一、新型材料和药剂的大量应用
民用建筑新风量设计基础是以人作为最主要的污染源,而如今大量的新型建筑材料、装璜材料、新型涂料及粘接剂的不断采用,新型的办公用具不断涌现,高效简便的清洁剂、杀虫剂、除臭剂大量使用,使得室内空气中出现了成千上万种前所未有的挥发性化学污染物。这些污染物浓度很低,即使用最现代化的化学分析方法也难于把它们测量出来,而人的鼻子却能感觉出来。但长期以来人们对这些大量的低浓度污染及其作用掉以轻心。
二、新风量的减少和新风品质的下降
新风量的不足是造成室内空气品质下降的主要原因。建筑物内,建筑相关污染与人员相关污染两者的感受效应是相互叠加的,应将两者所需要的通风量也进行叠加。但设计人员一般在设计时将两个通风量进行比较,取两者中的大值,这样的考虑造成了房间内的通风量的不足。
入室新风质量是影响室内空气品质的主要因素,这是勿庸置疑的。影响入室新风质量主要有两方面的原因:一是室外空气的质量;二是新风处理过程。
新风系统是保障室内空气品质的关键,长期以来,人们将加大新风量作为当然的改善室内空气品质的方法。但近年来,随着城市建设步伐的加快,人口密度不断增加,汽车的拥有量也不断上升。人们在生产和生活过程中不断向外排放废气,致使室外空气质量逐渐恶化。室外空气中的某些空气质量指标已超过室内空气质量的控制指标,例如悬浮颗粒浓度,室内控制标准为0.15mg/m3,而室外空气中的悬浮颗粒浓度已达0.3mg/m3。显然,这种情况下,引入新风不仅不能起到稀释作用,而且还会恶化室内空气品质。
空调系统设备在加湿、减湿等空气处理过程中,本身也易成为污染源。特别是室外湿度较大,在降温、减湿时,表冷器表面凝水积尘、滴水盘排水不畅,极易污染空气;系统中的部件如帆布软接头、法兰连接处等最易积尘和发霉最易发生微生物污染。诸如此类因素使新风品质恶化。实验认为,几乎所有空气处理部件都是污染源和臭味源。其中包括过滤器、盘管、热回收器、风机和消声器,各组成构件对空气的恶化作用并不相同,其中影响最大的是过滤器,污染的主要原因是油、尘和污表面,有的构件可能在生产过程中就被灰尘或油污染了。
三、通风系统换气效率的影响
不同的通风方式和气流分布方式,影响着通风换气效率,对稀释和排除室内污染物的效果不同,室内人员可感受的空气品质不同。
集中式定风量全空气系统,靠调节送风温差满足室内外负荷变化,难于使消除室内热湿负荷的通风量与确保室内空气品质所需的通风量相一致。
变风量空调系统,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,甚至会产生冷气跌落,冬季会产生热气流浮升,出现局部高速气流或气流死角,不仅热舒适出现问题,而且由于相应的新风量减少,室内空气品质也不能满足要求。因此对于变风量空调系统,必需确保系统的最小通风量和最小新风量。
置换通风系统,直接在房间的下部以低风速送入,依靠人、设备等热源的热力作用,使
送风以很小的扰动通过工作区,卷吸了周围的热空气和污染物质,定向地上升至设置在上部的排风口排出。在下部新鲜的送风空气推动下,室内形成近似置换式的通风,保证了工作区的最佳空气品质,换气效率最高。
风机盘管机系统,盘管机组用来消除室内热湿负荷,而独立的新风系统确保了室内空气品质的通风量。但是风机盘管系统是用水管代替风管,将空气的热湿处理和过滤移到室内,对室内空气品质产生诸多的负面影响:A、机组的盘管排数少,除湿能力差,在室内外湿负荷大的情况下使室内相对湿度提高;B、机组内的盘管湿表面常常成为室内的细菌源、气味源,室内空气品质得不到保证;C、风机的压头小,不能满足空气过滤器的要求;D、由于室内没有排风,单靠送入的新风稀释难于将室内的污染空气有效排除;往往靠新风形成的微小正压,从建筑缝隙渗透出去的是稀释的空气,污染空气积累在室内天棚附近,被风机盘管机组重新吸入后再送入室内。因此风机盘管系统在保证室内空气品质方面将面临严峻的挑战。
四、挥发性有机物
近几年来,国内外学者对出现SBS调查分析后普遍认为,过去人们往往比较重视明显的室内污染物,却忽视了许多低浓度的挥发性有机化合物VOC(Volatile Organic Compounds)。近期有人提出的“分子污染”的概念,意味着室内空气品质控制从微粒污染扩展到化学污染控制。现代化大楼最常见的分子污染是挥发性有机化合物,它是建筑内各种异味的主要根源,决定了人们对空气的新鲜度的感受,影响了对室内空气品质的可接受性。因为分子扩散速度的量级大大高于微粒,因此控制分子污染是对通风空调技术的严峻挑战。
室内空气中约有250多种挥发性有机化合物,产生挥发性有机化合物的主要来源有:A、人体本身自然散发的挥发性有机化合物,如丙酮、异戊二烯等;B、建筑材料如水泥、地毯、油漆、胶水、墙板、地砖、新家具,都在释放混杂的有机化合物,如甲醛等;C、为了节能,建筑物大量采用绝缘保温材料和密封材料,这些材料也释放挥发性有机化合物。实验显示,当各种不同的挥发性有机化合物混在一起后,并与臭氧产生化学作用,室内空气中就会出现许多隐形杀手。
五、传统舒适理论的束缚
“可持续发展”纲要对空调专业提出的要求,是应以最少的能耗,创造健康、舒适的室内环境,并保护大环境。由于受到专业领域的束缚,以往的研究局限于热舒适而忽视了健康影响。研究方法偏重于物理学方面,没有考虑到生理和心理学方面,使得热舒适理论不完善,控制技术有缺陷。热环境各因素对人体的影响研究已经历了大半个世纪,并根据美国堪萨斯州立大学等长期研究的结果,产生了ASHRAE55-74标准,即“人们居住的热舒适条件”及后来的ASHRAE55-01标准—“人们居住的热环境条件”。国际标准化组织(ISO)根据丹麦工业大学P.O.Fanger教授的研究成果于1984年制定了ISO—7730标准,即“适中的热环境—PMV与PPD批标的确定及热舒适条件的确定”。上述研究成果及相应标准都是以稳态热环境为条件,以人体的主观热感觉处于中性、风速不大于0.15m/s、相对湿度为50%为最舒适的热环境。显然这是形成热舒适性设计的依据。但长期的实践结果表明,人工维持的中性热舒适环境,即保持室内工作区温度、相对湿度及风速长期稳定的技术策略是不完善的。这主要表现在:人体长期处于中性热舒适的稳态热环境内会产生“空调适应不全症”。