賀永良

中鐵十八局集團第四工程有限公司

對大多數(shù)人而言，除居住區(qū)外，辦公區(qū)是累計停留時間最長的區(qū)域。朝九晚五的工作時間模式下，在辦公區(qū)內(nèi)停留的時間約為8小時，占每天時間的三分之一，因此辦公區(qū)內(nèi)的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量顯得尤為重要，而作為城市建筑中最典型的高層辦公建筑，室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量一直以來就是研究的難點。高層辦公建筑人員密度高，建筑氣密性好，為了營造舒適、健康的辦公環(huán)境，需要有合理、有效的空調(diào)新風系統(tǒng)。

本文采用實地調(diào)查的方法研究高層辦公建筑空調(diào)新風系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)。調(diào)查內(nèi)容是現(xiàn)場測試多家科研辦公單位的室內(nèi)空氣環(huán)境及噪聲，并觀察記錄辦公人員的門窗開啟習慣及新風系統(tǒng)的使用情況。

調(diào)查目的是為辦公區(qū)新風系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)，并分析辦公區(qū)新風系統(tǒng)設(shè)計時需注意的問題。調(diào)查過程分為調(diào)查前的準備、進入辦公區(qū)調(diào)查及調(diào)查后處理三個步驟：

①調(diào)查前的準備。先對所調(diào)查的企業(yè)進行初步了解，如地理位置、平面圖紙、空調(diào)設(shè)計參數(shù)、新風系統(tǒng)類型等信息，確定調(diào)查目的和調(diào)查方法，撰寫調(diào)查方案。

②進入辦公區(qū)調(diào)查。根據(jù)調(diào)查方案中的調(diào)查內(nèi)容及方法，進入企業(yè)進行調(diào)查，對調(diào)查對象進行觀察、測試，并作相應(yīng)的統(tǒng)計與記錄。

③調(diào)查后處理。及時對調(diào)查所得到的資料進行整理，撰寫調(diào)查報告。

1 室內(nèi)空氣環(huán)境及噪聲調(diào)查

調(diào)查采用的儀器有智能環(huán)境測試儀數(shù)字溫度計DS18B20，測試精度±0.1℃，噪聲測試儀HNT16040，工作溫度范圍為-10℃～+50℃，在此溫度范圍內(nèi)相對于參考溫度靈敏度變化不大于±0.5 dB。測試內(nèi)容包括呼吸區(qū)的CO2濃度、空氣溫濕度及室內(nèi)噪聲。測試分夏季、冬季進行，調(diào)查對象包含了超大型、中型、小型三類科研辦公單位。各類辦公單位的調(diào)查比例如表1所示：

表1 各類辦公單位的調(diào)查比例

科研單位的辦公區(qū)一般分為開敞的大辦公區(qū)和單間的小辦公室兩類。兩類辦公區(qū)的使用人員數(shù)量及室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量具有明顯的差異，因此調(diào)查將辦公區(qū)分為≥50 m2的大辦公區(qū)和＜50 m2的小辦公區(qū)兩類。調(diào)查的辦公區(qū)的基本情況如表2及表3所示。

表2 辦公區(qū)的數(shù)量及比例

表3 辦公區(qū)的人員密度

表4 室外氣象參數(shù)測試值

測試期間，室外空氣溫濕度及CO2濃度如表4所示。各參數(shù)日變化情況為：室外溫度為逐漸升高后再逐漸降低，中午時刻溫度最高；相對濕度的變化趨勢為先逐漸降低再逐漸升高；室外CO2濃度為在373～698 ppm之間波動，變化趨勢為先逐漸升高再降低。

1.1 呼吸區(qū)的CO2濃度

辦公區(qū)的CO2濃度測試結(jié)果如表5所示：

表5 辦公區(qū)CO2濃度測試值

辦公區(qū)的CO2濃度日變化曲線如圖1所示。

圖1 辦公區(qū)的CO2濃度日變化曲線

目前，我國衡量建筑污染物和人員污染物的指標是CO2濃度，且其限值為1000 ppm[1]。調(diào)查結(jié)果顯示，部分辦公區(qū)的CO2濃度超過限值，超限率為5%～23%，且大辦公區(qū)的超限率大于小辦公區(qū)，冬季高于夏季。

定義人員的在室率為逐時人員的數(shù)量與人員數(shù)量最大時刻的比值。辦公區(qū)內(nèi)CO2濃度變化趨勢與人員的在室率相同，變化趨勢為“增加-減少-增加-減少”的雙峰型曲線，且下午的峰值高于上午。

1.2 室內(nèi)空氣溫濕度

辦公區(qū)的室內(nèi)空氣溫濕度測試結(jié)果如表6所示：

表6 辦公區(qū)室內(nèi)溫濕度測試值

根據(jù)文獻[2]的規(guī)定，一級舒適度供冷工況室內(nèi)空氣溫濕度為24～26℃及40%～60%，供熱工況為22～24℃及≥30%，二級舒適度供冷工況室內(nèi)空氣溫濕度為22～24℃及≤70%，供熱工況為18～22℃。辦公區(qū)為人員長期停留的場所，舒適度要求較高，空調(diào)設(shè)計一般以一級舒適度為標準。

定義在測試期間，辦公區(qū)溫濕度不在舒適度范圍內(nèi)的時間與測試總時間的比值為不舒適率。如表6所示，辦公區(qū)的溫濕度的不舒適率為13.0%～45.0%，大辦公區(qū)的夏季不舒適率高于冬季，下辦公區(qū)的相反。夏季的不舒適度主要是由于溫度過高引起的，冬季則是相對濕度過低造成的。

1.3 室內(nèi)環(huán)境噪聲

辦公區(qū)的室內(nèi)環(huán)境噪聲測試結(jié)果如圖2所示：

圖2 辦公區(qū)的噪聲調(diào)查結(jié)果

根據(jù)《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》（GBJ118-1988）室內(nèi)安靜程度要求，辦公室的最低噪聲標準是≤55 dB(A)。根據(jù)調(diào)查，測試的辦公區(qū)的平均噪聲值為50 dB(A)，約有13%的辦公區(qū)噪聲大于55 dB(A)，不符合規(guī)范要求。究其原因，基本都是由于新風機吊裝在辦公室內(nèi)造成的。

2 門窗開啟習慣及新風系統(tǒng)使用情況調(diào)查

辦公區(qū)門的開啟增加了辦公區(qū)之間及辦公區(qū)與其他區(qū)（休息區(qū)、走道等）之間的空氣流通，使辦公區(qū)之間的空氣環(huán)境更容易趨近相同。若在過渡季節(jié)開啟外窗，可增加室內(nèi)外的自然通風，但在空調(diào)（供暖）季節(jié)，開窗則會導致室內(nèi)無組織新風量，增加空調(diào)系統(tǒng)運行能耗。了解辦公區(qū)內(nèi)人員的習慣利于設(shè)計師設(shè)計的新風系統(tǒng)更加合理，制定的運行控制策略更有效。

2.1 門窗開啟習慣

據(jù)實地觀察，辦公區(qū)門窗開啟情況如表7所示。

表7 辦公區(qū)門窗開啟情況

①不同季節(jié)辦公區(qū)門的開啟習慣基本相同。據(jù)觀察統(tǒng)計小辦公區(qū)的門開啟時間較少，大辦公區(qū)之間的門上班時間全天開啟（有門禁管理要求的除外），以方便人員通行，下班時間所有門均關(guān)閉。

②不同季節(jié)外窗的開啟習慣有所不同。過渡季節(jié)，所有辦公區(qū)的外窗基本為開啟狀態(tài)，而空調(diào)（供暖）季節(jié)辦公區(qū)有47%和55%的辦公區(qū)外窗為關(guān)閉。

③外窗的開啟情況與室外空氣質(zhì)量（PM2.5濃度等）的情況有關(guān)。室外空氣質(zhì)量差時，開啟的外窗數(shù)量及開啟時間較少。

2.2 新風系統(tǒng)的使用情況

調(diào)研對象的空調(diào)形式大多數(shù)為半集中式空調(diào)方式，如風機盤管+獨立新風系統(tǒng)、多聯(lián)機空調(diào)+獨立新風系統(tǒng)等，均為獨立新風系統(tǒng)形式。調(diào)研單位的上班時間均為8:00～18:00。

上班期間，新風系統(tǒng)開啟情況分為從不開啟、間歇性開啟及連續(xù)開啟三種，各類情況比例如圖3所示。

圖3 新風系統(tǒng)的開啟情況

辦公區(qū)內(nèi)人員密度大、新風量大，新風負荷大約占空調(diào)總負荷的30%。據(jù)調(diào)查，約有35%～45%的辦公區(qū)從不開啟或間歇開啟新風系統(tǒng)以節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)的運行成本，造成室內(nèi)新風量不足，CO2濃度超標等問題。

在測試過程中發(fā)現(xiàn)，部分辦公區(qū)不同測點的CO2濃度差別較大，內(nèi)區(qū)測點的濃度普遍高于外區(qū)測點。合理的氣流組織設(shè)計可減少內(nèi)外區(qū)測點CO2濃度差，提高新風送風效率。

3 新風系統(tǒng)的設(shè)計分析

為避免出現(xiàn)調(diào)查中辦公區(qū)出現(xiàn)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的問題，新風系統(tǒng)在設(shè)計時應(yīng)使系統(tǒng)的劃分合理、新風量的計算準確、新風機的設(shè)置正確及室內(nèi)氣流組織設(shè)計有效。并選擇合理、高效的節(jié)能、節(jié)支措施，提高新風系統(tǒng)的平時使用率，從而改善辦公區(qū)的室內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量及聲環(huán)境。

3.1 新風系統(tǒng)的劃分

通風的目的是為了消除人員與建筑產(chǎn)生的污染物，并為室內(nèi)人員提供所需的新鮮空氣，滿足室內(nèi)人員的舒適與健康要求。

辦公區(qū)的入駐單位及分隔經(jīng)常變化。不同辦公單位的空調(diào)使用時間及室內(nèi)舒適度要求不同，新風系統(tǒng)宜按照企業(yè)進行劃分，以便運行控制及費用結(jié)算。而在建筑功能分隔不確定時，提高新風系統(tǒng)對分隔變化的適應(yīng)性，系統(tǒng)宜盡量劃分為多個小系統(tǒng)。

對于開敞的大辦公區(qū)，靠外窗的外區(qū)與內(nèi)區(qū)之間的過渡季節(jié)要求的通風方式不同，外區(qū)可直接開窗通風，而內(nèi)區(qū)需通過加大新風量來改善室內(nèi)環(huán)境。系統(tǒng)劃分宜按照內(nèi)外區(qū)劃分新風系統(tǒng)。

辦公建筑的設(shè)計層高一般為3.9～4.2 m。而辦公區(qū)對層高要求較高，否則辦公人員會感覺壓抑，不舒適。因此單個新風系統(tǒng)不宜劃分過大，風管高度過高。

3.2 新風量的確定

常用的新風量的確定方法主要為性能設(shè)計法和規(guī)定設(shè)計法兩類[3]。性能設(shè)計法是指運用質(zhì)量守恒方程，分別計算滿足室內(nèi)人員健康和舒適要求的新風量，取最大值作為該空間的最小新風量。規(guī)定設(shè)計法是直接規(guī)定空調(diào)通風房間人員部分所需的“每人所需的最小新風量”和建筑部分所需的“單位地板面積所需的最小新風量”[4]?！睹裼媒ㄖ┡L與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GB50736-2012）中規(guī)定的辦公室的設(shè)計最小新風量指標為30 m3/(h·人)。

設(shè)計人員無法確定辦公區(qū)人員數(shù)量時，一般參考設(shè)計手冊參數(shù)確定人員密度，取0.125～0.25人/m2。根據(jù)實地調(diào)查，辦公區(qū)的人員密度分布如圖4所示。辦公區(qū)人員密度大于0.25人/m2的情況分別占59.3%和64.3%，人員密度大于設(shè)計值。因此，應(yīng)根據(jù)項目實際情況調(diào)整人員密度的設(shè)計值。設(shè)計人員可根據(jù)性能設(shè)計法和規(guī)定設(shè)計法分別計算新風量，將計算結(jié)果與規(guī)范規(guī)定的最小新風量（30 m3/(h·人)）進行對比，取大值作為設(shè)計新風量。

圖4 辦公區(qū)人員密度分布圖

辦公區(qū)的入駐單位經(jīng)常變化，不同單位的人員數(shù)量不同，導致需求新風量不同。新風系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮新風系統(tǒng)變風量運行，以滿足室內(nèi)變新風量的需求。

在過渡季節(jié)，靠外窗區(qū)域可采用自然通風散熱，辦公區(qū)內(nèi)區(qū)房間或無外窗房間可考慮加大新風量進行通風換氣，改善室內(nèi)環(huán)境。因此，內(nèi)區(qū)新風量的確定需考慮過渡季節(jié)通風要求。

3.3 氣流組織設(shè)計

同一辦公區(qū)內(nèi)，不同測點的CO2濃度差別較大。一部分原因是由于新風系統(tǒng)的送風過于集中，新風口無法送達的區(qū)域內(nèi)空氣質(zhì)量較差。還有可能是因為新風口的位置與排風口過近，氣流短路，新風無法送到人員呼吸區(qū)。因此，在新風系統(tǒng)設(shè)計時，對于開敞的大辦公區(qū)，要注意新風口均勻布置，并遠離排風口，使室內(nèi)氣流組織合理，新風送風有效。

調(diào)查中觀察到，新風口附近吊頂有不同程度的污染。近年來，室外空氣污染指數(shù)越來越高，室外新風不再“新”。在新風系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)增加新風過濾措施，改善引入室內(nèi)的新風質(zhì)量。

3.4 新風機的設(shè)置

據(jù)醫(yī)學專家介紹，噪聲的危害是多方面的。輕者，可引起聽力損失，精力不能集中，失眠，神經(jīng)衰弱；嚴重者，可使血壓升高，心臟功能失常，并能誘發(fā)其他疾病。另外，噪聲還會嚴重影響人的工作效率，有時甚至引起一些不必要的矛盾和糾紛。

調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，部分辦公區(qū)新風機從未開啟及間歇開啟的原因是由于新風機安裝在辦公區(qū)的吊頂內(nèi)，噪聲太大，嚴重影響辦公人員的正常工作。員工不堪忍受噪聲干擾，只能犧牲室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，關(guān)閉新風機。因此，新風系統(tǒng)設(shè)計時，新風機的設(shè)置位置應(yīng)考慮對辦公區(qū)人員的噪聲影響。不能滿足噪聲要求的新風機最好安裝在機房內(nèi)，且應(yīng)做好消聲隔振措施。吊裝在辦公區(qū)或者走道內(nèi)的新風機，應(yīng)采用靜音型或采取隔聲處理，使室內(nèi)聲環(huán)境滿足相關(guān)規(guī)范和使用要求。

3.5 節(jié)能節(jié)支措施

辦公區(qū)人員密度大，新風負荷大約占空調(diào)總負荷的30%，新風系統(tǒng)能耗高。在設(shè)計時選擇合理的新風系統(tǒng)節(jié)能措施，節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)能耗具有重要的意義。

應(yīng)根據(jù)項目的地理位置、使用要求、具體情況等加強圍護結(jié)構(gòu)熱工性能設(shè)計、做好遮陽和自然通風，盡可能采用被動式節(jié)能措施，降低建筑基礎(chǔ)能耗。同時采取有效的主動式措施，如新風熱回收技術(shù)、夜間取有效的主動式措施，如新風熱回收技術(shù)、夜間通風、蓄能、地道風、復(fù)合通風等節(jié)約新風能耗，節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)運行費用。

4 結(jié)語

①對近40家科研辦公企業(yè)的室內(nèi)空氣環(huán)境、室內(nèi)聲環(huán)境的進行了實地調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，辦公區(qū)存在室內(nèi)CO2濃度超標、冬季空氣相對濕度過低、夏季空氣溫度濕度過高、室內(nèi)噪聲值超標等的問題。

②對辦公區(qū)內(nèi)人員的門窗及新風系統(tǒng)開啟情況進行了實地觀察，發(fā)現(xiàn)辦公區(qū)內(nèi)人員存在空調(diào)季節(jié)開窗、開門及新風系統(tǒng)經(jīng)常不開或間歇開啟等問題，造成室內(nèi)空氣環(huán)境較差，增加空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗。

③基于上述調(diào)查分析，建議新風系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)在系統(tǒng)的劃分、風量的計算、風機的設(shè)置、氣流組織設(shè)計及節(jié)能、節(jié)支措施等方面認真推敲，盡量避免調(diào)查中出現(xiàn)的各類問題，是新風系統(tǒng)設(shè)計合理、高效。