%且哮喘群體容許；當(dāng)人員在建筑空間停留時間超過15min時，CO2濃度以1000ppm為基準，允許在485～2420ppm之間浮動，即控制可自適應(yīng)人群的PD不超過20%且哮喘群體容許。

圖1 室內(nèi)CO2濃度與健康舒適之間的關(guān)系

其次，來源于室內(nèi)建材、家具、各種漆、涂料、膠粘劑、阻燃劑、防水劑、防腐劑、防蟲劑的揮發(fā)性有機化合物（VOCs）是人體以外污染物的代表之一。由于VOC種類很多，難以檢測和分類，世界衛(wèi)生組織WHO在1987年給出了室內(nèi)總揮發(fā)性有機化合物（TVOC）的概念，從而可以利用這一指標來作為建筑污染散發(fā)的重要指示物。根據(jù)不同TVOC暴露濃度所帶來的毒性、健康和舒適影響，如圖2所示，選擇人體微環(huán)境所需求的TVOC濃度水平時作出以下考慮：TVOC濃度以0.6mg/m3為基準，當(dāng)人員在建筑空間停留時間超過60min時，可以將TVOC濃度控制在0.2mg/m3以內(nèi)，從而使室內(nèi)人員保持舒適狀態(tài)。

圖2 室內(nèi)不同TVOC暴露濃度的影響

再次，作為建筑污染散發(fā)的另一重要指示物甲醛（HCOH），主要來源于地毯、人造板、泡沫樹脂保溫板、膠粘劑、涂料、清潔劑、消毒劑，具有強烈刺激性氣味，會對人的舒適健康產(chǎn)生顯著影響。根據(jù)不同HCOH暴露濃度所引起的人體反應(yīng)，如圖3所示，選擇人體微環(huán)境所需求的HCOH濃度水平時作出以下考慮：HCOH濃度以100μg/m3為基準，當(dāng)人員在建筑空間停留時間超過60min時，應(yīng)將HCOH濃度控制在100μg/m3以內(nèi)，從而使室內(nèi)人員能夠保持長時間對室內(nèi)空氣品質(zhì)的可接受。

圖3 室內(nèi)不同HCHO暴露濃度的影響

最后，作為影響人體健康的重要污染物PM2.5（懸浮顆粒物），富含大量的有毒、有害物質(zhì)，被吸入人體后會進入支氣管，干擾肺部的氣體交換，引發(fā)包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病。特別是，一些研究都表明PM2.5的長期暴露與死亡率之間有很強的相關(guān)性。其次，已有監(jiān)測結(jié)果表明，盡管室內(nèi)門窗關(guān)閉，但由于門窗縫隙的滲透，室內(nèi)外空氣PM2.5濃度比值接近于1，說明室外污染對室內(nèi)PM2.5濃度水平影響較大。除此之外，在室內(nèi)也有相應(yīng)的PM2.5來源，包括炊事、吸煙、人員活動、半揮發(fā)性有機物、設(shè)備運行等。目前，我國室內(nèi)空氣質(zhì)量標準尚未對PM2.5濃度做出限制，在JGJ/T 309-2013《建筑通風(fēng)效果測試與評價》中對PM2.5的日平均濃度做出了規(guī)定。參考國內(nèi)外PM2.5相關(guān)標準法規(guī)，如圖4所示，選擇人體微環(huán)境所需求的PM2.5濃度水平，即：室內(nèi)PM2.5日均濃度以75μg/m3為基準，當(dāng)對室內(nèi)空氣品質(zhì)的可接受性有更高要求時，應(yīng)將日均濃度控制在以25μg/m3內(nèi)；室內(nèi)PM2.5年均濃度以35μg/m3為基準，當(dāng)對室內(nèi)空氣品質(zhì)的可接受性有更高要求時，應(yīng)將日均濃度控制在以10μg/m3內(nèi)。

圖4 室內(nèi)不同PM2.5暴露濃度的影響

2 新風(fēng)量問題的產(chǎn)生

新風(fēng)量問題（包含于通風(fēng)問題）產(chǎn)生的具體歷史時期雖然不能完全確定，但在古羅馬時代人們已經(jīng)認識到新鮮空氣對人體呼吸過程的重要性。而由新風(fēng)來滿足對清潔空氣的需求可以追溯到古埃及，當(dāng)時存在室內(nèi)工人呼吸性疾病的發(fā)生率遠遠高于室外的問題。到了中世紀，人們開始意識到室內(nèi)空氣可以傳播疾病，新風(fēng)量問題愈發(fā)得到關(guān)注。而從16世紀到19世紀，流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)人員健康與工作環(huán)境空氣污染狀況之間存在密切關(guān)系；特別是，極端室內(nèi)空氣環(huán)境問題、室內(nèi)人員密集場所空氣環(huán)境問題和疾病傳播問題等的出現(xiàn)使人們逐漸認識到采用新風(fēng)控制室內(nèi)空氣污染的重要性。同時，在第一次工業(yè)革命的推動下，空氣的組成、人體呼吸代謝過程的機理、氧氣在人體呼吸代謝過程中的作用等系列重要問題的突破為正確認識新風(fēng)與室內(nèi)空氣品質(zhì)之間關(guān)系奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。自19世紀末到20世紀上半葉，以人員污染源為研究對象，關(guān)于新風(fēng)量問題的具有針對性的研究工作逐步得到發(fā)展。然而，到了20世紀下半葉，新型建筑材料、裝飾材料、家具用品等在室內(nèi)的大量使用，使建筑污染問題不可忽視，并且誘發(fā)了室內(nèi)多組分低濃度空氣污染問題，從而使得室內(nèi)新風(fēng)量確定變得更加復(fù)雜。20世紀70年代石油危機出現(xiàn)后，建筑節(jié)能又對新風(fēng)量產(chǎn)生限制性，如何在新風(fēng)量確定過程中協(xié)調(diào)IAQ要求與建筑節(jié)能要求成為必須考慮的問題。特別是，對于室內(nèi)人員密集的建筑（統(tǒng)稱為高密人群建筑），由于其新風(fēng)能耗一般占到空調(diào)能耗的20%～30%，使得該類建筑的新風(fēng)量確定變得尤為重要和關(guān)鍵。自20世紀90年代，病態(tài)建筑綜合癥（SBS）、建筑相關(guān)病癥BRI）和物質(zhì)敏感癥（MCS）等問題逐漸受到人們的關(guān)注和重視，由于這些癥狀的發(fā)生率與新風(fēng)量、新風(fēng)品質(zhì)具有密切關(guān)系[4,5]；因此，保障室內(nèi)人員的安全、健康是選擇新風(fēng)量的重要前提。到了21世紀，以Fanger為代表的研究人員更加強調(diào)室內(nèi)空氣品質(zhì)的可感受性（PAQ）以及IAQ對人員工作效率的影響[6]；相應(yīng)地，追求優(yōu)異的室內(nèi)空氣環(huán)境是新風(fēng)量確定面臨的新興主題。實際上，在對新風(fēng)量問題的認識過程中，研究人員關(guān)注的一個首要問題是什么因素導(dǎo)致了“bad air”?是室內(nèi)O2太少了還是CO2太多了？1775年，法國化學(xué)家Lavoisier把原因歸結(jié)為CO2，并且給出研究結(jié)論認為是過量的CO2而不是O2的減少導(dǎo)致“bad air”。而就是這一重要認識開啟了2個多世紀以來關(guān)于“為了保證人的健康舒適每人所需的最小新風(fēng)量”的討論。那么在這樣一個長期的討論過程中，新風(fēng)量指標又經(jīng)歷了怎樣的變化？

3 新風(fēng)量指標的演化

在過去300年里，人們已經(jīng)明確什么地方通入新風(fēng)是必要的，但“每人真正需要多少新風(fēng)量”備受爭議。在對“每人所需最小新風(fēng)量”的討論過程中，涉及到兩類觀點，一是消除異味和污染物保證人的健康舒適，二是盡可能減少疾病傳播。而不同的觀點帶來了截然不同的結(jié)果。在1836年，Tredgold給出了歷史上第一個新風(fēng)量指標，即每人所需最小新風(fēng)量是7.2m3/h，這一指標僅考慮了滿足人的新陳代謝需要，而未考慮舒適要求。1895年，Billings認為在通常情況下人員新風(fēng)量指標取51m3/h可以滿足舒適要求，并且認為室內(nèi)新風(fēng)量需求取決于建筑空間尺寸、室內(nèi)外溫度、室內(nèi)人員量、人員的健康與衛(wèi)生、人員在室內(nèi)的停留時間等因素。然而，在克里米亞戰(zhàn)爭和美國內(nèi)戰(zhàn)期間，醫(yī)學(xué)人員通過觀察疾病在士兵之間傳播發(fā)現(xiàn)每人50m3/h的新風(fēng)量才能滿足減少疾病傳播的要求，并且這一值被ASHVE于1914年引入標準。而石油危機以后，為了降低新風(fēng)量指標，這一標準被修改。特別是，丹麥和美國研究人員獨立研究發(fā)現(xiàn)27 m3/h可以作為可接受的每人所需最小新風(fēng)量，并且這一值最終被ASHRAE Standard 62-1989和世界其他許多國家所采納。新風(fēng)量指標完整的演化歷程如圖5所示。由圖5可以看到，在過去的200年里新風(fēng)量指標經(jīng)歷了10余次調(diào)整；那么，每一次調(diào)整所得到的新風(fēng)量指標的理論依據(jù)是什么？

圖5 新風(fēng)量指標的演化

4 新風(fēng)量指標確定的基礎(chǔ)問題

從理論上講，新風(fēng)量的確定涉及污染源特性、新風(fēng)效應(yīng)作用過程和IAQ控制目標的選擇。污染源既是IAQ問題產(chǎn)生的根源又是確定新風(fēng)量指標的前提；新風(fēng)效應(yīng)作用過程涵蓋了新風(fēng)作用于室內(nèi)環(huán)境所引起的污染物遷移與轉(zhuǎn)化（二次污染物的形成）、人員所獲得的有效新風(fēng)量，即通風(fēng)效率問題；而IAQ控制目標受到建筑功能、人員適應(yīng)性、健康、舒適、工作效率、建筑節(jié)能要求等因素的限制。

首先需要回答的一個問題是引起IAQ問題的污染源是什么，有何特性？1892年P(guān)ettenkofer認為室內(nèi)空氣污染引發(fā)的人員不舒適反應(yīng)可以歸結(jié)為人體呼吸和皮膚代謝所產(chǎn)生的有機物質(zhì)。在人體呼吸代謝過程中O2消耗與CO2產(chǎn)生均取決于人員的體型特征（身高體重）和活動強度；當(dāng)二者之間的量化關(guān)系建立以后，CO2濃度開始作為衡量IAQ好壞的重要指標。實際上，CO2自身并不是一種污染物，但可以作為人員所產(chǎn)生的體臭散發(fā)物（低濃度有機氣體混合物）的指示物，并且Pettenkofer建議將CO2濃度1000×10– 6（ppm）作為充足新風(fēng)量的判斷標準。然而，由于人體氣味在室內(nèi)化學(xué)作用下具有不穩(wěn)定性，CO2濃度指標的指示性需要得到修正；同時，由于室外大氣質(zhì)量的區(qū)域性差別，僅關(guān)注室內(nèi)CO2濃度絕對水平已缺少意義。需要特別指出的是，在1880年到1930年期間，環(huán)境毒理學(xué)曾嘗試對室內(nèi)空氣中有機物質(zhì)進行研究，但獲得的有效證據(jù)很少。另一方面，在過去的幾十年里，建材和飾材的大量使用使得室內(nèi)揮發(fā)性有機物（VOCs）不斷引起人們的重視。目前，已有900多種VOCs在室內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，所發(fā)現(xiàn)的VOCs種類主要包括烷類、醇類、醛類、酮類、鹵烴類、酯類、芳香烴類、酸類、萜烯類和酰胺類。對于室內(nèi)建材飾材散發(fā)VOCs的過程，國內(nèi)外很多學(xué)者通過氣候小室實驗（主要包括IRC/美國、NRMRL/美國、CSIRO/澳大利亞）、現(xiàn)場實測等手段對其散發(fā)機理、理論模型（包括概念模型、動力學(xué)模型等）進行了大量研究，并建立了相應(yīng)的VOCs數(shù)據(jù)庫，如加拿大針對37種典型民用住宅所使用的建筑裝飾材料進行VOCs散發(fā)量測試所建立的VOCs數(shù)據(jù)庫以及而美國EPA所建立的污染源分類數(shù)據(jù)庫，其中包含材料的VOCs散發(fā)量及其毒性。這些研究結(jié)果從源的角度為新風(fēng)量的確定提供了計算條件。盡管在實際室內(nèi)環(huán)境條件下建材飾材的VOCs散發(fā)特性會發(fā)生變化，但引起變化的原因在于散發(fā)模型的計算邊界條件的改變；因此，通過現(xiàn)場實測確定實際邊界條件再結(jié)合現(xiàn)有理論散發(fā)模型可以完成對VOCs散發(fā)量的修正。值得指出的是，正如Pettenkofer所認為的那樣，消除空氣污染源是解決IAQ問題最有效的措施。其次，需要回答的問題是新風(fēng)的作用是什么，如何作用于室內(nèi)空氣環(huán)境？實際上，新風(fēng)的作用涵蓋5個方面，即提供人體代謝活動所需要的新鮮空氣（包括O2等）、稀釋轉(zhuǎn)移室內(nèi)污染物使其濃度水平達到空氣質(zhì)量標準、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度水平營造舒適熱環(huán)境、形成室內(nèi)風(fēng)環(huán)境提高舒適度、改變室內(nèi)化學(xué)反應(yīng)過程的速率和強度。這5個方面表明新風(fēng)作用于室內(nèi)空氣環(huán)境具有引起質(zhì)量傳遞（第一效應(yīng)）和質(zhì)量轉(zhuǎn)化（第二效應(yīng)）的雙重效應(yīng)。如何描述這樣的雙重效應(yīng)？完整的新風(fēng)效應(yīng)描述涉及入室新風(fēng)氣流的流動特性、新風(fēng)到達室內(nèi)任意點的有效量、新風(fēng)氣流稀釋運移污染物的能力和污染源強度與分布的影響特性。目前，國內(nèi)外學(xué)者已提出14個指標從不同方面對新風(fēng)效應(yīng)進行了描述，包括污染物濃度、空氣齡、換氣效率、通風(fēng)效率、相對通風(fēng)效率、凈化效率、凈化流量、送排風(fēng)貢獻率、污染物駐留時間、污染物擴散指數(shù)、污染物累積指數(shù)、送風(fēng)可及性、污染源可及性、新風(fēng)效應(yīng)因子[7]；這些指標基本實現(xiàn)對新風(fēng)效應(yīng)作用過程的完整刻畫。最后，需要回答的問題是IAQ控制目標是什么？如何選擇？保障室內(nèi)人員健康是IAQ控制的最基本目標也是最低目標，并且通常用病態(tài)建筑綜合癥（SBS）等的發(fā)生率來量化；而提高人員對IAQ的可接受性（即PAQ）則是更多地從舒適角度尋求IAQ控制目標，一般以人員可接受性（PA）或不滿意率（PD）來衡量；關(guān)注人的工作效率與創(chuàng)造力（即HP）是近年來IAQ控制目標追逐的焦點，特別是以學(xué)校建筑、辦公室等為代表的建筑類型愈來愈重視HP的提高，而人員相對表現(xiàn)力（RHP）通?？勺鳛槠淞炕椒?。IAQ控制目標的轉(zhuǎn)變體現(xiàn)了人們對IAQ問題本身的認識程度；例如，人員密集場所中CO2濃度（人體氣味水平）的升高所引起的不舒適問題使諸多研究開始從室內(nèi)空氣可接受性的角度來探討室內(nèi)新風(fēng)量需求問題。

為了選擇適宜的IAQ控制目標，需要選擇正確的控制指標并建立其與IAQ控制目標的關(guān)系。通過實驗或?qū)崪y尋求污染物濃度（如CO2、TVOC、CH2O等）指標與SBS%、PA、PD、RHP的關(guān)系是最通常的做法。在污染源種類單一的條件下，這一方法較為有效，然而對于現(xiàn)階段由多種污染源引起的室內(nèi)多組分低濃度污染問題，在很多場合發(fā)現(xiàn)污染物濃度與SBS%、PA、PD、RHP并不具有良好相關(guān)性，即污染物濃度即便在滿足空氣質(zhì)量標準的前提下，IAQ依然不能達到控制目標。實際上，正如Fanger所認為的那樣，在室內(nèi)多組分低濃度污染條件下，引起人員每一種反應(yīng)都是多種因素的綜合結(jié)果。因此，借助一種或幾種污染物濃度指標已無法完全有效地反映當(dāng)前室內(nèi)空氣的品質(zhì)好壞。為此，通過實驗建立新風(fēng)量指標與與SBS%、PA、PD、RHP的之間關(guān)系成為最直接也是最有效的做法。例如，如Sundell等學(xué)者試圖尋找病態(tài)建筑綜合癥、化學(xué)過敏癥及哮喘的發(fā)病原因，并建立了病態(tài)建筑綜合癥發(fā)病率與人員新風(fēng)量指標之間的關(guān)系；Yaglou通過實驗手段研究了室內(nèi)人體氣味強度和人員新風(fēng)量指標之間的關(guān)系，影響因素涉及人員占有體積、空氣處理過程、個人衛(wèi)生、室內(nèi)空氣質(zhì)量、室內(nèi)二氧化碳濃度水平等；Fanger、Berg、Cain等學(xué)者給出了新風(fēng)量指標與人員不滿意率之間關(guān)系以及可感受的空氣品質(zhì)與人員不滿意率之間的關(guān)系；并且，F(xiàn)anger研究發(fā)現(xiàn)，對于已被污染的建筑空間，人員進出室內(nèi)時初始感覺最受關(guān)注，而對于人員長時間停留的建筑空間，室內(nèi)人員經(jīng)過初始階段的適應(yīng)以后，能夠適應(yīng)較高污染水平的環(huán)境，相應(yīng)地所需新風(fēng)量指標也較低。值得指出的是，盡管到目前為止關(guān)于IAQ與新風(fēng)量關(guān)系問題的研究已獲得廣泛的認識，然而Pattenkofer和Yaglou的研究結(jié)果對這一領(lǐng)域相關(guān)問題的深入認識已奠定了重要的基礎(chǔ)。而且，在過去的100年里，通風(fēng)空調(diào)標準也主要是以Pattenkofer和Yaglou的傳統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，即人是民用建筑的主要污染物，并且這一思想在世界各國標準中都得到體現(xiàn)。

5 已有研究與實踐經(jīng)驗的啟示

大量的已有研究和工程實踐在回答上述3個問題過程中，凸顯了新風(fēng)量問題的以下特點：（1）新風(fēng)量問題具有很強的歷史性，即建筑設(shè)計、材料使用、人的生活方式、生活質(zhì)量和能源消耗相對成本等的變化都會影響到新風(fēng)量的需求。（2）影響新風(fēng)量需求的因素多且每一種影響因素在不同建筑類型中具有不同的表現(xiàn)特點；例如，ASHRAE Standard 62.1系列標準中的高密人群建筑的新風(fēng)量指標較低，節(jié)能方面的要求是其主要原因。（3）新風(fēng)量是否滿足改善IAQ的要求根本上取決于室內(nèi)人員的反應(yīng)結(jié)果，而如何解釋室內(nèi)人員的每一種反應(yīng)結(jié)果？目前主要通過尋找人員反應(yīng)結(jié)果與可能原因之間的統(tǒng)計意義下的關(guān)系來獲得解釋，這在本質(zhì)上仍然是一種現(xiàn)象性認識。（4）不同功能建筑對IAQ的控制目標要求不同，相對地對新風(fēng)量的需求也會不一樣；例如，在很多標準中，學(xué)校建筑的新風(fēng)量指標較高，而短期暴露場所的新風(fēng)量指標較低；前者高的原因在于學(xué)生是一類敏感性群體，提高較高的新風(fēng)量將在學(xué)生集中注意力和學(xué)習(xí)活動表現(xiàn)方面獲得很大的益處，而后者低的原因在于短期暴露條件下IAQ不是問題。因此，在確定新風(fēng)量指標的過程中，應(yīng)體現(xiàn)這一問題自身所具有的發(fā)展性、理論性、針對性和協(xié)調(diào)性。

6 新風(fēng)量需求與建筑節(jié)能要求的協(xié)調(diào)

上世紀70年代石油危機出現(xiàn)后，建筑節(jié)能要求加劇了室內(nèi)空氣污染，但需要明確的是大多數(shù)室內(nèi)空氣污染源與建筑節(jié)能措施沒有關(guān)系，即建筑節(jié)能并不是IAQ問題出現(xiàn)的直接原因，盡管其會影響（或可能加?。┻@一問題[8]。例如，為了滿足節(jié)能要求而降低新風(fēng)量在一定程度上會引起不良IAQ，但新風(fēng)量的變化對IAQ的影響是間接的；原因在于如果沒有污染源，室內(nèi)便沒有污染物，而過去45年污染源數(shù)量與種類的變化便是引發(fā)IAQ問題的首要原因；同時，在很多場合熱環(huán)境控制具有主導(dǎo)性，IAQ控制是附帶的；此外，通風(fēng)系統(tǒng)未按照設(shè)計要求運行也是誘發(fā)IAQ問題的因素之一。不可否認，建筑節(jié)能與良好IAQ在目標要求上存在所謂的“矛盾”，需要協(xié)調(diào)，但低效的節(jié)能措施與不良IAQ卻有共同的原因，包括低水平的HVAC系統(tǒng)設(shè)計、低水平的HVAC系統(tǒng)安裝、低水平的HVAC系統(tǒng)檢測與平衡、低水平的HVAC系統(tǒng)維護、低水平的HVAC系統(tǒng)改造等。

既然建筑節(jié)能并不是IAQ問題的根源，那么能否協(xié)調(diào)新風(fēng)量需求與建筑節(jié)能要求二者之間的關(guān)系？實際上，協(xié)調(diào)新風(fēng)量需求與建筑節(jié)能要求二者之間關(guān)系的核心問題是，明確各類建筑所需要的IAQ改善目標是什么？如何采用節(jié)能的方法實現(xiàn)各自的改善目標？目前可以做到這一點的節(jié)能措施包括熱回收通風(fēng)、需求控制通風(fēng)（DCV）、局部排風(fēng)、變風(fēng)量調(diào)節(jié)、獨立新風(fēng)系統(tǒng)、置換通風(fēng)、個性化送風(fēng)（PV）、復(fù)合通風(fēng)、蒸發(fā)冷卻處理新風(fēng)、新風(fēng)高效除濕技術(shù)、提高房間氣密性、高效過濾、源控制等。與此同時，應(yīng)當(dāng)重視評估增加新風(fēng)量改善IAQ所帶來的“效益”（包括健康風(fēng)險降低所減少的醫(yī)療費用支出、工作效率提高所帶來的單位時間產(chǎn)值增加等）與由此引起的“成本”（包括HVAC設(shè)備初投資提高、建筑能耗增大、運行維護費用上升、環(huán)境成本增加等）增加。目前可以采用的評估方法包括成本-效益法、生命周期評價法等。

7 新風(fēng)量標準的體系構(gòu)成

我國和國外新風(fēng)量相關(guān)的標準和規(guī)范分別如表1所示。

表1 國內(nèi)外新風(fēng)量相關(guān)標準和規(guī)范

續(xù)表1 國內(nèi)外新風(fēng)量相關(guān)標準和規(guī)范

8 新風(fēng)量標準的數(shù)據(jù)來源

新風(fēng)量標準的數(shù)據(jù)來源既體現(xiàn)了基礎(chǔ)研究的支撐作用又體現(xiàn)了標準的制定原則。以ASHRAE Standard 62.1標準為例說明。ASHRAE Standard 62.1標準的數(shù)據(jù)主要來源于3個方面：環(huán)境氣候室實驗和現(xiàn)場實測研究結(jié)果（Research）、實際工程中獲得的經(jīng)驗值（Experience）、專家的判斷（Judgement）。作為標準數(shù)據(jù)的重要來源之一的實驗研究發(fā)現(xiàn)，每人7.5L/s可滿足80%未適應(yīng)者的要求，每人2.5L/s可滿足大部分已適應(yīng)者的要求；同時，對于建筑污染，為了滿足80%未適應(yīng)者的要求，辦公室和教室的新風(fēng)量指標應(yīng)為2.0L/(s·m2)，幼兒園的新風(fēng)量指標應(yīng)為2.7L/(s·m2)，禮堂的新風(fēng)量指標應(yīng)為3.3L/(s·m2)；此外，到目前為止，全世界都將辦公建筑作為新風(fēng)量問題的最主要研究對象，大量的實驗研究成果發(fā)現(xiàn)每人10L/s可大大降低SBS發(fā)生率，并且該指標已考慮建筑污染和人員污染的聯(lián)合影響以及通風(fēng)效率。另一方面，大量的實際工程經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，建筑的實測所需新風(fēng)量在很多情況下會偏離已有的設(shè)計標準，這些實測結(jié)果為新風(fēng)量新標準的制定提出限制，防止新風(fēng)量指標過于偏高或偏低。再次，由于已有研究涵蓋的建筑類型十分有限，主要集中在辦公建筑；并且，實驗研究和現(xiàn)場實測結(jié)果都存在一定的不精確性；因此，相當(dāng)部分的建筑類型的新風(fēng)量指標都要依靠專家的判斷來確定。

9 室內(nèi)所需新風(fēng)量的確定方法

獲得人員新風(fēng)量指標和單位建筑面積新風(fēng)量指標以后，如何確定室內(nèi)所需的新風(fēng)量？這涉及兩類污染所需新風(fēng)量的關(guān)系問題。目前，就污染物在感覺和刺激方面對人的影響而言，已有研究還缺乏足夠的認識，但也提出以下4種可能：疊加（1+2=3）、獨立（1+2=2）、協(xié)同（1+2=4）和對抗（1+2=1）。盡管這4種可能在室內(nèi)環(huán)境中都可能存在，但大量的實驗和現(xiàn)場實測研究認為在人所受到的氣味刺激方面，疊加可以作為一種主導(dǎo)形式?？梢灾v，上述認識成為了ASHRAE Standard 62.1中規(guī)定設(shè)計法的理論基礎(chǔ)。規(guī)定設(shè)計法由早期的“通風(fēng)量法”改進得到。這種方法的出發(fā)點是污染源。早期國內(nèi)外的很多標準把人作為建筑空調(diào)房間內(nèi)的唯一污染源，并由此規(guī)定新風(fēng)需求僅隨人員量的變化而變化[9]。而現(xiàn)有標準大多數(shù)將建筑污染也考慮在內(nèi)，并且假定相同類型的建筑物內(nèi)的污染源種類及其強度基本相同。根據(jù)污染物在嗅覺反應(yīng)（氣味）和物質(zhì)感覺（刺激）方面存在顯效應(yīng)這一前提，空調(diào)通風(fēng)房間呼吸區(qū)所需最小新風(fēng)量應(yīng)為人員部分所需最小新風(fēng)量與建筑部分所需最小新風(fēng)量之和。

需要說明的是，ASHRAE Standard 62.1還包含性能設(shè)計法。性能設(shè)計法由早期的“室內(nèi)空氣品質(zhì)法”發(fā)展得來。這種方法立足于維持一定的室內(nèi)空氣品質(zhì)。性能設(shè)計法針對特定空間內(nèi)影響健康和舒適的每種污染物，根據(jù)它預(yù)計存在的源強以及從健康和舒適方面考慮各自所允許的最大濃度，運用質(zhì)量守恒方程計算新風(fēng)量，取最大值作為該空間的最小新風(fēng)量。性能設(shè)計法是一種直接計算，在理論上更精確，也優(yōu)于規(guī)定設(shè)計法。然而由于該方法存在以下3方面的困難使其在應(yīng)用中受到很大限制。其一，目前對于室內(nèi)哪些污染物在影響人們的舒適和健康還缺乏足夠的認識；其二，不同類型建筑和功能房間的污染物散發(fā)量的還無法準確確定；其三，從舒適和健康角度考慮污染物合理的濃度限值在國際上存在很大爭議。此外，在確定室內(nèi)所需新風(fēng)量的過程中，部分標準還做出某些特殊考慮。例如，CIBSE 1993根據(jù)室內(nèi)人員密度不同和吸煙程度不同，分別按照三種方式給出所需新風(fēng)量；而日本標準在室內(nèi)人數(shù)確定時，新風(fēng)量按照人均新風(fēng)量計算，室內(nèi)人數(shù)在各個時間段內(nèi)不確定時，按照每平方米地板面積計算新風(fēng)量。

10 新風(fēng)量標準的差異

通過對比現(xiàn)有新風(fēng)量標準及其體系，可以發(fā)現(xiàn)各標準之間主要存在以下6點差異：（1）人員污染與建筑污染新風(fēng)需求之間的關(guān)系：ASHRAE Standard 62-1989R、prENV 1752和NKB-61將人員污染與建筑污染新風(fēng)需求相加，DIN 1946取二者的最大值，CIBSE Guide A和ASHRAE Standard 62-1989只有人員部分[10]。ASHRAE Standard 62-1989R等標準之所以把兩部分加在一起得出設(shè)計新風(fēng)量，是因為考慮到不同化學(xué)組成的污染物可以在嗅覺反應(yīng)（氣味）和物質(zhì)感覺（刺激性）上發(fā)生疊加效應(yīng)（稱作“顯效性”（agonism））。而DIN1946等標準取兩者中的較大值，出發(fā)點在于一定量新風(fēng)在稀釋了某種污染物的同時也稀釋了其他不同化學(xué)組成的污染物。（2）未適應(yīng)者與已適應(yīng)者：ASHRAE Standard 62-1989、prENV 1752、DIN 1946、CIBSE Guide A和NKB-61的最小新風(fēng)量需求基于未適應(yīng)者或稱來訪者（visitors），即剛剛進入室內(nèi)空間的人；只有ASHRAE Standard 62-1989R的最小新風(fēng)量需求基于已適應(yīng)者或稱室內(nèi)人員，即已處于室內(nèi)空間的人。由于人對體味有顯著的適應(yīng)性，故ASHRAE Standard 62-1989R中用來稀釋人員污染所需的最小新風(fēng)量較小。但該標準也允許設(shè)計者針對未適應(yīng)者進行設(shè)計，建議在適應(yīng)人員的新風(fēng)量指標基礎(chǔ)上附加5L/(s·人)。與對體味的適應(yīng)性相比，人對建筑物污染物的氣味適應(yīng)性很小，所以已適應(yīng)者和未適應(yīng)者所需的建筑污染部分新風(fēng)量指標可認為大致相等。（3）吸煙與不吸煙：由于越來越多的商業(yè)和公共建筑中嚴格限制和禁止吸煙，包括ASHRAE Standard 62-1989R在內(nèi)的一些標準的新風(fēng)量指標是在假定不吸煙的情況下得到的。若必須考慮吸煙，各標準處理方法不同。ASHRAE Standard 62-1989除吸煙室外不區(qū)分吸煙與不吸煙，但其“允許中等程度的吸煙”易引起標準的濫用。DIN 1946不論吸煙量多少，統(tǒng)一規(guī)定將人員新風(fēng)量指標加上5.6L/(s·人)。其他各標準則提供一定吸煙量下的所需的人員新風(fēng)量指標取代不吸煙時的人員新風(fēng)量指標或者提供人員部分所需的附加新風(fēng)量，例如ASHRAE Standard 62-1989R附錄中提供了確定要維持可接受的可感室內(nèi)空氣品質(zhì)所需額外新風(fēng)量的方法。（4）低污染建筑與非低污染建筑：CEN建議案prENV 1752將建筑物分為兩大類：低污染建筑和非低污染建筑。滿足“低污染”建筑的要求是：建筑物中使用M2類材料不得超過20%，M3類材料允許使用的比例很小。prENV 1752根據(jù)不同分類建筑物給出不同新風(fēng)量。其他標準未對建筑物分類，但考慮建筑部分的新風(fēng)量標準時，其建筑物情形與prENV 1752中的低污染建筑可比。（5）室內(nèi)空氣品質(zhì)與滿意率：各個標準對室內(nèi)空氣品質(zhì)的定義或闡述不同。ASHRAE標準中有兩個室內(nèi)空氣品質(zhì)的定義，可接受的室內(nèi)空氣品質(zhì)（AIAQ）和可接受的可感室內(nèi)空氣品質(zhì)（APIAQ），可接受的可感室內(nèi)空氣品質(zhì)為滿足標準定義的可接受室內(nèi)空氣品質(zhì)的必要非充分條件。因為某些污染物如氡和一氧化碳并不產(chǎn)生氣味和刺激，卻危害健康。并且，香煙煙霧被美國環(huán)境保護署（EPA）列為致癌物質(zhì)，這意味著由于香煙煙霧對健康的危害性，吸煙環(huán)境中不可能達到“可接受的室內(nèi)空氣品質(zhì)”，卻有可能達到“可接受的可感室內(nèi)空氣品質(zhì)”。CIBSE提案中關(guān)于可接受的室內(nèi)空氣品質(zhì)定義與舒適有關(guān)，但未考慮對人體健康有潛在危險卻無異味的物質(zhì)，如氡等。CEN 標準將通風(fēng)要求分為A、B和C三級。DIN 標準的分析方法中也將通風(fēng)要求分為三個水平。此外，ASHRAE 62-1989R附錄中給出的分析方法（即性能設(shè)計法）也包含一個針對不同滿意水平確定不同通風(fēng)要求的方法。其他各標準中雖然也使用了類似術(shù)語，但無明確定義。（6）是否需要關(guān)注二氧化碳CO2：CO2先是作為體臭的指標，進而發(fā)展為整個室內(nèi)空氣品質(zhì)的指標。對人員密集場所，因為ASHRAE Standard 62.1-1989R推薦的新風(fēng)量相對于ASHRAE Standard 62.1-1989較小會導(dǎo)致CO2穩(wěn)定濃度高達（2000～2500）×10–6，而ASHRAE Standard 62-1989建議CO2極限值為1 000×10–6，這就引發(fā)了對ASHRAE Standard 62-1989R的爭議。ASHRAE Standard 62-1989在規(guī)定1000×10–6為CO2穩(wěn)定濃度限值時，明確指出該濃度“并不是從危害健康的角度考慮，而是人體舒適感（臭氣）的一種表征”。研究表明，假定新風(fēng)的CO2濃度為300×10–6，典型成年人靜坐，7.5L/(s·人)的新風(fēng)量能使80%的來訪者滿意。但還沒有任何受控研究表明，CO2濃度高于 2500×10–6會對人體健康造成任何影響。已有的CO2濃度超過1000×10–6會導(dǎo)致困倦的觀測數(shù)據(jù)還沒有在受控小室研究中得到證實。有鑒于此，ASHRAE Standard 62.1-1989不再將CO2作為所關(guān)注的污染物代表，也不再提及1000×10–6這一指標。

11 ASHRAE新風(fēng)量標準的特征

在ASHRAE Standard 62.1系列標準的發(fā)展過程中，ASHRAE Standard 62.1-1989R、ASHRAE Standard 62.1-1999、ASHRAE Standard 62.1-2010、ASHRAE Standard 62.1-2013極具代表性并具有重要的特點[17-19]。ASHRAE Standard 62.1-1989R強調(diào)對化學(xué)污染和微生物污染的控制，CO2合格只說明人體污染未超標，但不能說明空氣品質(zhì)合格；并且，該標準的不吸煙假定和以已適應(yīng)者為基準使其高密人群空間的最小新風(fēng)量遠低于ASHRAE Standard 62.1-1989推薦值。ASHRAE Standard 62.1-1999將不成熟的揮發(fā)性有機化合物和微生物危害內(nèi)容去除；同時，該標準定義的室內(nèi)污染物是有害于健康或引起不舒適，第一次將引起“不舒適”的定為污染物；此外，該標準還規(guī)定了室外空氣質(zhì)量，設(shè)計數(shù)據(jù)主要依賴于當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門。ASHRAE Standard 62.1-2010對空氣最低過濾與凈化要求做出規(guī)定；而且，當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)必須運行時，對最小新風(fēng)量做出要求。而在ASHRAE Standard 62.1-2013中，新風(fēng)量指標考慮了采用需求控制通風(fēng)這一條件。

12 結(jié)語

應(yīng)當(dāng)肯定是，GB 50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》的出臺解決了我國以往標準或規(guī)范中確定新風(fēng)量指標所存在的問題，如對污染源反映的不完整、缺乏針對性、低密人群建筑的新風(fēng)量不能保證始終滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求、高密人群建筑新風(fēng)量沒有考慮人員密度的影響等。但同時，也應(yīng)當(dāng)看到的是我國在新風(fēng)量指標所涉及的相關(guān)基礎(chǔ)研究方面還有大量的問題需要解決，如進一步明確人員污染部分對新風(fēng)量需求與建筑污染部分對新風(fēng)量需求之間的關(guān)系、從機理上找到新風(fēng)量與人的各種健康反應(yīng)之間的關(guān)系、建立更加精確的方法評估新風(fēng)量指標等。另一方面，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部已將《住宅新風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》列入2015年編制計劃，備受行業(yè)關(guān)注，這對指導(dǎo)如何保障綠色建筑的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量具有重要作用。應(yīng)當(dāng)看到的是，四川省（以成都地區(qū)為代表）在發(fā)展綠色建筑過程中，宜結(jié)合我省的室外污染現(xiàn)狀確定適合省內(nèi)需求的合理的新風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)方案，即著手地方新風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程相關(guān)準備工作具有重要性?？傊瑹o論是相關(guān)基礎(chǔ)問題的解決還是新風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程的編制都將對我國以及四川省綠色建筑技術(shù)發(fā)展、通風(fēng)空調(diào)工程設(shè)計和運行管理調(diào)節(jié)具有重要的意義。

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Health Requirement and Outdoor Airflow Standard in Building Space

Wang Jun

( College of Architecture and Environment, Sichuan University, Chengdu, 610065 )

As to building space health requirement, selection of indoor typical pollutants concentration limiting value, emerging of outdoor airflow problem, change of outdoor airflow rate, fundamental issue of outdoor airflow rate determination, inspiration of previous research and practical experience, coordination between outdoor airflow needing and building energy saving were stated in this study. Meanwhile, constitution of outdoor airflow standards and their data sources, determination methods of indoor needed outdoor airflow were introduced. In addition, difference among outdoor airflow standards and their characteristics were discussed.

indoor air quality; indoor health; outdoor airflow standard

1671-6612（2016）05-530-09

TU834

A

國家自然科學(xué)基金資助項目（51308361）；四川省科技計劃項目（2014GZ0133）

2015-07-26

作者（通訊作者）簡介：王 軍（1983-），男，博士，副教授，E-mail：wangjunhvac@163.com