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第三章 建筑空气环境

第三章 建筑空气环境. 清华大学 建筑学院 建筑技术科学系 2003 年. 为什么要研究建筑的空气环境 ?. 人们 约 有80％ 以上的时间是在室内度过的。 很少有人对不清洁的空气所导致的深远影响有所认识，而对这一问题缺乏应有的重视却对人类的寿命产生如此严重的影响。  Hood 1944 年. SBS － Sick Building Syndrome 病态建筑综合症：现代都市病. 症状 头痛、恶心 疲乏，萎靡不振 粘膜有刺激感（眼红、流泪、咽干等） 易感冒 患哮喘或其它呼吸道疾病 BRI： 建筑关联病.

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第三章 建筑空气环境

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  1. 第三章 建筑空气环境 清华大学 建筑学院 建筑技术科学系 2003年

  2. 为什么要研究建筑的空气环境? • 人们约有80％以上的时间是在室内度过的。 • 很少有人对不清洁的空气所导致的深远影响有所认识，而对这一问题缺乏应有的重视却对人类的寿命产生如此严重的影响。  Hood 1944年

  3. SBS－Sick Building Syndrome病态建筑综合症：现代都市病 • 症状 • 头痛、恶心 • 疲乏，萎靡不振 • 粘膜有刺激感（眼红、流泪、咽干等） • 易感冒 • 患哮喘或其它呼吸道疾病 • BRI：建筑关联病

  4. SBS－Sick Building Syndrome病态建筑综合症：现代都市病 • 室内空气环境是人们接触最频繁的环境 • 室内污染物增多：燃料消耗量、化工产品品种、建筑材料品种增多 • 为了减少空调采暖能耗，建筑物密闭程度增加

  5. (1) NIOSH的调查 (2) WHC的调查 问题种类 数量 (% ) 数量 (%) 新风量不足 252 52 710 52 内部污染物 77 16 165 12 外部污染物 48 10 125 9 建筑材料 20 4 27 2 微生物污染 26 5 6 0.4 无IAQ问题 61 12 329 24 (1) NIOSH(美国国立劳动安全卫生研究所)1987年发表的对484所办公建筑物的调查结果 (2) WHC(加拿大卫生和福利机构)1990年发表的对1362所办公建 筑物的调查结果

  6. 空气污染的评价指标 • 阈值  纯客观指标 • 阈值的种类 • 时间的加权平均阈值：8h工作日或 35h工作周加权平均浓度，在该浓度下日复一日停留的人员几乎均无有害影响。使用最广泛的阈值。 • 短期暴露极限阈值：15分钟暴露无害。 • 最高极限阈值：瞬间暴露无害。 • 时间的加权平均阈值确定的困难 • 污染物对人体的长期影响难以确定。 • 多种有害物的共同作用难以确定。

  7. 空气污染的评价指标 • 室内空气品质（IAQIndoor Air Quality) • 丹麦工业大学P.O.Fanger的定义(1989)：品质反映了人们要求的程度，如果人们对空气满意，就是高品质；反之，就是低品质。 从纯主观感受出发。 • ASHRAE 62-1989的良好IAQ 定义：空气中没有已知的污染物达到公认的权威机构所确定的有害浓度指标，并且处于这种空气中的绝大多数人（≥80％）对此没有表示不满意 主观感受与客观评价结合。

  8. 空气污染的评价指标 • ASHRAE Standard 62-1989R的定义 • Acceptable Indoor Air Quality：空调空间中绝大多数人没有对室内空气表示不满意，并且空气中没有已知的污染物达到了可能对人体产生严重健康威胁的浓度。反映了主观和客观的结合， ASHRAE Standard 62-1999给予了继承。 • Acceptable Perceived Indoor Air Quality: 感觉上可以接收的IAQ，应该是必要条件而不是充分条件，62-1999中未出现。

  9. 空气污染的评价指标 • 室内空气品质的评价方法 • 方法1：测量室内污染物浓度客观评价 • 方法2：居住者问卷调查 主观评价 • 问题： • 用什么作为代表性的污染物？(测什么？) • 主观评价结果往往与客观评价结果矛盾： • 客观测量值远远低于控制标准，但主观感觉不好 • 客观测量值可能有些问题，但主观感觉并不差 • 人们感觉不舒服的原因很多，不知道哪些是IAQ的问题（热环境、颜色、照度、工作压力等也有影响）。

  10. 空气污染的评价指标 • 室内环境品质(IEQIndoor Environment Quality) • 大量研究证明，引起病态建筑综合症的并非某一种室内污染物的单独作用，也并非完全由室内空气中的污染物所致，而是多种因素的综合作用。 • 室内空气品质、舒适度、噪声、照明、社会心理压力、工作压力、工作区背景等因素对室内人员生理和心理上的单独和综合的作用。

  11. 空气污染的评价指标 • IAQ的标准：规定了室内污染物浓度的上限值。 • 我国：有商用建筑的空气品质卫生标准（公共场所卫生标准），和2002年新颁布的民用建筑的空气品质标准。 • 芬兰：公寓建筑的室内气候标准。 • 特点：除污染物浓度外，均考虑了温湿度、风速、噪声、照明等影响，相当于反映了部分IEQ水平。

  12. 民用建筑工程室内环境污染控制规范 • 民用建筑工程室内环境指标 • Ⅰ类民用建筑工程：住宅、宿舍、医院病房、老年建筑、幼儿园、学校教室等建筑工程； • II 类民用建筑工程：旅店、办公楼、文化娱乐场所、书店、图书馆、展览馆、体育馆、商场(店)、公共交通工具等候室、医院候诊室、饭馆、理发店等公共建筑工程。

  13. 空气污染的评价指标 • 气味 • 人们往往根据气味评判空气质量 • 鼻子的特征 • 比任何测量仪表都灵敏 • 嗅觉有时间适应性：难以定量 • 个体有差异，难以作为客观标准 • 鼻子的灵敏度随空气的温湿度改变 • P.O. Fanger 的研究结论为：IAQ随空气焓值的降低而提高。

  14. 鼻子感觉的生理基础 嗅觉 温觉 化学感觉

  15. 温湿度和IAQ满意度的关系

  16. C.P. Yaglon制定的臭气强度指标 一般控制在2级一下

  17. 根据国家环保局的统一规定，中国空气质量划分为5级根据国家环保局的统一规定，中国空气质量划分为5级 评价客观 级别综合指数I 说明 I 0 ~ 0.49 清洁，适宜人类生活 II 0.5 ~ 0.99 未污染，污染物不超标，人类生活正常 III 1.0 ~ 1.49 轻污染，至少有1个指标超标，敏感者 受害。 IV 1.50 ~1.99 中污染，2－3 个指标超标 ，人群健康 明显受害，敏感者受害严重。 V  2.00 重污染。 3－4 个指标超标 ，人群健康 明显受害，敏感者可能死亡。

  18. 1998年全国主要城市空气污染算术叠加指数（年均值）1998年全国主要城市空气污染算术叠加指数（年均值） SO2 ，氢氧化物，悬浮颗粒物

  19. 实测浓度 标准上限 污染物衡量标准 • 用大气质量指数法进行IAQ客观评价（《中国生态住宅技术评估手册》建议，2001） • 污染物分指数 • 算术叠加指数 • 综合指数

  20. 污染物衡量标准 • 气体污染物浓度：体积浓度(ppm)、质量浓度(mg/m3)、放射性气体浓度(Bq/ m3) • 放射性比活度 specific activity：某种材料单位质量的某种放射性核素的活度，Bq/kg。 • 悬浮颗粒物 • 质量浓度：mg／m3 • 计数浓度：粒／cm3 • 微生物 • 撞击法：菌落形成单位（CFU）/m3 • 沉降法：个（菌落）/皿

  21. 正常大气组分常量 组分 符号 含量(ppm) 氮气 N2 780840.00 氧气 O2 209460.00 氩气 Ar 9340.00 氖气 Ne 18.18 氦气 He 5.14 氪气 Kr 1.14 氢气 H2 0.50

  22. 室内空气污染物的来源之一：室外来源 大气的易变量组分 符号 含量(ppm) 水蒸气 H2O 130000 二氧化碳 CO2 350 甲烷 CH4 1.67 一氧化碳 CO 0.19 臭氧 O3 0.04 氨气 NH3 0.004 二氧化氮 NO2 0.001 二氧化硫 SO2 0.001 一氧化氮 NO 0.0005

  23. 室内空气污染物的来源之一：室外来源 • 燃料的燃烧、交通工具、工业企业、城市垃圾等造成的：NOx、SOx、H2S、悬浮颗粒物、烟雾等 • 地层放射性污染 • 被污染的水

  24. 室内空气污染物的来源之二：室内来源 • 生产工艺工程：有机溶剂的蒸汽、燃烧产生的有毒气体、刺激性气体、生产性粉尘等 • 家电的电磁辐射 • 设计或管理不良的HVAC系统 • 以及………

  25. 生活中的燃烧过程：炊事、吸烟等

  26. 装修材料、日化产品

  27. 微生物

  28. 室内污染物的来源

  29. 室内空气污染物的来源之三：人体生物污染 • CO2：新陈代谢 • 气味：汗液蒸发、呼吸、有机物排泄、微生物分解、氨气等 • 衣服上的灰尘、细菌 • 烟草的烟气：VOC和 CO

  30. 室内空气污染物的来源之三：人体生物污染 新鲜空气与人体呼气的成分(体积%) 成分 N2, O 2, CO2 其它废气 新鲜空气 78.03 20.99 0.03 人体呼气 79.1-80.0 14.5-18.5 3.5-5.0 若干

  31. 空气污染物的种类及其所造成的污染 • 气体污染物 • CO2 • 氡 • 氨 • 挥发性有机化合物VOC • 气味分子污染 • 悬浮颗粒物 • 微生物（病毒、细菌、尘螨） • 其它（油烟、烟草烟雾、臭氧等）

  32. CO2常用指标 • 室内来源 • 主要为人体代谢过程：人体呼出的空气中约占4％，与人体代谢率有关；儿童为成年人的 50%。排出CO2越多，同时排出其它代谢废气也越多。 • 有机物燃烧过程：炊事、抽烟 • 在室外空气中的浓度 • CO2为 300－400 ppm，O2为 209460 ppm • 目前居住建筑的控制标准 • 高级客房：700 ppm • 普通居住空间：1000 ppm • 过渡空间：2000 ppm

  33. CO2常用指标 • 作用 • 一般浓度下，无毒，无臭。 • 超过700 ppm，敏感者能觉察到人体的其它代谢污染； • 超过 1000 ppm，较多人感到不舒服； • 超过 10000 ppm，呼吸深度显著增加。 • 为什么测CO2作指标？ • 易测 • 反映了其它人体代谢污染物产生的水平 • 不能反映其它过程产生污染物的水平

  34. CO2作为空气污染的指标浓度及其意义(日本) 浓度ppm 意义 7l0 连续在室的可容许值 1000 一般场合的可容许值 1500 通风换气计算用的上限值 2000-5000 不良状态 5000以上 非常不良状 40000—50000呼吸中枢神经受刺激, 呼吸急促加深(4-5%) 连续呼吸10分钟, 则发生强烈的呼吸 困难，头疼 18%以上 致命的

  35. 氨 • 特性：无色，有强烈刺激性气味。碱性物质，可感觉最低浓度为 5.3 ppm。 • 来源： • 冬季施工过程中在混凝土中添加氨水作为防冻剂，释放期较长，危害大。 • 装饰材料中的添加剂和增白剂，释放期较短，危害较小。

  36. 氨 • 危害 • 对皮肤组织、上呼吸道有腐蚀作用，造成流泪、咳嗽、呼吸困难，严重可发生呼吸窘迫综合症； • 通过三叉神经末梢反射作用引起心脏停搏和呼吸停止； • 通过肺泡进入血液，破坏运氧功能。 • 防止污染措施 • 禁止使用氨作防冻剂

  37. 氡(Rn)：Radon • 氡是一种无色、无味、自然界唯一的天然放射性惰性气体，由镭蜕变产生。在放射疗法中可用作辐射源，在科研中可用于制造中子。它最稳定的同位素是Rn222。半衰期为3.82天。原子序数86；熔点-71℃；沸点-61.8℃；比重（固态）4。 • 来源 • 地基土壤中有镭。 • 花岗岩、水泥、石膏、部分天然石材中含有镭。 • 天然气中含有氡。

  38. 氡(Rn)：Radon • 危害 • 易扩散，溶于水和脂肪。极易进入人体呼吸系统造成放射性损伤。 • 肺癌的第二大诱因，潜伏期 15年以上。 • 防护 • 建材局与卫生部1993年的天然石材的放射性控制标准：A类可居室内使用，C类只能在外表面使用 • 表面涂层可阻挡氡的逸出； • 加大通风换气次数，降低室内氡气浓度。

  39. VOC(Volatile Organic Compounds) • 常见种类 • 数10种到上百种，主要由脂肪族碳水化合物，芳香族碳水化合物组成。例如酒精类、甲醛、甲苯、四氯化碳等，主要对人体的呼吸器官和神经器官有影响 。 • 根据沸点不同可分 50---100℃ VVOC (Very VOC) 100---260℃ VOC 260---400℃ SVOC (Semi-VOC) 400℃以上 POM (Particulate organic matter)

  40. VOC(Volatile Organic Compounds) • 特点 • 单独浓度不高，但多种微量VOC的共同作用不可忽视。 • 长期低剂量释放，对人体危害大。 • 引起头痛、恶心等症状。 • 来源： • 各种漆、涂料、胶粘剂、阻燃剂、防水剂、防腐剂、防虫剂 • 室内建材 • 家具

  41. VOC(Volatile Organic Compounds) • 影响室内IAQ的主要是50---100℃的VVOC 和 100---260℃的VOC • 由于VOC种类很多，难以检测和分类，世界卫生组织WHO在1987年给出了一个室内总VOC (TVOC)的含量不能超过 300g/m3的上限值；我国民用建筑工程室内环境指标TVOC指标为 500g/m3。 • 疑问： IAQ差 超标，浓度指标合适吗？

  42. 甲醛(HCOH) • 特点 • 无色，有强烈刺激性气味。 • 水溶液为福尔马林 • 大气中平均浓度0.005-0.01mg/m3，低于0.03mg/m3， • 新装修宾馆可达 0.85mg/m3，控制标准为0.12mg/m3 • 来源 • 工业废气、汽车尾气、光化学烟雾 • 建筑材料：地毯、人造板、泡沫树脂保温板*** • 装修材料：胶粘剂、涂料*** • 日化产品：清洁剂、消毒剂、液化石油气

  43. 甲醛 • 危害 • 浓度0.1mg/m3有异味影响 • 0.5mg/m3以上刺激粘膜(眼、呼吸道等)，产生变态反应(眼红、流泪、咽干等)、恶心、胸闷等。 • 6.5mg/m3以上引起肺炎、肺水肿，甚至导致死亡。 • 有致畸、致癌作用。 • 对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害。 • 释放特性 • 释放期长，3－15年。 • 高温、高湿条件下甲醛散发力度加大。

  44. 气味分子污染 • 影响空气的新鲜度和IAQ的可接受性。 • 低浓度污染，不会超过权威机构的上限值。 • 分子的重量为1m微粒的1/1010倍，扩散速度极快，难以控制。因此源控制最重要。 • 来源 • 厨房、卫生间 • 人体生物污染 • 烟草烟雾 • 低浓度VOC和其它有气味的污染物

  45. 悬浮颗粒物 • 包括烟气、大气尘埃、纤维性粒子及花粉，其中直径小于10 m的微粒称为可吸入颗粒物。 • 按质量计，大气尘中10 m以下占72%；工业过程产尘，10 m以下占30%，可吸入并停留在呼吸道中，造成矽肺和肺癌。 • 来源 • 室外来源和生产过程 • 人员活动：行走、抽烟 • 石棉建材 • 一、二次扬尘和室内湿度过低是其产生的主要原因。避免扬尘、增强过滤、控制湿度等方式以及控制产生源等手段来避免污染

  46. 微生物 • 病毒和细菌 • 附于悬浮颗粒物上传播，是传染病的来源 • 霉菌：滋生于潮湿阴暗的土壤、水体、空调设备中 军团病(legionnaires' disease)：一种大叶性肺炎 1976年在美国费城的宾西法尼亚美军军团会议的参加者中发生的军团病是典型的例子。死亡率高达15-20%。 军团肺原菌是一种普遍存在的嗜水性需氧细菌：Legionella，可通过风道、给水系统进入室内空气。

  47. 微生物 • 尘螨 • 适宜环境20－30℃，75－85％，空气不流通场所 • 可引起哮喘、过敏性鼻炎、过敏性皮炎 • 孳生地：纯毛地毯、床垫 • 控制方法：通风换气，保持清洁

  48. 烟草烟雾：最常见的室内空气污染 • 危害：刺激和臭味 • 香烟烟气的典型组成成分(mg/支)： 成分 主流烟气 二次烟气 燃过的烟草 350 400 全部颗粒 20 45 尼古丁 1 1.7 一氧化碳 20 80 二氧化碳 60 80 氧化氮 0.01 0.08 丙稀醛 0.08 ----- 产生烟气时间 20s 550s

  49. 臭氧 • 臭氧(O3)：一种刺激性气体，主要来自室外的光化学烟雾。室内的电视机、复印机、激光印刷机、负离子发生器等在使用过程中也都能产生臭氧。 • 性质：可氧化空化合物而还原，可杀菌；可被橡胶、塑料等吸附。 • 臭氧对眼睛、粘膜和肺组织都具有刺激作用，能破坏肺的表面活性物质，并能引起肺水肿、哮喘等。

  50. 污染物的控制方法 • “堵源”─ 建筑设计与施工特别是围护结构表层材料的选用中，采用VOC等有害气体释放量少的材料； • “节流”─ 切实保证空调或通风系统的正确设计、严格的运行管理和维护，使可能的污染源产污量降低到最小程度； • “稀释”─ 保证足够的新风量或通风换气量，稀释和排除室内气态污染物。这也是改善室内空气品质的基本方法。 • “清除”─采用各种物理或化学方法如过滤、吸附、吸收、氧化还原等将空气中的有害物清除或分解掉。

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