王 瀛 張 超 郭而郛

（天津生態(tài)城綠色建筑研究院有限公司，天津 300467）

1 引 言

建筑是人類開展工作生活的主要空間，室內(nèi)空氣中的污染物對人體健康產(chǎn)生很大影響[1]。室內(nèi)VOCs、甲醛等污染物及CO2濃度的升高要求從室外引入新風(fēng)，稀釋其室內(nèi)空氣污染濃度，然而我國室外PM2.5污染又十分嚴(yán)重，可以說我國室內(nèi)空氣環(huán)境處于內(nèi)憂外患的狀態(tài)。為跳出這種困境，典型的通風(fēng)策略有兩種：一是采用帶有過濾器的新風(fēng)系統(tǒng)；二是采用自然通風(fēng)同時在室內(nèi)設(shè)置空氣凈化器。本文總結(jié)了兩種通風(fēng)策略的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，分析了市場應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題。壓作用下，通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)縫隙，排出室內(nèi)有害空氣污染物，這是整個正壓新風(fēng)系統(tǒng)的原理，但其缺點(diǎn)也很明顯，送入室內(nèi)的新風(fēng)來自室外空氣，含有大量水分，室內(nèi)污染物排出的過程中，水分并未得到有效排出，滯留室內(nèi)，滲透入建筑物室內(nèi)內(nèi)表面，引起部分墻體、門窗結(jié)露，同時損壞家具，也不利于室內(nèi)裝飾裝修材料及家居飾品中TVOC等有害污染物的排出。

2 帶過濾器的新風(fēng)系統(tǒng)

2.1 新風(fēng)系統(tǒng)類型

帶空氣凈化裝置的新風(fēng)系統(tǒng)可有效阻隔室外大氣污染帶來的PM2.5、PM10等顆粒物進(jìn)入室內(nèi)，同時通過引進(jìn)新風(fēng)置換室內(nèi)污濁空氣，可有效去除室內(nèi)由于裝修產(chǎn)生的甲醛、VOC等污染物。

常見的新風(fēng)系統(tǒng)分為單向流新風(fēng)系統(tǒng)以及雙向流新風(fēng)系統(tǒng)和全熱回收型新風(fēng)系統(tǒng)。其中單向流新風(fēng)系統(tǒng)又分為正壓式新風(fēng)系統(tǒng)、半機(jī)械負(fù)壓新風(fēng)系統(tǒng)，雙向流新風(fēng)系統(tǒng)又分為帶有冷熱交換的新風(fēng)系統(tǒng)、不帶冷熱交換的新風(fēng)系統(tǒng)。

正壓式新風(fēng)系統(tǒng)，顧名思義，風(fēng)機(jī)安裝在系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)通道口，向室內(nèi)送入新風(fēng)的同時，并未設(shè)置回風(fēng)及排風(fēng)口，在使用過程中，不斷增加室內(nèi)空氣壓力，形成正壓，在正

圖1 負(fù)壓新風(fēng)系統(tǒng)示意圖

負(fù)壓系統(tǒng)由主機(jī)、排風(fēng)口、窗式通風(fēng)器（墻式通風(fēng)器）、風(fēng)道及其他附件組成，其工作原理是利用排風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)造成室內(nèi)負(fù)壓力的同時，促進(jìn)室外空氣進(jìn)入室內(nèi)，與正壓新風(fēng)系統(tǒng)相比，其氣流組織形式可有效的排除室內(nèi)裝飾裝修材料及家居飾品中有害氣體的散發(fā)與排放，達(dá)到建筑物室內(nèi)室外空氣交換的目的。原理圖詳見圖2，該系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：

1）涉及輸配系統(tǒng)中風(fēng)道風(fēng)管較正壓系統(tǒng)少，便于安裝；

2）其設(shè)計(jì)施工可與墻體結(jié)構(gòu)一體化，設(shè)備與墻體的長度與厚度相同，有效利于維修更換與改造的同時，使建筑物室內(nèi)室外空氣交換形成良性循環(huán)；

3）噪音小、節(jié)能省電；

4）可根據(jù)室內(nèi)人員密度、需求、季節(jié)、習(xí)慣等因素進(jìn)行合理化調(diào)節(jié)，與室內(nèi)采暖季空調(diào)設(shè)備輸配系統(tǒng)相分離。

以上兩種皆為單向流新風(fēng)系統(tǒng)。單向流新風(fēng)系統(tǒng)適合于家庭、小型寫字樓、公寓、賓館的客房等。

其優(yōu)點(diǎn)是：其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、施工有效與建筑設(shè)計(jì)形成一體化，施工階段對于孔洞及節(jié)點(diǎn)的預(yù)留便于運(yùn)營階段維修更換與改造，其維修成本較低，維修與清洗不會對室內(nèi)相連接部分裝修產(chǎn)生影響。

其缺點(diǎn)是：不適用于超市、電影院、公共候車廳等人多的公眾場合。

圖2 雙向流新風(fēng)系統(tǒng)示意圖

雙向流就是在進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)都有風(fēng)機(jī)和管道，通過進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)往室內(nèi)送風(fēng)，排風(fēng)風(fēng)機(jī)往室外排風(fēng)。雙向流新風(fēng)系統(tǒng)由送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、新風(fēng)口、排風(fēng)口、回風(fēng)口、送風(fēng)口和管道組成，室外新鮮空氣借助于送風(fēng)系統(tǒng)的管道進(jìn)入室內(nèi)，室內(nèi)污濁空氣借助于排風(fēng)系統(tǒng)的管道排出室外，即雙向流。其中，部分雙向流主機(jī)中裝有熱回收核，使得進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)吸收排風(fēng)的全熱和潛熱，但兩者互不接觸，以達(dá)到健康和節(jié)能的目的。

其優(yōu)點(diǎn)是：其送風(fēng)與排風(fēng)同時設(shè)置的功能，可根據(jù)人員需求及使用習(xí)慣，按比例設(shè)置送風(fēng)量與排風(fēng)量，不會受到室外如大量霧霾出現(xiàn)時對室內(nèi)空氣質(zhì)量的有害影響；同時其設(shè)備帶有排風(fēng)熱回收功能，可對排風(fēng)過程中產(chǎn)生的廢熱余熱進(jìn)行回收利用，效率70%左右，更加適用于大型多功能公建。

其缺點(diǎn)是：

1)輸配系統(tǒng)較為復(fù)雜，施工周期長；

2)在系統(tǒng)運(yùn)作及排風(fēng)熱回收階段，會造成部分系統(tǒng)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)露，長久會影響室內(nèi)空氣品質(zhì)；

3)與正壓系統(tǒng)相比，其輸配系統(tǒng)管道較長較狹窄，運(yùn)營階段不利于維修更換與改造，在使用較長時間后，若系統(tǒng)清洗不及時，會造成較為嚴(yán)重的二次污染，失去效果。

全熱回收式新風(fēng)系統(tǒng)主要由新風(fēng)主機(jī)、調(diào)速開關(guān)、管網(wǎng)、進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口、組成，主機(jī)設(shè)置在建筑物公共空間或開敞式空間，系統(tǒng)運(yùn)行時，室內(nèi)有害氣體及顆粒物排除室外的同時，送風(fēng)機(jī)一并運(yùn)行，向室內(nèi)送入新風(fēng)，在此過程中，排風(fēng)熱回收功能同步運(yùn)行，加入或降低送入室內(nèi)的新風(fēng)溫度，從而有效平衡室內(nèi)溫度，降低空調(diào)機(jī)采暖復(fù)合，達(dá)到降低能耗的目的。

全熱回收型新風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：

1）雙向換氣：內(nèi)置送排風(fēng)機(jī)，在進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)都有風(fēng)機(jī)和管道，通過進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)往室內(nèi)送風(fēng)，排風(fēng)風(fēng)機(jī)往室外排風(fēng)。屬于“強(qiáng)制排風(fēng)，強(qiáng)制送風(fēng)”系統(tǒng)，新風(fēng)雙向等量置換，保持室內(nèi)足夠的新鮮空氣，可有效防止空調(diào)病。此外，全熱交換新風(fēng)換氣機(jī)配置不同過濾材料，對新風(fēng)進(jìn)行過濾處理，并可過濾50%的PM2.5，所引入的新風(fēng)品質(zhì)高。

2）高效節(jié)能：全熱交換器與普通的換氣機(jī)不同，普通換氣機(jī)只將室內(nèi)的污氣直接排出室外，造成室內(nèi)溫度的損失。而全熱交換器是在室外空氣引入室內(nèi)前與室內(nèi)引出室外的空氣進(jìn)行熱交換，空氣預(yù)冷預(yù)熱再引入室內(nèi)，能量回收效率達(dá)70%，大大降低了室內(nèi)的溫度損耗，節(jié)省冷暖氣的費(fèi)用，更節(jié)能環(huán)保。

全熱交換新風(fēng)換氣機(jī)機(jī)型多樣，適用范圍廣，可廣泛安裝運(yùn)用于住宅、別墅、賓館、飯店、寫字樓、機(jī)場、體育館、醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室、娛樂場所等的地方。

2.2 空氣過濾器分類

空氣過濾器按照性能分為粗效過濾器、中效過濾器、高中效過濾器、亞高效過濾器、高效過濾器及超高效過濾器。不同級別過濾器的過濾性能見表1。從表1可以看出，中效過濾和粗效過濾對PM2.5的凈化效果并不明顯。某學(xué)校采用全熱回收式新風(fēng)機(jī)組為教室提供新鮮空氣，并設(shè)有中效過濾器。在室外PM2.5濃度約為150μg/m3的條件下，開窗通風(fēng)30小時后，使室內(nèi)PM2.5濃度與室外相同，之后關(guān)閉門窗開啟新風(fēng)機(jī)組，采用TSI DUSTTRAK 8530粉塵儀連續(xù)監(jiān)測一段時間，室內(nèi)PM2.5濃度隨時間變化情況見圖3。在新風(fēng)開啟85分鐘時室內(nèi)PM2.5濃度已達(dá)到平衡且與新風(fēng)出口的PM2.5濃度相似，但并未達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）濃度限值二級水平，因此，中效過濾不能凈化PM2.5達(dá)到健康水平。因此，當(dāng)采用新風(fēng)系統(tǒng)達(dá)到去除PM2.5的目的時應(yīng)至少采用高效過濾器。

圖3 某中學(xué)帶中效過濾新風(fēng)機(jī)組對PM2.5的凈化效果

3 自然通風(fēng)結(jié)合空氣凈化器

采用自然通風(fēng)，在室內(nèi)設(shè)置空氣凈化器以除去室內(nèi)由于裝修材料產(chǎn)生的甲醛、VOC等污染物以及灰塵等顆粒物。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單、便宜，缺點(diǎn)是在夏季或冬季，直接開窗將增加室內(nèi)對冷量或熱量的需求，不利于建筑節(jié)能，尤其對于被動房類建筑。

表1 過濾器的過濾性能[2][3][4]

目前市面上空氣凈化器的凈化功能主要包括除塵、除異味、除甲醛、除PM2.5和殺菌等。適合室內(nèi)空氣凈化的除塵技術(shù)主要有靜電除塵、過濾除塵、水洗式除塵、負(fù)離子除塵等，有機(jī)污染物凈化技術(shù)主要包括吸附、化學(xué)催化、光催化等。

空氣中的污染物主要分為三類: 懸浮顆粒物、揮發(fā)性有機(jī)污染物和微生物。表2列出了單一凈化技術(shù)對三種主要空氣污染物的凈化效果[5][6]。針對懸浮顆粒物，主要的凈化技術(shù)是過濾、靜電、負(fù)離子和水洗凈化，過濾法是目前普遍采用的顆粒物凈化手段;針對有害氣體最有效也是目前最常用的方法是吸附，活性炭因其簡單、有效、成本低而成為廣泛使用的吸附材料，其次是光觸媒和等離子體凈化方法較為有效;針對微生物最高效的凈化方法是紫外線照射，其次是光觸媒和等離子體凈化，過濾網(wǎng)對直徑較大的細(xì)菌有效，但對病毒無效。

從以上的分析中不難看到，較為獨(dú)立單一的空氣凈化措施難以凈化室內(nèi)空氣質(zhì)量，因此，應(yīng)采用多種措施結(jié)合的方式，同時針對不同類型的空氣污染要素進(jìn)行以上措施的有機(jī)結(jié)合。但并不是簡單的多措施技術(shù)堆砌就能夠有效的解決室內(nèi)空氣污染問題，因針對特定的建筑類型、空能空間布局、開敞進(jìn)深大小等因素來考慮技術(shù)措施的組合方式。

從表2中可以看出，多技術(shù)耦合方式是利用不同技術(shù)的優(yōu)勢，揚(yáng)長避短，達(dá)到多功能協(xié)同作業(yè)效果大于單項(xiàng)技術(shù)堆砌效果的作用，但如何耦合以上技術(shù)措施，仍需根據(jù)特定條件進(jìn)行分析，并于建筑暖通設(shè)計(jì)進(jìn)行一體化。

4 兩種系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題

兩種系統(tǒng)各有利弊，各系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及適用范圍見表3。

4.1 帶有過濾器的新風(fēng)系統(tǒng)

調(diào)研國內(nèi)市場，開發(fā)商對新風(fēng)系統(tǒng)有絕對的自主選擇權(quán)利，單向流新風(fēng)系統(tǒng)由于其成本低、施工快、維修更換簡便等因素，已成為主場主流產(chǎn)品，而在北方寒冷地區(qū)及嚴(yán)寒地區(qū)，該系統(tǒng)并不包含熱回收功能，因此其送風(fēng)過程會明顯提高東西采暖能耗，不利于節(jié)能。

沿海地區(qū)資源豐富，城市發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)實(shí)力強(qiáng)，城市地帶建有大量大型公共建筑、商場、學(xué)校、醫(yī)院等，在人們追求較高的生活品質(zhì)的思維意識下，中央新風(fēng)系統(tǒng)有較廣闊市場。

在市場較為廣闊的同時，各類新風(fēng)系統(tǒng)仍舊存在如下問題：

4.1.1 噪聲大

新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)廠商在注重空氣品質(zhì)改善的主要功能需求的同時，并未有效解決系統(tǒng)運(yùn)行及封口震動對室內(nèi)背景噪聲的影響，原因眾多，設(shè)計(jì)不合理、施工不到位、使用不恰當(dāng)?shù)仍蚓鶗斐梢欢ǔ潭鹊挠绊憽?/p>

4.1.2 氣流合理分布不合理

由于機(jī)組的設(shè)計(jì)未與施工圖設(shè)計(jì)同步開展的原因，往往造成輸配與圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度長度不匹配、末端與房型朝向不匹配，這樣一些列的因素，如彎曲程度不一致、輸配管道長短不一致等均會對新風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行效果產(chǎn)生影響。

4.1.3 凈化效率低

新風(fēng)系統(tǒng)中過濾器均經(jīng)過檢測，而對于整機(jī)的凈化效果目前沒有相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.4 維護(hù)問題

新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行一段時間以后，其輸配系統(tǒng)風(fēng)道中會堆積大量灰塵等污染物，尤其對于較為復(fù)雜的雙向流系統(tǒng)最為嚴(yán)重，如不及時更換濾芯、清洗管道，長此以往，不僅失去了凈化空氣的作用，反而會對其他風(fēng)道共享聯(lián)通空間造成二次交叉污染，傳播流行病毒。

表2 單一凈化技術(shù)對主要污染物的凈化效果

表3 兩種系統(tǒng)的比較

4.2 室內(nèi)設(shè)置空氣凈化器

目前空氣凈化器技術(shù)種類繁多,空氣凈化器市場火爆。2012年全球空氣凈化器市場容量達(dá)1500萬臺。其中，美國市場容量為500萬臺，日本為350萬臺，歐洲市場為250萬臺，中國市場為150萬臺，韓國市場為100萬臺。2014年中國零售量上升為580臺，零售額136億元。美國空氣凈化器的市場普及率約為27%，其中60%為靜電吸附型產(chǎn)品，40%為HEPA過濾型產(chǎn)品(High Efficiency Particulate Air Filter，高效率空氣微粒濾芯)；日本市場空氣凈化器普及率約為34.7%，歐洲市場容量在穩(wěn)步增長，日本和歐洲均以HEPA過濾產(chǎn)品為主[7][8]。

但經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，供應(yīng)商各類產(chǎn)品的實(shí)際效果與宣傳效果反差明顯，經(jīng)過跟蹤復(fù)檢，其國家第三方檢測機(jī)構(gòu)出具的檢測報(bào)告顯示，各類產(chǎn)品的PM2.5凈化率、TVOC凈化率等所報(bào)不實(shí)，這類現(xiàn)象的產(chǎn)生，同樣影響著消費(fèi)者對好產(chǎn)品的信任度，對行業(yè)有序發(fā)展不利。

4.3 目前室內(nèi)采用空氣凈化器存在的問題

4.3.1 無統(tǒng)一強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)

上面提到的宣傳不實(shí)現(xiàn)象，很大程度在于國家及行業(yè)協(xié)會缺少對各類產(chǎn)品的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這樣的結(jié)果，會造成各類生產(chǎn)商執(zhí)行自身企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)產(chǎn)品的功能各異、類型不同、檢測方式不統(tǒng)一，因此失去了不同廠家同類型產(chǎn)品數(shù)據(jù)對比的合理性，造成市場無序。

4.3.2 在夏季及冬季需開窗通風(fēng)

采用自然通風(fēng)結(jié)合空氣凈化器的方式，只能開窗進(jìn)行通風(fēng)，從而滿足人們對新風(fēng)的需求。但在夏季或冬季，直接開窗將增加室內(nèi)對冷量或熱量的需求，不利于建筑節(jié)能，尤其對于被動房類建筑。

5 結(jié) 語

室內(nèi)VOCs、甲醛等污染物及CO2濃度的升高要求從室外引入新風(fēng)，稀釋其室內(nèi)空氣污染濃度，然而我國室外PM2.5污染又十分嚴(yán)重，可以說我國室內(nèi)空氣環(huán)境處于內(nèi)憂外患的狀態(tài)。為跳出這種困境，典型的通風(fēng)策略有兩種：一是采用帶有過濾器的新風(fēng)系統(tǒng)；二是采用自然通風(fēng)同時在室內(nèi)設(shè)置空氣凈化器。兩種系統(tǒng)各有利弊。近幾年由于建筑能效的不斷提高及被動房的推廣，降低空調(diào)采暖能耗、提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)被動式保溫性能，勢必造成室內(nèi)關(guān)窗狀態(tài)下?lián)Q氣次數(shù)的明顯降低，不利于室內(nèi)空氣凈化，必須通過主動式新風(fēng)機(jī)組實(shí)現(xiàn)，因此為了避免能量的損失，帶過濾裝置的新風(fēng)系統(tǒng)對于被動房或高能效建筑更為適用。由于這兩種通風(fēng)策略均屬于近幾年才被重視的系統(tǒng)，因此市面上產(chǎn)品質(zhì)量及性能參差不齊，且國家標(biāo)準(zhǔn)在這方面并不健全。綠色建筑及被動房在選用新風(fēng)系統(tǒng)或空氣凈化器時應(yīng)綜合考慮節(jié)能減排及全生命周期成本，以達(dá)到室內(nèi)舒適健康的最優(yōu)設(shè)計(jì)。