王伊麗（上海市建筑科學(xué)研究院, 上海 201108）

住宅示范工程室內(nèi)空氣質(zhì)量后評估測試研究

Test Study and Post Evaluation on Indoor Air Quality of Demonstration Residential Project

王伊麗（上海市建筑科學(xué)研究院, 上海 201108）

作為一類民用建筑，住宅是與人們?nèi)粘Ｉ钭顬槊芮械慕ㄖ弧Ｈ藗冊谧≌瑑?nèi)的停留時間甚至可以達到90%，因此室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞能直接影響人們的健康。為研究建筑空氣質(zhì)量實際運營保障水平，選擇上海虹橋綠郡示范工程項目中某戶處于運營階段的住宅，進行室內(nèi)空氣質(zhì)量后評估測試，并對結(jié)果進行統(tǒng)計分析。

室內(nèi)空氣質(zhì)量（IAQ）；示范工程；后評估測試

作為一類民用建筑，住宅是與人們?nèi)粘Ｉ钭顬槊芮械慕ㄖ?。人們在住宅?nèi)的停留時間甚至可以達到 90%[1]，因此室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞能直接影響人們的健康[2,3]。在過去很長一段時間，室內(nèi)環(huán)境保護得到了全世界專家學(xué)者的廣泛關(guān)注[4]。由于建筑圍護結(jié)構(gòu)自身的阻隔，室外新鮮的空氣無法自由進入室內(nèi)，室內(nèi)空氣狀況相較于室外環(huán)境，更容易受到室內(nèi)人員、建筑及裝修裝飾材料等污染物的污染[5]。此外，在建筑節(jié)能要求日益嚴苛的背景下，住宅建筑密閉程度也不斷增大，導(dǎo)致室內(nèi)外空氣換氣量減小，室內(nèi)空氣質(zhì)量狀況不容樂觀[6-8]。因此，有必要對室內(nèi)空氣質(zhì)量進行調(diào)查研究，為相應(yīng)標準的制定提供依據(jù)。

1 測試背景

1.1 測試工程概況

本文所選示范工程——虹橋綠郡住宅建筑為高端精裝綠色科技住宅樓。該項目在建筑規(guī)劃設(shè)計階段，采用室內(nèi)空氣質(zhì)量預(yù)評估設(shè)計方法；在建設(shè)施工階段，對施工材料、施工方法的控制進行了完善；在運營管理階段，建立了室內(nèi)空氣質(zhì)量綜合監(jiān)控信息管理平臺，即在建筑全壽命周期內(nèi)因地制宜地使用了室內(nèi)空氣質(zhì)量綜合保障技術(shù)。同時，示范工程建筑內(nèi)均采用地源熱泵技術(shù)、頂棚輻射和集中式新風(fēng)系統(tǒng)：采用 G4+F7 雙級過濾模式，24 h 全天候運營；從地下常溫層中提取能量，再經(jīng)由頂棚輻射的方式傳導(dǎo)至各個房間內(nèi)，從而保證室內(nèi)溫度的均勻分布，且無吹風(fēng)感；引入外墻保溫系統(tǒng)，在達到節(jié)能的前提下實現(xiàn)室內(nèi)適溫，有效解決了空調(diào)綜合癥及潮濕黃梅天等惡劣天氣的困擾。

1.2 測試目的

以現(xiàn)行國家標準 GB/T 18883—2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》，對示范工程項目在運營階段進行后評估測試，將所得數(shù)據(jù)(包括室內(nèi)甲醛、苯、TVOC 等化學(xué)污染物，室內(nèi)/外 PM2.5 濃度、室內(nèi)換氣次數(shù)等特征參數(shù))進行統(tǒng)計分析，從而有效評估建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量、室內(nèi)空氣污染問題及污染源位置和散發(fā)特性、通風(fēng)和氣流組織情況等對室內(nèi)空氣質(zhì)量的影響，同時也檢驗了房間圍護結(jié)構(gòu)的氣密性能、新風(fēng)系統(tǒng)PM2.5 過濾凈化性能及新風(fēng)系統(tǒng)的換氣性能。

1.3 測試儀器及方法

對甲醛、TVOC、苯、換氣次數(shù)等指標依據(jù) GB/T 18883—2002規(guī)定方法進行測試[9]而對顆粒物 PM2.5 指標則缺乏適用的測試評價指標。我國于 2012 年修編了新的GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》，正式把 PM2.5列為環(huán)境空氣質(zhì)量控制指標，要求日均濃度限值 75 μg/m3。本文對室內(nèi) PM2.5 的濃度限值便參考該標準。測試指標、主要器見表1。

1.3.1 PM2.5濃度

采用 DUSTRAK II-8530 氣溶膠監(jiān)測儀對 PM2.5 濃度進行測試。監(jiān)測儀采用光散射原理，測定 PM2.5 計重濃度，采樣流量為 1.4 L/min，測試分辨率為 ±0.002 mg/m3。實驗儀器的設(shè)置為單點采樣，采樣時間間隔 30 s。測試前，應(yīng)對該儀器和嶗應(yīng) 2050D 型空氣采樣器，采用濾膜稱重法進行測試比對和數(shù)據(jù)的修正校核。

1.3.2 TVOC

根據(jù) BS EN ISO 16017-1《室內(nèi)環(huán)境和工作環(huán)境空氣吸附管/熱解吸/毛細管氣相色譜法采集和分析揮發(fā)性有機化合物取樣和分析》，采用熱解吸直接進樣的氣相色譜法，測試建筑室內(nèi) TVOC。利用 SQC-1000 采樣泵將采樣房間內(nèi)氣體采入 Tenax 管，采樣流量為 500 mL/min，并用Trace DSQ 氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀測試分析 TVOC 以及主要的有機污染物苯。

1.3.3 甲醛

根據(jù) GB/T 18204.26—2000《公共場所空氣中甲醛測定方法》，利用酚試劑分光光度法測試建筑室內(nèi)的甲醛濃度，采樣流量為 500 mL/min。

1.3.4 換氣次數(shù)

根據(jù) GB/T 18204.18—2000《公共場所室內(nèi)新風(fēng)量測定方法》中的示蹤氣體法，以 SF6 為示蹤氣體，采用濃度衰減法，在每個臥室房間各選取一個典型測點(其中客廳由于面積較大，選取 3 個典型測點)測試室內(nèi)新風(fēng)換氣次數(shù)。濃度衰減法計算通風(fēng)換氣次數(shù)公式：

式中：N——換氣次數(shù)，次/h；

c0——示蹤氣體初始質(zhì)量濃度，mg/m3；

ct——計算時間t下的衰減質(zhì)量濃度，mg/m3。

表1 測試指標及主要儀器

1.4 測試方案

1.4.1 測試工況說明

本文所選測試房間的常住人口為 5 人，包括 2 位老人、2 位中年人和 1 個孩子。房間的裝修情況為全實木地板、全實木木飾面墻和衣柜，天花板涂刷涂料，且各個房間都置辦大量不同家具?？蛷d主要有電視柜、沙發(fā)、餐桌椅、酒柜、茶幾、鞋柜等家具；主臥室主要有雙人床、組合書桌、衣柜等家具；次臥 1 主要有雙人床、書桌、衣柜等家具，兒童房主要有單人床、書桌、組合柜等家具；書房主要有單墻書櫥、游戲桌、組合柜等家具；廚房有1套組合櫥柜等家具。

1.4.2 采樣點設(shè)置及測試周期

本文選取的測試房間住戶已入住 1 年，由于房間有老人居住，只進行新風(fēng)系統(tǒng)開啟測試工況。測試選擇戶內(nèi)南向房間——主臥室、次臥室、書房、客廳，北向房間——兒童房、東向房間——廚房。

在細顆粒物 PM2.5 濃度測試時，各房間門窗保持關(guān)閉，同時有 1 臺 DUSTRAK 儀器在室外上風(fēng)向側(cè)設(shè)置一個采樣點，用以監(jiān)測室外 PM2.5 的背景濃度。共計 7 個采樣點，具體情況見表2。在換氣次數(shù)測試時，各房間門窗均保持關(guān)閉，除客廳設(shè)置了 3 個采樣點外，其余房間只在中央設(shè)置 1 個采樣點，共計 8 個采樣點。在房間新風(fēng)系統(tǒng)開啟的工況下，對這 6 個采樣點進行 1.5 h 連續(xù)測試。甲醛、TVOC 及苯測試與室內(nèi) PM2.5 濃度測試的布點相似。

測試情況見表2。

表2 測試情況表

2 測試結(jié)果分析

2.1 PM2.5 結(jié)果分析

如圖1 所示，室外 PM2.5 日均濃度 88.7 μg/ m3，室內(nèi)主臥、兒童房、客廳、次臥室、廚房、書房的 PM2.5日均濃度依次為 26.6、24.3、29.7、28.7、29.1、29.3 μg/m3，分別為室外濃度的 30%、27%、33%、32%、33%、33%，PM2.5 濃度水平排序：兒童房＜主臥＜次臥室＜廚房＜書房＜客廳。同時，我們可以得出，室內(nèi)新風(fēng)開啟狀態(tài)時，測試當天的室外環(huán)境為輕度污染(＞75μg/m3標準限值)，主臥、兒童房、客廳、次臥1、廚房、書房外PM2.5 的濃度很低，屬于濃度等級為優(yōu)(＜35μg/m3標準限值)。由此可知，使用新風(fēng)過濾系統(tǒng)可以有效阻擋室外細顆粒物進入室內(nèi)，滿足室內(nèi)環(huán)境標準要求。

圖1 測試房間 PM2.5 平均濃度

在各房間門窗關(guān)閉、新風(fēng)系統(tǒng)開啟的狀態(tài)下，測試房間室內(nèi)(主臥室、次臥室、兒童房、客廳、廚房、書房)室外PM2.5 濃度時序，如圖2 所示。

圖2 室內(nèi)外 PM2.5 濃度時序圖

由圖2 可見，測試當天室外的 PM2.5 濃度平均濃度超過 75 μg/m3的標準限值且大部分時間處在 80 μg/m3以上，環(huán)境惡劣，屬于輕度污染狀態(tài)。盡管如此，室內(nèi)各測試房間的 PM2.5 濃度檢測結(jié)果相反的均達到了優(yōu)質(zhì)等級(＜35μg/ m3標準限值)，兒童房甚至達到了 24.3 μg/m3的低濃度?？梢娝鶞y試住宅的新風(fēng)系統(tǒng)對于顆粒物去除具有較明顯效果，且房間圍護結(jié)構(gòu)密閉性較好可阻擋大部分的室外細顆粒物污染。

在開啟新風(fēng)的狀態(tài)下，各房間的 PM2.5 逐時 I/O 比，主臥室、兒童房、客廳、次臥室、廚房、書房的 PM2.5 I/O 比均值分別為 0.33±0.02、0.27±0.01、0.34±0.01，如圖3 所示，0.29±0.01、0.34±0.04、0.38±0.01。結(jié)果表明，在新風(fēng)開啟狀態(tài)下，主臥室 PM2.5 濃度為室外濃度的 33%，兒童房的 PM2.5 濃度僅為室外濃度的 27%，客廳 PM2.5 濃度為室外濃度的 34%，次臥室的 PM2.5濃度為室外濃度的 29%，廚房 PM2.5 濃度為室外濃度的34%，書房 PM2.5 濃度為室外濃度的 38%。

圖3 測試房間 PM2.5 逐時I/O比(室內(nèi)/室外濃度比)

2.2 甲醛

在新風(fēng)開啟的工況下，客廳的甲醛濃度最高，達到0.11 mg/m3的濃度水平。其次，是兒童房、次臥室和廚房，甲醛濃度分別為 0.1 mg/m3、0.08 mg/m3、0.08 mg/m3，如圖4 所示。由此可知，客廳、兒童房的室內(nèi)甲醛濃度超過或即將超過標準限值(≤0.1 mg/m3標準限值)，室內(nèi)環(huán)境不容樂觀。導(dǎo)致客廳濃度超標的主要原因應(yīng)該是戶客廳中擺放的大量家具，測試中我們發(fā)現(xiàn)，客廳是擺放家具最多的房間，包括了電視柜、沙發(fā)、餐桌椅、酒柜、茶幾鞋柜等家具，這些家具都會對室內(nèi)甲醛濃度造成影響。同時，兒童房的甲醛濃度相對也較高，因為其室內(nèi)也擺放有單人床、書桌、衣柜、組合柜等較多的家具。

圖4 甲醛濃度

2.3 TVOC 結(jié)果分析

在新風(fēng)開啟的工況下，測試房間室內(nèi) TVOC，現(xiàn)場測試結(jié)果如圖5 所示，客廳的 TVOC 濃度最高，為 0.393 mg/m3；其次是次臥室、廚房和兒童房，TVOC 濃度分別為 0.26 mg/m3、0.207 mg/m3和 0.154 mg/m3，如圖5所示。由此可以看出，室內(nèi) TVOC 濃度狀況較為樂觀，各個房間的 TVOC 均未超過標準限值(＜0.6 mg/m3標準限值)，尤其是兒童房，TVOC 濃度僅為 0.154 mg/m3。

圖5 TVOC 濃度

2.4 苯結(jié)果分析

在測試其他指標的同時，對客廳、廚房、次臥室及兒童房的苯濃度進行測試，各個房間苯的濃度均小于 0.01 mg/m3。同時我們可以看到，即便苯濃度最高的次臥室，也僅為 0.007 mg/m3，遠小于標準限值 0.11 mg/m3，其余房間濃度均小于客廳，按濃度高低排序依次為廚房的 0.005 mg/m3、客廳的 0.003 mg/m3及兒童房的0.002 mg/m3，如圖6 所示。

圖6 苯濃度

2.5 換氣次數(shù)分析

在新風(fēng)開啟的工況下，廚房的換氣次數(shù)為 2.95 次/h，明顯高于其他房間的換氣次數(shù)。在實地調(diào)研中我們發(fā)現(xiàn)廚房設(shè)有通風(fēng)排風(fēng)口，故不難理解在此房間有接近 3 次/h的換氣次數(shù)。其余測試房間的換氣次數(shù)差別并不大，按換氣次數(shù)高低排序依次是空間及人員較密集的客廳、兼桌游活動室與一體的書房、主臥室、次臥室、兒童房，其換氣次數(shù)依次是 0.64 次/h、0.63 次/h、0.57 次/h、0.56 次/h、0.55 次/h，如圖7 所示。

圖7 換氣次數(shù)

3 結(jié) 語

以虹橋綠郡住宅示范工程為案例，運用滿足運營環(huán)境的測試儀器和方法，對運營階段住宅室內(nèi)的空氣質(zhì)量進行后評估測試研究，形成了一套完善的建筑運營階段后評估測試技術(shù)方法。通過對示范工程項目在建筑運營階段室內(nèi) PM2.5和甲醛、TVOC 等化學(xué)污染物濃度的測試，檢驗房間圍護結(jié)構(gòu)的氣密性能、新風(fēng)系統(tǒng) PM2.5 過濾凈化性能以及新風(fēng)的換氣性能。

(1) 在室外 PM2.5 環(huán)境為輕度污染的情況下(＞75 μg/m3標準限值)，室內(nèi)各房間 PM2.5 濃度仍然能保持在一個較低的狀態(tài)。由此可知，示范工程所采用的新風(fēng)過濾系統(tǒng)可以有效阻擋室外細顆粒物進入室內(nèi)；且房間圍護結(jié)構(gòu)密閉性較好，可阻擋大部分的室外細顆粒物污染，滿足室內(nèi)環(huán)境標準的要求。

(2) 所測試住戶室內(nèi)甲醛濃度不容樂觀，主要原因是后期家具的使用與擺放，以擺放有大量家具的客廳最為明顯。

(3) 由于示范工程建筑在規(guī)劃設(shè)計階段 IAQ 預(yù)評估設(shè)計方法的運用及施工階段對施工材料的控制，在所測試的房間室內(nèi)的 TVOC 及苯的濃度狀況均處于較低水平。

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TU50

A

1674-814X(2017)01-0045-04

上海市自然科學(xué)基金資助項目居住建筑灰霾細顆粒物防控性能研究(14ZR1435600)

2016-09-10

王伊麗，女，工學(xué)碩士，主要從事建筑室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量方向研究?，F(xiàn)供職于上海市建筑科學(xué)研究院。作者通信地址：上海市申富路568號。郵編：201108。