室内空气品质评价及CFD技术

室内空气品质评价及CFD技术王圣1王小逸屈伟(北京工业大学环境与能源工程学院，北京100022)摘要室内空气品质与人的感知及个体差异紧密相连，是空气的温度、湿度、气流速度、洁净度等空气指标的综合效应。

不好的室内空气品质将对人的身心健康和工作效率造成巨大的不利影响。

综述了室内空气品质与舒适性、通风效率的关系，总结了国内外的室内空气品质评价方法，并对不同国家地区的室内空气品质评价标准进行了归纳比较。

最后，介绍了CFD（计算流体力学）在室内空气品质研究中的应用。

关键词室内空气品质评价标准计算流体力学I ndoor air quality evaluation and CFD technology Wang Sheng, Wang Xiaoyi, Qu Wei. (College of Environmental and Energy Engineering, Beijing University of Technology，Beijing 100022) Abstract: IAQ (Indoor Air Quality) has much to do with people’s feeling and individual differences and is the integrated effect of temperature, humidity, airflow velocity, lustration of air. Poor IAQ will have great harm to people’s health and working efficiency. This paper summarizes the relationship between indoor air quality and comfort and Ventilation Efficiency, introduces the kinds of IAQ evaluation methods in the world and points out the differences of the standards in different countries and areas. At last, the trends regarding to the CFD application in indoor air quality and the instance using CFD technology on indoor air quality have been addressed.Keywords:Indoor air quality Evaluation Standard CFD室内是城市中大多数人工作与生活的场所,人们在室内的时间约占总时间的80%以上,所以人们的日常生活、身心健康、工作效率等均与室内环境状况有关。

随着人们生活水平的提高，居住环境的改善，家庭装修变得异常火热。

根据中国建筑装饰协会的统计数据,我国新建住宅装修率达到了95%以上。

而有机合成材料在室内装饰及设备用具方面的广泛应用,致使室内挥发性有机化合物(VOC)气体大量散发,严重恶化了室内空气品质。

此外，由于20世纪70年代的全球能源危机，能源消耗面临严峻的考验，现代建筑物密闭程度增加,新风量不足,使室内空气污染物不容易扩散,增加了室内人群与污染物的接触机会，出现了由于建筑本身不环保不卫生而导致的“病态建筑综合症”(Sick Building Syndrome, SBS)。

世界卫生组织(WHO)估计[1],世界上有将近30%的新建和整修的建筑物受到SBS的影响,大约有20%~30%的办公室人员常被SBS症状所困扰。

因此，继“煤烟型”、“光化学烟雾型”污染后,现代人正进入以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。

1 室内空气品质与舒适性空气品质是描述空气质量好坏的概念,它是指空气的温度、湿度、气流速度、洁净度等空气指标的综合效应。

舒适性是指人在温和环境中的热感觉，当感觉不冷不热时，这个环境就是舒适的环境；反之当感觉到热或者冷时，这个环境就是不舒适的。

人的健康、自身感觉及工作能力在很大程度上取决于室内的舒适状况。

换句话说，舒适性是人体对空气1第一作者：王圣，女，1982年生，硕士研究生，主要从事室内环境分析与评价的研究。

环境的满意程度,是人体对空气品质的主观反映。

室内的气流直接影响室内的温度场、速度场和污染物的分布[2]，这些量关系到室内人员的舒适感，随着人们生活水平的日益提高，如何创造舒适的室内环境越来越受到人们的重视。

通过室内舒适性和空气品质的研究，可看出它们有着本质的、密切的联系。

如影响舒适性的主要因素——空气温、湿度影响着人对室内空气品质的感觉。

丹麦技术大学新的综合性研究证明[3],感知的空气品质受到空气湿度和温度的强烈影响。

实验表明,保持适当低的湿度以及全身热舒适性中所要求温度范围下限的温度是有利的,这样可以减少病态建筑综合症的发生。

气流组织形式不仅对舒适性有作用，而且可提供高品质的室内空气。

合理的空气流动有助于创造舒适的室内环境，同时还能稀释室内空气中的污染物浓度，或及时排除室内污染物。

较高的洁净度，即污染物(尘、菌、CO2、NH3、氡、甲醛等)对舒适性也有着至关重要的影响，而且这种影响在一定程度上超出了温、湿度的影响。

舒适性和空气品质的研究往往是同时展开的。

2 室内空气品质与通风效率室内通风或空气调节的意义主要体现在以下两个方面：（1）为室内人员提供呼吸所需要的新鲜空气、稀释和去除室内气味、污染物，改善和维持良好的室内空气品质。

（2）除去室内的余热余湿，为室内人员创造舒适宜人的室内环境。

随着人们对室内空气品质要求的不断提高，通过通风来改善室内空气品质已成为一个重要的手段。

通风效率(Ventilation Efficiency)表示送风排除室内余热及有害物的迅速程度，它从整体上反映一个通风系统新风的有效利用情况，是衡量通风系统有效性的主要指标[4,5]，对保证室内空气品质满足舒适性要求有重要的使用价值。

通风的有效性主要是指：供给足够的新风量，恰当的送风量，理想的送排风布局，提高通风效率[6]。

发挥通风有效性，既要注重新风的量，更要注重新风的质。

合理确定新风口的位置，采集高品质的新风，尽量减少或者消除新风处理、传递和扩散中的污染。

然而，在有关空气品质的研究中,国内大多数的工作是以整个房间为控制体,忽略了通风效率与室内污染物浓度的关系。

在通风房间内，新风量和风口位置、送风特性决定着室内空气的温度、相对湿度以及污染物的分布。

因此有效的通风和合理的气流组织对于改善室内空气品质，控制室内空气污染物水平，保证实现健康建筑有着重要的意义。

3 室内空气品质评价方法及标准室内空气品质的定义在近20年中经历了许多变化，最初，人们把空气品质几乎等价为一系列污染物浓度的指标。

1989年，丹麦科技大学的FANGER 教授在空气品质会议上提出了室内空气品质的定义：品质反映了满足人们要求的程度,如果人们对空气满意就是高品质,反之就是低品质[7]；英国的CIBSE（Chartered Institute of Building Services Engineers）认为如果室内50%以下的人能感觉到任何气味,20%以下的人感觉到不舒服,10%以下的人感觉到粘膜刺激,而且5%以下的人在不足2%的时间内感到烦躁,则可认为此时的室内空气品质是可接受的[8]。

这两种定义都将室内空气品质完全变成了人们的主观感受。

近年来，美国ASHRAE(American Society of Heating, Refrigerating, Air-Conditioning Engineers) 标准62-1989R中，提出了“可接受的室内空气品质”（Acceptable Indoor Air Quality）和“感受到的可接受的室内空气品质”（Acceptable Perceived Indoor Air Quality）等概念[9]。

可接受的室内空气品质是：空调房间中绝大多数人没有对室内空气不满意,并且空气中没有已知的污染物达到了可能对人体健康产生严重威胁的浓度。

感受到的可接受的室内空气品质是：空调房间中绝大多数人没有因为气味或刺激而表示不满。

在这一标准中,考虑到客观指标和人的主观感受两方面的内容，从而使该标准,较为科学和全面。

2003年我国实施了“GB/T 18883—2002室内空气质量标准”，将室内空气质量定义为：室内空气应无毒、无害、无异常嗅味，并规定了一系列与人体健康有关的物理、化学、生物、放射性等污染物的限量值。

3.1 室内空气品质标准随着室内空气品质定义的不断完善，各国也相应的出台了一些室内空气品质标准。

3.1.1 我国的IAQ标准要对室内空气品质进行评价，必须建立相应的评价标准。

通过近20年的努力，我国初步建立起一套关于IAQ的评价系统。

表1大体总结了我国政府公布并实施的相关法规。

表1 我国IAQ评价标准GB 50325—2001、GB/T 18883—2002等国标提出了一套室内空气质量的控制指标,对于进行室内空气质量评价,改善室内环境具有重要的意义。

3.1.2 国内外IAQ标准的比较世界各国对IAQ已有深入研究，但目前除我国外，还没有一个国家系统地制订出IAQ 标准，主要原因在于IAQ管理及实际操作中的困难性。

部分国家和地区制订的IAQ相关标准有：加拿大的居民室内质量指引、办公楼空气质量技术指南、公共楼房过滤细菌污染认识与管理指南；日本的楼房卫生保养法、楼房卫生条例、办公楼卫生条例[10]；新加坡的办公楼良好室内空气质量指引、楼房控制法规、机械通风工作守则；韩国的公共卫生法；美国的可接受的IAQ通风标准[11]；中国香港的办公室及公共场所室内空气质量管理指引等。

比较我国与其他国家地区的IAQ标准，可以总结出如下特点：（1）目前世界各国制订IAQ相关标准的目的不同，内容不统一，而且多为推荐标准，总体上可以归纳为5类：空气污染卫生基准、职业安全标准、公共场所IAQ标准、居民住宅IAQ指导标准、暖通空调的行业标准(HVAC)。

（2）与发达国家相比，我国IAQ标准基于我国室内空气的特点包含的指标较多。

（3）发达国家的机械通风行业标准一般包括IAQ标准，而我国则在IAQ标准中包含一些暖通方面的指标。

（4）由于各国国情不同，室内污染特点不同，人种、体质特性不同，因此，各国IAQ 标准值是有差别的。

3.2 室内空气品质评价随着人们对室内空气品质认识的逐渐深入，对室内空气品质的评价也越来越科学全面。

室内空气品质评价是人们认识室内环境的一种科学方法,它是随着人们对室内环境重要性认识不断加深而提出的新概念。