鄭磊 陳鳳娜 楊旭東

1 深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司

2 清華大學(xué)建筑學(xué)院

1 背景

1.1 我國(guó)住宅室內(nèi)空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

作為人們的主要生活空間，住宅的空氣品質(zhì)直接影響人們的生活，關(guān)系到居住者的生理需求和健康需求[1]。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)住宅的要求不再是單純地追求美觀和豪華，而是更注重住宅的內(nèi)在品質(zhì)，這使得健康住宅受到越來(lái)越多人的關(guān)注，而健康的室內(nèi)空氣品質(zhì)則是這當(dāng)中的重要一環(huán)。

目前我國(guó)新裝修住宅普遍出現(xiàn)以甲醛、TVOC（總揮發(fā)性有機(jī)物）等有機(jī)化學(xué)污染物為主的裝修污染問(wèn)題[2]?！吨袊?guó)室內(nèi)環(huán)境健康研究進(jìn)展報(bào)告》（2012）指出，住宅環(huán)境中甲醛濃度超標(biāo)率達(dá)73.7%，對(duì)新裝修時(shí)間小于6個(gè)月的住宅，甲醛濃度幾乎都超標(biāo)；剛竣工的新裝修住宅中TVOC一般超標(biāo)2～3倍，最高超標(biāo)20～30倍[3]。如何有效控制室內(nèi)污染、保障居住者的健康，成為人們高度關(guān)注的社會(huì)問(wèn)題。

1.2 國(guó)內(nèi)外健康住宅對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求

室內(nèi)空氣質(zhì)量要求應(yīng)基于“人的健康”需求，由于不同人群對(duì)污染物暴露的敏感度和承受程度有所差異，滿足合格線的控制要求不一定能滿足住戶的體驗(yàn)感知和健康需求。例如，兒童由于在室內(nèi)度過(guò)的時(shí)間比成人更長(zhǎng)，單位體重暴露量更大，導(dǎo)致室內(nèi)空氣污染暴露對(duì)兒童的健康危害顯著[4]，所以有兒童的住戶對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求更加嚴(yán)格。

《健康住宅評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（T/CECS 462—2017）、《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378—2019）、《健康建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（T/ASC 02—2016）等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)優(yōu)質(zhì)室內(nèi)空氣質(zhì)量指標(biāo)的限值是在《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18883—2002）限值的基礎(chǔ)上，下調(diào)10%～30%?！蹲≌ㄖ覂?nèi)裝修污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 436—2018）將室內(nèi)空氣質(zhì)量劃分為三級(jí)，作為住宅室內(nèi)裝飾裝修工程不同階段對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量要求，以滿足不同人群對(duì)室內(nèi)空氣污染的敏感程度和個(gè)體反應(yīng)差異的環(huán)境健康需求。美國(guó)Delos實(shí)驗(yàn)室的WELL標(biāo)準(zhǔn)也在室內(nèi)空氣質(zhì)量方面制定了細(xì)則。

2 室內(nèi)空氣品質(zhì)控制理論

現(xiàn)有室內(nèi)空氣污染控制方法包括三種途徑：1）源頭控制是降低室內(nèi)空氣污染的根本方法；2）新風(fēng)稀釋和合理的組織氣流，增加新風(fēng)量可以稀釋污染物，從而有效改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，但在室外空氣污染嚴(yán)重的情況下，這一作用難以發(fā)揮，甚至?xí)又厥覂?nèi)空氣污染；3）空氣凈化器可作為上述兩種控制方法的補(bǔ)充，但一般難以達(dá)到全面凈化的效果。

在源頭控制方面，目前定量控制多種污染源組合后的室內(nèi)空氣品質(zhì)仍然是工程難點(diǎn)，為此我們提出了可應(yīng)用于健康住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)控制的預(yù)評(píng)價(jià)技術(shù)。建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量變化是由眾多因素綜合決定的一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，影響室內(nèi)空氣污染濃度的因素可以歸為五類：散發(fā)源和吸附匯、時(shí)間因素、通風(fēng)及污染物傳播、空氣凈化、溫濕度。預(yù)評(píng)價(jià)技術(shù)是通過(guò)耦合相關(guān)因素，利用模型復(fù)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)中發(fā)生的本質(zhì)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)裝修工程室內(nèi)空氣污染物濃度的模擬計(jì)算[5]。

3 室內(nèi)裝修工程污染控制設(shè)計(jì)

3.1 污染控制設(shè)計(jì)的目的

裝修污染控制設(shè)計(jì)是在裝修設(shè)計(jì)階段，以室內(nèi)空氣質(zhì)量控制目標(biāo)為導(dǎo)向，綜合裝修設(shè)計(jì)方案、材料特性、通風(fēng)狀況、裝修進(jìn)度等要素，對(duì)室內(nèi)裝修污染進(jìn)行定量計(jì)算評(píng)估，并對(duì)污染源頭進(jìn)行解析，從而制定各類材料尤其是主要材料/家具的污染物釋放率要求，并作為裝修工程實(shí)施環(huán)保質(zhì)量控制的設(shè)計(jì)依據(jù)。

3.2 污染控制設(shè)計(jì)的方法

根據(jù)污染控制設(shè)計(jì)的穩(wěn)態(tài)或動(dòng)態(tài)分析，分為規(guī)定指標(biāo)法和性能指標(biāo)法兩種方法。性能指標(biāo)法是一種對(duì)裝修污染進(jìn)行動(dòng)態(tài)權(quán)衡分析的設(shè)計(jì)方法，利用模擬軟件工具，耦合室內(nèi)空氣質(zhì)量相關(guān)因素，詳細(xì)預(yù)測(cè)工程建成后室內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)水平，權(quán)衡判斷方案的合理性。規(guī)定指標(biāo)法規(guī)定了材料污染物釋放率等級(jí)和用量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提供了一種簡(jiǎn)易選材配置核算和調(diào)整的方法。

3.3 設(shè)計(jì)工具

根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量預(yù)評(píng)價(jià)技術(shù)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的設(shè)計(jì)工具IndoorPACT，提供不同污染物的動(dòng)態(tài)濃度模擬。軟件不僅能對(duì)已選定材料組合進(jìn)行室內(nèi)空氣污染物濃度校核，確定是否滿足控制目標(biāo)；對(duì)于尚未確定材料的用戶，軟件基于控制目標(biāo)反算法，自動(dòng)配置各類材料污染釋放率指標(biāo)要求，使裝修方案精確實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。

軟件可提供不同維度的室內(nèi)空氣質(zhì)量分析，全面評(píng)估建筑室內(nèi)可能存在的空氣質(zhì)量問(wèn)題，并提供可行的解決方案，包括污染物濃度和負(fù)荷趨勢(shì)、污染源解析（如比例、等效濃度）、材料污染物釋放率控制要求等。

3.4 設(shè)計(jì)流程

當(dāng)采用性能指標(biāo)法進(jìn)行污染物控制設(shè)計(jì)時(shí)，主要實(shí)施步驟包括建立模型、確定設(shè)計(jì)控制目標(biāo)、輸入邊界條件，計(jì)算分析和優(yōu)化調(diào)整五大環(huán)節(jié)（圖1）。其中，計(jì)算邊界條件包括環(huán)境溫濕度、通風(fēng)、材料污染特性、時(shí)間進(jìn)度等方面。若預(yù)期日期的室內(nèi)空氣污染物濃度高于控制目標(biāo)限值，則進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，調(diào)整的措施包括優(yōu)先選用污染釋放率低的材料、減少污染物釋放率高的材料用量、改進(jìn)室內(nèi)通風(fēng)、合理安排項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度和交付時(shí)間等。

4 案例分析

4.1 工程概況

該工程為廣東省深圳市某精裝交付商品住戶項(xiàng)目樣板間，項(xiàng)目室內(nèi)環(huán)境污染控制目標(biāo)為《住宅建筑室內(nèi)裝修污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 436-2018）的II級(jí)，設(shè)計(jì)溫度23℃。該樣板間裝修周期為4個(gè)月，10月上旬裝修完工，并于12月9日進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)空氣質(zhì)量檢測(cè)（圖2，表1）。

4.2 材料污染散發(fā)特性參數(shù)

材料的污染物釋放特性是決定室內(nèi)污染物濃度水平和變化趨勢(shì)的關(guān)鍵要素之一。本項(xiàng)目選用的材料通過(guò)“氣候箱”法[6]測(cè)試和擬合計(jì)算得到其污染散發(fā)特性參數(shù)（表2，3）。

表1 案例基本信息匯總表

1 污染控制流程示意圖

2 案例工程典型戶型

3 各房間甲醛濃度趨勢(shì)圖

4 主臥各材料甲醛負(fù)荷

5 甲醛測(cè)試結(jié)果與性能指標(biāo)法驗(yàn)收時(shí)刻計(jì)算結(jié)果

表2 裝修材料（干材料）污染散發(fā)特性檢測(cè)結(jié)果

表3 裝修材料（濕材料）污染散發(fā)特性檢測(cè)結(jié)果

4.3 預(yù)測(cè)結(jié)果

本案例采用性能指標(biāo)法進(jìn)行污染物控制設(shè)計(jì)，模擬分析得出各房間室內(nèi)甲醛濃度動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)（圖3）?？梢钥闯鲈谘b修完工初期，除了客廳，其他功能房間的甲醛濃度均超過(guò)控制目標(biāo)限值0.03mg/m3的要求。隨著時(shí)間的推移，各功能房間的甲醛濃度逐漸下降，主臥、次臥、客臥室內(nèi)甲醛濃度下降速率基本一致，在裝修完工5周后室內(nèi)甲醛濃度達(dá)到目標(biāo)限值要求；主臥衣帽間因板材承載率過(guò)高且通風(fēng)較差導(dǎo)致甲醛濃度明顯偏高。其中，主臥甲醛主要來(lái)源于木地板和底漆，隨著時(shí)間推移，底漆釋放的甲醛快速下降，木地板成為主臥甲醛的主要來(lái)源（圖4）。

4.4 計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果比較

依據(jù)污染物控制設(shè)計(jì)結(jié)果，對(duì)裝修工程的實(shí)施環(huán)節(jié)進(jìn)行污染控制。項(xiàng)目完工后室內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到既定控制目標(biāo)且與設(shè)計(jì)模擬分析結(jié)果相近（圖5），表明該模擬軟件可用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文闡述了室內(nèi)空氣中典型污染物濃度設(shè)計(jì)的新方法、工具、流程，并通過(guò)案例說(shuō)明了如何在健康住宅室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)階段開(kāi)展污染物濃度控制設(shè)計(jì)，并論證了該方法的有效性。為確保設(shè)計(jì)效果的達(dá)成，工程后續(xù)選材、采購(gòu)、施工、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)需要對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行嚴(yán)格執(zhí)行落實(shí)，以確保工程室內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，保障公眾健康，促進(jìn)全社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。