暖通空调系统对室内空气品质的影响是什么？

  关于暖通空调系统与室内空气品质的关系，人们常常结合对室内空气品质评价中的四个要素来进行分析：空气污染来源、受到污染影响的人或人群、传输这种污染物的通道以及传播过程的动力。事实上，暖通空调系统与前面所述的诸要素有关。如果不能很好地解决室内空气的污染问题，暖通空调系统不仅可以形成传播污染物的通道和动力，还会制造出新的污染源，严重影响人体的健康。
    (一)暖通空调系统的作用及其主要组成
    1．暖通空调系统的作用
    通过以上所述可知，暖通空调系统一方面具有正效应，它的积极意义在于可以排除或稀释室内的各种空气污染物；但另一方面，它的消极作用在于它可以产生、诱导和加重空气污染物的形成和发展。在室内空气品质方面，暖通空调系统主要具有以下作用。
    (1)过滤  暖通空调系统的过滤以及排放不同于局部排气系统，不是从源头捕捉并排除污染物，而是对循环空气中的污染物进行过滤清洁。
    (2)稀释  稀释是有效地利用暖通空调系统来控制非工业建筑的室内空气品质的一种手段，例如对于气味的稀释。这个作用的大小取决于清洁或干净新鲜空气引人的数量和有效地分布，以避免出现稀释空气的不足与滞留。
    (3)产生  暖通空调系统可能会导致空气污染物的产生，这是一种不正常的作用。往往是由于设计、安装、操作和维护系统中的缺陷。如风机发动机，可能因其轴承问题造成过热，就会产生异味，随送风传人室内；风机皮带橡胶部分如果磨损脱落，也会成为粉末污浊空气，如果过滤装置效果不良，会经送风风管传人室内。
    (4)诱人  如果暖通空调系统毗邻室外有污染源，并且也未采取合适的措施，则可能把污染物引人室内，因而具有明显地传播室外污染物的作用。
    (5)扩散  由于大多数暖通空调系统采用循环系统，则有可能把某处的污染物经过暖通空调系统，扩散到建筑物的另一处。如吸烟房间对非吸烟房间的影响，复印机设备等办公设备房间不同房间对其他房间的侵害等。
    由暖通空调系统问题所导致的室内空气品质问题可以归结为：不合适的室外新风的引入；不合适的室内空气输送；不当的室内气流分布；风机存在的问题；不适宜清洁材料；不清洁的空气处理室；效率较低的空气过滤；不良局部排风；空气输送阻塞；缺乏状态检测等。
    2．暖通空调系统的组成
    典型的暖通空调系统主要由下列部件组成：空气量和温度的控制调节、用于洁净空气的过滤器、空气加热／冷却盘管、调节流量的阀门、将空气送到工作区的分布系统、新风和回风混合箱，机械通风系统。
    通风有两种基本类型：全面通风和局部通风。全面通风通过对整栋建筑送、排大量空气来处理污染物；局部通风则通过捕捉污染区及附近的污染物并直接排到室外来控制污染。全面通风主要以稀释为主的措施，局部通风则采取隔离并消除污染物的措施。
    (二)暖通空调系统对室内空气品质的影响
    由于节能的需要，建筑物的密闭性越来越强，对空调系统的依赖性已越来越强，在解决空气品质问题上亦是仁者见仁智者见智。但不可否认的是，影响室内空气品质的因素是多方面的，不仅空调系统在设计和运行管理上对室内空气品质的影响，而且还需要卫生防疫、生理医学等各学科的共同参与，为营造健康舒适的室内环境进行更深入的研究。
    1．暖通空调系统的设计
    感知的空气品质受到人体吸人的温度和湿度的强烈影响，人们较喜欢干燥凉爽的空气。
保持适当低的湿度及全身热舒适所要求温度范围下限的温度对改善感知空气品质是有利的。在我国的潮湿气候区，对室内相对湿度的控制尤为重要。要摒弃对舒适度的过度追求，甚至冬夏倒置，夏季室内有l 9。C的低温，冬季室内有2 7℃的高温，在这种不良的热环境下长时间生活和工作，人的免疫力将不可避免地下降。
    人室新风是保证室内空气品质良好的必要条件。传统上确定新风量的依据是满足人体卫生需要和清除人体所产生的生物污染，所以房间最小新风量仅由每个人员最小新风量指标确定。但是今天通过对室内的污染源进行分析发现，现代建筑中来自建筑材料、装修材料、家具等新的污染源所发出的污染强度已远远超过人体产生的污染。但是，大量室外新风的引人势必增大空调系统的负荷，因此引入新风全热回收系统就势在必行。其原理就是利用排风中的冷量来预处理新风，几乎无需?fi耗任何能源。然而，纯粹依靠加大新风量并不能达到人们预期的效果。理论研究和国内外的许多实际调查都证明，在达到一定新风量后，再加大新风对降低室内空气中的有害物浓度已不起作用。因此，在保证足够的新风量的同时还需要通过进一步提高新风的品质。
    恰当的回风量，应既满足室内空气品质的要求，又符合节能的理念。在利用回风的空调方式中，室内空气亍亏染物浓度是随回风率的加大而增加的。当回风率一定时，它是一极限值。当设计回风率为90％时，空调房间的CO2最大浓度将会达到0.991％，它约是初始浓度的9.91倍，也就是相当于超过了卫生标准10倍；同时发现当回风率下降到80％左右时，对于节能和维护室内空气品质较为有利。
    由于室内各种亍亏染源不断地散发有害物，再加上新风的引人，虽然之前已经过净化处理，但仍然可能残留着一些有害物质，因此在采用回风和新风混合送风的空调方式时，加强对回风的过滤净化仍然十分重要。目前回风的净化主要针对室内化学污染和生物污染源，常采用复合式技术手段，如过滤、静电、吸附、催化、等离子体生物过滤、纳米等，根据所需去除污染物的种类，将各种技术进行优化组合。采用纳米材料的光催化技术和将吸附与纳米相结合的技术则有着更广阔的应用前景保证了人室新风的品质后，进而以合理的气流组织方式送至空调房间工作区，方能达到预期的室内空气品质。不同的气流组织方式会导致不同的室内空气品质。
    由于保证室内空气品质所要求的新风量远小于排热排湿所要求的风量。若全部用新风承担降温除湿任务，则由于新风至送风的焓差远大于回风至送风的焓差，导致能耗太高。出于节能的考虑，集中式定风量全空气系统多采用回风与新风亍昆合后送风的方式。而从室内空气品质和环境安全的角度看，恰恰是回风的再利用和再循环是该系统最大的隐患——回风的品质问题。目前有两个可能的解决途径：安装回风的空气净化装置；安装回风的全热或显热回收装置。
    暖通空调系统变风量空调系统在室内外负荷变化时，送风量随之变化，当送风量小到一定程度，加大了室内流场的不均性，甚至出现局部高速气流或气流死角，造成室内空气品质无法满足要求。因此应增加变风量中定风量控制装置，确保系统的最小通风量和最小新风量。    
    外加独立新风的风机盘管系统虽然能够确保室内空气品质所需的新风量，但盘管系统本身的冷凝水却给室内带来微生物污染。其根本的解决办法是：由新风承担室内全部湿负荷，使风机盘管在干工况下运行，从而避免产生冷凝水，这样既保证了良好的室内空气品质。又避免了使风机盘管机组成为各种微生物的孽生地。
    对于商场等大空间场所，当人员密度很高时，所需要的新风量也很大。为节约运行能耗，鉴于这类区域建筑空间一般都较高大。若以适当的气流组织实现室内温度分层，仅在下部工作区内营造良好的空气环境，将会产生巨大的经济效益。这时，选用换气效率较高的置换通风系统或与冷却顶板复合系统最为恰当。当新风量不足以满足排热要求时，可通过冷吊顶吸收多余的热量，也解决了控制室内空气品质所要求的风量与排热要求风量不一致的问题。根据以上分析，为了在满足热湿环境的同时还保证室内空气品质．今后空调系统的发展方向应是对温度、湿度和室内空气质量独立控制调节的系统。
    2．空调系统的运行管理
    暖通空调系统可能是污染物发生源，空调系统可能产生空气污染物的途径主要有两种。
    (1)暖通空调系统的设备用材  暖通空调系统的主体是空气处理单元或风机盘管单元，用隔热玻璃纤维或氯丁橡胶作衬里材料。输送管道通常用薄壁金属管制作．外缚玻璃纤维毡作隔热材料。或将隔热材料缚设在送风和回风管道的内壁兼作减噪器。这样，当玻璃纤维或其他多孑L性隔热材料吸水受潮后，会孽生微生物，成为细菌繁殖地。
    (2)处理设备的表面凝水空气处理设备一般都在湿工况下运行  这样在空气冷却过程中就会有一部分水凝结在设备表面上，其余则排人凝水盘。如果积水不能及时排除，残留的液面就可能成为微生物的孽生源，特别是当空气过滤系统效率低或维护不当时，小颗粒会与水同时积聚于盘管表面，致使微生物大量繁殖。
    空调系统可能是室内空气污染物的传输途径c返流，指由建筑物排出的污染气流再次返回室内。这种现象主要起因于空调系统排风与建筑物尾流的相互作用——由于尾流与自由流动空气的偶联作用较弱，所以进入尾流的污染物将与整个尾流气体充分混合，然后通过新风吸人口或渗透重新回流到建筑物内部。
    施工过程中，一些污染物会残留在系统内部；加上空调运行期间来自室内以及本身的污染，由于种种原因未能消除时，这些污染物就会进人送风管道内部，并积聚在其中。当空调系统启动时，残留在设备或管道内部的污染物就会被气流卷起，并夹带着分布到整个管道系统。在过滤器前的污染物可以得到大部分去除，但其后的则被送人了室内环境，导致了室内空气品质恶化。
    暖通空调系统可能引起交叉污染。首先，分区不当是引发空调系统交叉污染的首要途径。在空调系统设计时，如果未能充分考虑到各区域的功能和可能产生的污染物类型，来自较重污染区的回流空气与其他空调房间的回流空气混合并重新分配就会引起其他空调区域的室内污染。其次，由于设计时各功能区的压力差分布不合理或后期运行管理不当而导致区域间的相互污染，如卫生问、吸烟区、复印室、餐厅等处的污染源窜人建筑物的其他区域，发生交叉污染。
    3．暖通空调系统的过滤设备
    测试结果表明，影响室内空气品质最主要因素是异味、尘埃、微生物污染。传统空调系统的新风过滤只采用粗效的过滤器，而我国大气尘埃浓度是发达国家的2～3倍。要使室内可吸人颗粒物达到0．1 5 mg／m。，单靠通风是达不到的，必须采用性能良好的空气过滤器。
送风中含尘量过大会直接影响室内人员对室内空气品质的接受程度。国外的一项调查表明，
当室内含尘浓度从0.2 3～0.3 8 mg／m³降为0.1～0.15 mg／m³时，室内感到有污染的人数从90％降到10％。由此可见，室内含尘浓度对室内空气品质可接受程度有着直接影响。
    暖通空调系统中的过滤器，从传统意义上讲，主要是用来保护机械设备的，并不是保障人体健康的。随着科学技术的发展，空气过滤器成为改善室内空气品种最有效的措施之一。
但是许多空调系统由于空气过滤器效率较低，即使选用较高效率的过滤器，也会因安装不当引起过滤渗漏或旁通，导致颗粒物、微生物穿透过滤器，对粒径小于l0 μm的粒子过滤效率不高。过滤器的种类、迎风面速度和尘埃量决定过滤效率。
    在暖通空调系统中经常发现空气旁通经过过滤器，估计在典型的建筑物中有15％的空气没有经过过滤器。这种旁通气流可以传输室外各种污染物。回风管内的气体通常是没有经过过滤器的，所以回风带有室内源产生的各种的污染物，即不管在送风还是在回风管道中都包含着各种的污染物，所以提高新风过滤器的等级、增加回风过滤器十分必要。
    其实与新的空气过滤器相比，使用过的过滤器的感官污染负荷要大得多。许多研究发现空气过滤器本身不是污染源，真正的污染源是其上滤集的颗粒物。这些颗粒物不仅积聚在过滤器的表面，而且还会深入到过滤器内部。在晚间通风系统中颗粒物吸收的气态污染物就扩散到过滤器表面，并积聚到一定浓度；在早晨刚开机时，随送风进入室内，形成一段时间的高污染物浓度。此时室内人员会感到有股异味，过敏人员会打喷嚏，这就是我国普遍存在的“开机污染”。但这些气态污染物在正常送风状态下很难积聚起来，因此在开机运行一段时间后，污染浓度又会逐渐降低。这种污染对健康的人群影响不大，但对过敏人群反应较大。
    4．空调系统风管及保温材料
    美国学者Klaaus试验后指出，约有20％的室内空气污染物来自通风系统，如果通风系统保持清洁并维护良好，该污染值可减少50％。这几年，我国也开始重视空调输送管道系统污染问题。卫生部在2004～2006年连续3年组织开展了全国公共场所集中空调系统卫生状况的监督检查。2004年2～4月共抽检了全国60多个城市具备集中空调系统的937家公共场所，检测了空调风管的积尘量及积尘中细菌和真菌的总含量，合格率仅6.2％，最高细菌浓度达到486g／m²。卫生部于2006年3月颁布实施了《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》、《公共场所集中空调通风系统卫生规范》、《公共场所集中空调通风系统卫生学评价规范》和《公共场所集中空调通风系统清洗规范》。2005年，建设部也颁布了《空调通风系统运行管理规范》，这样使空调通风系统的管理有章可循。
    通过过滤器的尘埃或微生物能在空调风管内沉积，尘埃或微生物的沉积能改变管道系统的气流和压降，也能影响管道泄漏率和通过热传导散失到管壁外的能量率，影响整个暖通空调系统的能量使用率。气流通过风管是湍流，由于湍流的相互作用．产生重力沉积，或者其他机制可使颗粒物沉积在管道中。在使用：过程中，管道内表面必然沉积有不同粒径的颗粒物。通过实际观察到这种沉积可能减少通过管道的空气量，尤其对于小管径的管道，这种沉积可能降低通风管道的性能。
    试验证明，风管内沉积了足够多的颗粒物，这些沉积的颗粒物可能会成为“二次污染源"重新悬浮，从而污染室内空气，使室内人员暴露在较高水平的粒子浓度下，给人的健康带来风险。由于难以进行软风管的清洗，所以只限于接送风口的末端管路。管道清洗越来越被接受，它能维持恰当的换气次数，对室内空气品质起到预防和纠正作用。《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》中规定，风管内的积尘量超过20g／m²则需要清洗。
    美国学者Klaus还指出，如果一个污染严重的过滤器位于一段长风管的上游，且风管中有一层厚的积尘，则滤过的空气会因吸收而改善；但如果干净的空气通过脏的风管，其空气品质就会因解吸而变差。即使在干净的风管内．污染仍会随着风管的长度而增加。只有干净的风管和干净的过滤器才能提供最好的空气品质。建筑物内的大部分新风都要通过这根风管，因此新风送风管的清洁就显得非常重要。另外，管道破损、管道拐角积尘也会严重影响室内空气品质，尤其是当绝缘衬里被气流腐蚀后，多孔绝热材料产生的问题就尤为突出，如玻璃纤维就会随着送风空气进入居住者呼吸区，引起居住者呼吸道不适和皮肤刺激。