住宅示范工程室內空氣質量后評估測試研究

王伊麗（上海市建筑科學研究院, 上海 201108）

住宅示范工程室內空氣質量后評估測試研究

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

王伊麗（上海市建筑科學研究院, 上海 201108）

作為一類民用建筑，住宅是與人們日常生活最為密切的建筑之一。人們在住宅內的停留時間甚至可以達到90%，因此室內空氣質量的好壞能直接影響人們的健康。為研究建筑空氣質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，進行室內空氣質量后評估測試，并對結果進行統(tǒng)計分析。

室內空氣質量（IAQ）；示范工程；后評估測試

作為一類民用建筑，住宅是與人們日常生活最為密切的建筑之一。人們在住宅內的停留時間甚至可以達到 90%[1]，因此室內空氣質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，室內環(huán)境保護得到了全世界專家學者的廣泛關注[4]。由于建筑圍護結構自身的阻隔，室外新鮮的空氣無法自由進入室內，室內空氣狀況相較于室外環(huán)境，更容易受到室內人員、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，導致室內外空氣換氣量減小，室內空氣質量狀況不容樂觀[6-8]。因此，有必要對室內空氣質量進行調查研究，為相應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)劃設計階段，采用室內空氣質量預評估設計方法；在建設施工階段，對施工材料、施工方法的控制進行了完善；在運營管理階段，建立了室內空氣質量綜合監(jiān)控信息管理平臺，即在建筑全壽命周期內因地制宜地使用了室內空氣質量綜合保障技術。同時，示范工程建筑內均采用地源熱泵技術、頂棚輻射和集中式新風系統(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至各個房間內，從而保證室內溫度的均勻分布，且無吹風感；引入外墻保溫系統(tǒng)，在達到節(jié)能的前提下實現(xiàn)室內適溫，有效解決了空調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《室內空氣質量標準》，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)(包括室內甲醛、苯、TVOC 等化學污染物，室內/外 PM2.5 濃度、室內換氣次數(shù)等特征參數(shù))進行統(tǒng)計分析，從而有效評估建筑室內空氣質量、室內空氣污染問題及污染源位置和散發(fā)特性、通風和氣流組織情況等對室內空氣質量的影響，同時也檢驗了房間圍護結構的氣密性能、新風系統(tǒng)PM2.5 過濾凈化性能及新風系統(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)境空氣質量標準》，正式把 PM2.5列為環(huán)境空氣質量控制指標，要求日均濃度限值 75 μg/m3。本文對室內 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。實驗儀器的設置為單點采樣，采樣時間間隔 30 s。測試前，應對該儀器和嶗應 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 TVOC。利用 SQC-1000 采樣泵將采樣房間內氣體采入 Tenax 管，采樣流量為 500 mL/min，并用Trace DSQ 氣相色譜/質譜聯(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《公共場所室內新風量測定方法》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)測試室內新風換氣次數(shù)。濃度衰減法計算通風換氣次數(shù)公式：

式中：N——換氣次數(shù)，次/h；

c0——示蹤氣體初始質量濃度，mg/m3；

ct——計算時間t下的衰減質量濃度，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，只進行新風系統(tǒng)開啟測試工況。測試選擇戶內南向房間——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，各房間門窗保持關閉，同時有 1 臺 DUSTRAK 儀器在室外上風向側設置一個采樣點，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閉，除客廳設置了 3 個采樣點外，其余房間只在中央設置 1 個采樣點，共計 8 個采樣點。在房間新風系統(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 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 測試結果分析

2.1 PM2.5 結果分析

如圖1 所示，室外 PM2.5 日均濃度 88.7 μg/ m3，室內主臥、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，室內新風開啟狀態(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，使用新風過濾系統(tǒng)可以有效阻擋室外細顆粒物進入室內，滿足室內環(huán)境標準要求。

圖1 測試房間 PM2.5 平均濃度

在各房間門窗關閉、新風系統(tǒng)開啟的狀態(tài)下，測試房間室內(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，室內各測試房間的 PM2.5 濃度檢測結果相反的均達到了優(yōu)質等級(＜35μg/ m3標準限值)，兒童房甚至達到了 24.3 μg/m3的低濃度。可見所測試住宅的新風系統(tǒng)對于顆粒物去除具有較明顯效果，且房間圍護結構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。結果表明，在新風開啟狀態(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/室外濃度比)

2.2 甲醛

在新風開啟的工況下，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)，室內環(huán)境不容樂觀。導致客廳濃度超標的主要原因應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 結果分析

在新風開啟的工況下，測試房間室內 TVOC，現(xiàn)場測試結果如圖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 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)。在實地調研中我們發(fā)現(xiàn)廚房設有通風排風口，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 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的空氣質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方法。通過對示范工程項目在建筑運營階段室內 PM2.5和甲醛、TVOC 等化學污染物濃度的測試，檢驗房間圍護結構的氣密性能、新風系統(tǒng) PM2.5 過濾凈化性能以及新風的換氣性能。

(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過濾系統(tǒng)可以有效阻擋室外細顆粒物進入室內；且房間圍護結構密閉性較好，可阻擋大部分的室外細顆粒物污染，滿足室內環(huán)境標準的要求。

(2) 所測試住戶室內甲醛濃度不容樂觀，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)劃設計階段 IAQ 預評估設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，工學碩士，主要從事建筑室內環(huán)境質量方向研究。現(xiàn)供職于上海市建筑科學研究院。作者通信地址：上海市申富路568號。郵編：201108。