室內(nèi)空氣品質(zhì)的改善及新凈化技術(shù)的應(yīng)用

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摘要:簡(jiǎn)述了空氣污染物的危害.分析了室內(nèi)空氣品質(zhì)并且給出了空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),提出了關(guān)于控制室內(nèi)污染的方法并對(duì)幾種新的凈化滅菌方式進(jìn)行了論述
    關(guān)鍵詞:室內(nèi)空氣污染物 發(fā)性有機(jī)物 凈化
    0引言
    SARS的肆虐使人們對(duì)室內(nèi)空氣的衛(wèi)生和健康環(huán)境提出了更高的要求,研究表明在家庭和辦公區(qū)內(nèi)的空氣污染程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室外。病毒及細(xì)菌可以通過呼吸、皮膚以及黏膜進(jìn)入我們的身體內(nèi),所以65%到75%的感染和過敏癥狀幾乎都是由以上途徑利用人和人相互傳染上的。人們往往關(guān)注于大樓內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)制冷制熱能力而忽略了對(duì)影響人體健康有著關(guān)鍵聯(lián)系的室內(nèi)空氣品質(zhì)(IAQ)問題。室內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)物(VOC),懸浮微生物(Bioaerosols)和漂浮在空氣中的微粒(Particulars)是造成居住和辦公環(huán)境空氣品質(zhì)下降的元兇。新風(fēng)通風(fēng)換氣次數(shù)不足,沒有充足的室外新鮮空氣稀釋室內(nèi)污染的空氣,從而導(dǎo)致了室內(nèi)空氣進(jìn)一步惡化。因此關(guān)注公共健康,不斷提高室內(nèi)空氣品質(zhì),為公眾提供健康、安全、舒適的生活產(chǎn)環(huán)境,、生便成為后SARS時(shí)期我們所應(yīng)積極投入的研究方向。
    1 室內(nèi)空氣污染的分析
    在一天的生活中,人們停留在室內(nèi)的時(shí)間超過了全天的80%。污染源產(chǎn)生的污染物對(duì)健康的影響隨室內(nèi)環(huán)境不同(如室內(nèi)容積、通風(fēng)量、自然清除等)而不同。室內(nèi)空氣的污染物按照其構(gòu)成可分為以下幾種:
    1.1微粒粉塵及有害氣體
    民用建筑中懸浮的微粒粉塵主要為煙霧(香煙、炊煙中的顆粒)。包括燃燒產(chǎn)生的可吸入性微粒,CO、氮氧化物、SO2 等。
    1.2懸浮微生物
    包括細(xì)菌、病毒、霉菌等是引起呼吸道疾病以及室內(nèi)空調(diào)疾病的直接的原因。
    1.3揮發(fā)性有機(jī)物
    包括甲醛、苯,甲苯、乙醇、氯仿、廚房中的油煙和香煙中的煙霧等有機(jī)蒸氣,其中某些具有相當(dāng)?shù)闹掳┬浴?BR>    室內(nèi)空氣污染物一般情況下不會(huì)超標(biāo),短期內(nèi)人體不會(huì)有明顯的反應(yīng),但是由于室內(nèi)空氣污染物種類較多,污染源各異,因此可能會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的協(xié)同作用,以至能夠?qū)θ梭w造成長(zhǎng)期且持續(xù)的危害。以下是幾種主要室內(nèi)空氣污染物的來源以及對(duì)人體的影響。
    上述幾種污染物是現(xiàn)代建筑中常見的污染物,它們是建筑內(nèi)各種異味的主要根源,決定了人們對(duì)空氣的新鮮度的感受,影響了對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的可接受性。因此對(duì)上述室內(nèi)污染物的控制是對(duì)通風(fēng)空調(diào)技術(shù)提出的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
    2.室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)及標(biāo)準(zhǔn)
    室內(nèi)污染物種類繁多,它們當(dāng)中有的會(huì)引起人體某種不愉快的感覺,有的被認(rèn)為對(duì)健康造成一定程度的損害,還有一些其特性目前還不為人類所認(rèn)識(shí).如此種類繁多的污染物其存在是造成室內(nèi)空氣品質(zhì)不良的重要原因。
    2.1室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)目的
    掌握室內(nèi)空氣品質(zhì)狀況和變化趨勢(shì),以開展室內(nèi)污染的預(yù)測(cè)。
    評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣污染對(duì)健康的影響,以及室內(nèi)人員接受的程度,為制訂室內(nèi)空氣品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。
    弄清污染源(如建材、涂料)與室內(nèi)空氣品質(zhì)的狀況關(guān)系,為建筑設(shè)計(jì)、衛(wèi)生防疫、控制污染提供依據(jù)。
    2.2室內(nèi)空氣品質(zhì)的評(píng)價(jià)方法
    2.2.1客觀評(píng)價(jià),直接用室內(nèi)污染物指標(biāo)來評(píng)價(jià)室內(nèi)空氣品質(zhì)的方法稱為客觀評(píng)價(jià)。涉及到室內(nèi)空氣品質(zhì)的低濃度污染物太多,因此需要選擇具有代表性的污染物作為評(píng)價(jià)指標(biāo),來全面、公正地反映室內(nèi)空氣品質(zhì)的狀況。 考慮到不同等級(jí)的環(huán)境質(zhì)量引起的環(huán)境效應(yīng)(主要考慮主觀評(píng)價(jià))
    2.2主觀評(píng)價(jià),利用人自身的感覺器官進(jìn)行描述和評(píng)判工作。主觀評(píng)價(jià)主要有兩個(gè)方面工作.一是表達(dá)對(duì)環(huán)境因素的感覺;二是表述環(huán)境對(duì)健康的影響。室內(nèi)人員對(duì)室內(nèi)環(huán)境接受與否是屬于評(píng)判性評(píng)價(jià);對(duì)空氣品質(zhì)感受程度則屬于描述性評(píng)價(jià)。美國(guó)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)62-1999《Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality》中這樣定義可接受的室內(nèi)空氣品質(zhì):“空氣中沒有已知的污染物達(dá)到公認(rèn)的權(quán)威機(jī)構(gòu)所確定的有害濃度,且處于該環(huán)境中的絕大多數(shù)人(≥80%)沒有表示不滿?!钡堑湆W(xué)者FANGER提出:“品質(zhì)反映了滿足人們要求的程度”。人們滿意的空氣環(huán)境就是高品質(zhì),反之,就是低品質(zhì)。此定義僅著眼于主觀評(píng)價(jià),有一定缺陷,例如人們并不能立即感覺到環(huán)境空氣中的放射性微粒而表示不滿。
    3.改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的途徑
    健康建筑國(guó)際HBI(Health Building International)在調(diào)查了世界各國(guó)的約1600幢建筑后,認(rèn)為從暖通空調(diào)的角度來看,造成SBS的原因主要可以歸納為三條:
    a) 通風(fēng)不良(poor ventilation);
    b) 空氣過濾不足(inefficient filtration of the air);
    c) 系統(tǒng)維護(hù)不當(dāng)(inadequate standards of hygienic maintenance)。
    通過對(duì)以上情況的分析可知改善IAQ要做到標(biāo)本兼治。因此我們可以從以下幾個(gè)方面著手:控制污染源,合適的新風(fēng),提高空調(diào)系統(tǒng)的凈化能力,控制室內(nèi)污染物的產(chǎn)生與室外污染物的進(jìn)入是改善IAQ的根本,改進(jìn)HVAC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和提高后期系統(tǒng)運(yùn)行管理則是提高IAQ的保證。
    3.1控制污染源
    (1) 監(jiān)控室外空氣狀況,對(duì)室外引入的新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行清潔過濾處理.提高過濾效果,超標(biāo)時(shí)能及時(shí)對(duì)其進(jìn)行控制。
    2) 對(duì)復(fù)印機(jī)室和打字室、餐廳、廚房、衛(wèi)生間等產(chǎn)生污染源的地方進(jìn)行處理,避免建筑物內(nèi)的交叉污染。必要時(shí)在這些地方進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)換氣。
    (3) 嚴(yán)格控制含有較重污染物的建筑材料的使用,盡量使用無污染或低污染的建筑裝飾材料,減少污染物的散發(fā)
    (4) 液滴和灰塵是細(xì)菌傳播的重要途徑。定期清洗或及時(shí)更換空調(diào)系統(tǒng)中易污染的部件,如過濾器、熱交換器、消聲器等,防止污染物的沉積,多種含碳的物質(zhì)均是霉菌的營(yíng)養(yǎng)源,并且應(yīng)及時(shí)排除冷凝水,防止孳生微生物。
    3.2適合的新風(fēng)及換氣次數(shù)
    選擇合理的新風(fēng)量和換氣次數(shù),維持建筑物內(nèi)合理的壓力分布,保持室內(nèi)空氣的清潔衛(wèi)生及合理的通風(fēng)換氣效果。下圖為通風(fēng)換氣對(duì)室內(nèi)煙氣粒子濃度的影響:
    a)無通風(fēng)時(shí)煙粒子的濃度變化(b)有通風(fēng)時(shí)煙粒子的濃度變化
    發(fā)煙時(shí)段9分鐘為0~9分鐘 發(fā)煙時(shí)段為0~9分鐘
    可見9分鐘發(fā)煙時(shí)段所產(chǎn)生的煙氣量在通風(fēng)環(huán)境下10分鐘后即可得到有效的減少,通風(fēng)換氣為控制煙塵發(fā)生源的有效的手段,能夠減小煙霧粒子在室內(nèi)的凝聚沉降作用,有利于市內(nèi)空氣品質(zhì)的提高。
    3.3空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    1、合理組織室內(nèi)氣流,保證通風(fēng)氣流能達(dá)到所確定的工作區(qū).
    2、強(qiáng)調(diào)對(duì)微生物污染的控制,提高空調(diào)系統(tǒng)的凈化能力, 控制建筑物室內(nèi)的溫濕度以減少微生物的生長(zhǎng),充分利用自然通風(fēng)提高空內(nèi)的換氣效果和降低能耗
    3.4系統(tǒng)運(yùn)行管理
    在系統(tǒng)投入運(yùn)行后,應(yīng)有專人負(fù)責(zé)管理與維護(hù).定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù),控制室內(nèi)通風(fēng)和溫濕度及污染物,保證系統(tǒng)在設(shè)計(jì)要求下運(yùn)行。保證空氣處理機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的清潔及空氣處理機(jī)房的衛(wèi)生是必須的。及時(shí)清洗機(jī)組的過濾器,防止被過濾器攔截下來的帶有致病微生物的灰塵再次進(jìn)入系統(tǒng)和空調(diào)房間。有些運(yùn)行中的集中空氣處理機(jī)房由于管理不善,常有許多雜物堆放在里面,經(jīng)常不打掃,造成有許多垃圾和灰塵堆積,致使機(jī)房本身就是一個(gè)致病微生物的發(fā)源地。故對(duì)機(jī)組過濾器的及時(shí)清洗和空調(diào)機(jī)房的衛(wèi)生維護(hù)管理是防滅菌的一個(gè)重要前提。
    4.新技術(shù)在改善空氣品質(zhì)中的貢獻(xiàn)
    人類文明的進(jìn)步離不開新科學(xué)新技術(shù)的支持,消除室內(nèi)污染物對(duì)人體健康的影響,提高室內(nèi)空氣質(zhì)量,建立健康綠色的室內(nèi)環(huán)境同樣離不開新理論新技術(shù)的支持。
    現(xiàn)有的技術(shù)手段及設(shè)備已能有效控制顆粒污染物。過濾技術(shù)已非常成熟,除了普通濾料,帶電濾料、外加電壓濾料、抗菌濾料及靜電過濾器也在空調(diào)設(shè)備中應(yīng)用,甚至家用空氣清凈機(jī)也已用上了HEPA過濾器。其中HEPA對(duì)0.3mm粒子的過濾效率高于99.97%,可以有效的攔截絕大多數(shù)的浮游生物及懸浮粒子。
    氣態(tài)污染物的控制在實(shí)踐上還是一個(gè)難題。從理論上講,控制氣態(tài)污染物的方法很多,經(jīng)典的就是用活性炭吸附(有物理和化學(xué)吸附兩種)。非典的肆虐使“室內(nèi)滅菌”的概念推進(jìn)了高新空調(diào)凈化設(shè)備的出現(xiàn),其核心的理念既是對(duì)有害病菌及氣體的吸附和分解。如紫外線滅菌,光觸媒催化滅菌,臭氧滅菌,活性碳吸附、靜電吸附等。
    4.1 光觸媒(TiO2)是一種催化劑,超強(qiáng)的氧化能力可以破壞細(xì)胞的細(xì)胞膜,使細(xì)菌質(zhì)流失致死亡,凝固病毒蛋白質(zhì),抑制病毒活性,其氧化能力強(qiáng)于負(fù)離子,比活性碳更具吸附能力??梢杂行У那宄h(huán)境中的不良味道,歐美權(quán)威試驗(yàn)室層測(cè)定,每平方厘米的光觸媒其脫臭能力是活性碳的150倍。是一種極具發(fā)展前途的凈化材質(zhì)
    4.2 正負(fù)離子群強(qiáng)力殺菌技術(shù),就是通過離子發(fā)生器高壓放電,將水分子分解成正負(fù)離子。由于水分子被包裹,形成正負(fù)離子群,然后以水分子為載體,在空氣中到處浮游的正負(fù)離子群遇到細(xì)菌、霉菌、病毒等有害物質(zhì),就能立即將其包圍和隔離。然后,正負(fù)離子群中性能活躍的氫氧根離子與這些有害物質(zhì)進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng),后將它們徹底分解成水分子等無害物。
    4.3在比表面積比活性炭更大的活性炭纖維(約2000m2/g)上添加活性化學(xué)物質(zhì),可以制備出具有去污、抗菌作用更強(qiáng)的凈化材料,這些材料在當(dāng)前是有應(yīng)用前景的凈化技術(shù)。 將錳/銅或者銀/錳添加在活性炭纖維上可有效地去除硫化氫等室內(nèi)有害氣體并有抗菌作用。
    4.4 近,研究發(fā)現(xiàn)用銀、銅、鉑、銀和二氧化鉆作催化劑,與含鋁、鎂、硅無機(jī)粘合劑制成的涂料、具有良好的自潔性能,可長(zhǎng)期有凈化效力。含銀、銅催化劑的涂料具有良好的抗細(xì)菌、真菌和藻類的效果,可以催化分解氨氣和硫化氫等臭氣物質(zhì)。
    4.5但并不是所有的滅菌手段都是積極有效的,紫外線及臭氧如超標(biāo)會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生負(fù)面影響,近期加拿大的SANUVOX在對(duì)以往紫外線的分析研究的基礎(chǔ)上提出了新的滅菌技術(shù)。
    紫外輻射分為四個(gè)波長(zhǎng):UV-A, UV-B, UV-C 以及 UV-V。UV-C是短波輻射,研究表明這個(gè)波段的紫外輻射能破壞細(xì),微生物的DNA鏈,令有害物質(zhì)達(dá)到真正的“死亡”。臭氧的化學(xué)式是O3 ,它對(duì)保護(hù)大氣層,緩解溫室效應(yīng)起到非常關(guān)鍵的作用,但呼吸空氣里的臭氧卻能破壞對(duì)我們的肺泡組織,同時(shí)也對(duì)空調(diào)系統(tǒng)有腐蝕作用。EPA(美國(guó)環(huán)保署)和美國(guó)肺科學(xué)聯(lián)合會(huì)強(qiáng)烈反對(duì)家用型的臭氧凈化器,美國(guó)暖通空調(diào)及制冷協(xié)會(huì)ASHRAE規(guī)定空氣品質(zhì)中的臭氧應(yīng)小于0.05ppm, 美國(guó)職業(yè)安全及衛(wèi)生管理局OSHA要求小于0.10ppm. 紫外輻射的UV-V段可以強(qiáng)烈氧化空氣中的化學(xué)有機(jī)物質(zhì)以及異味,但其多余的副產(chǎn)品就是產(chǎn)生臭氧,SANUVOX研發(fā)的 J型紫外輻射管經(jīng)設(shè)計(jì)將UV-V段設(shè)為初始段(約占10%),然后經(jīng)過后一級(jí)的UV-C段(約占90%)的光解氧化后轉(zhuǎn)換成氧氣分子O2。這樣后能溢出的臭氧濃度大概在微乎其微的范圍內(nèi)(<0.003ppm) ,舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子,它遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一臺(tái)復(fù)印機(jī),消毒柜或是電子空氣凈化器的臭氧產(chǎn)生量。
    5.結(jié)論
    室內(nèi)空氣品質(zhì)已成為現(xiàn)代建筑科學(xué)的前沿研究課題,它涉及醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、建筑環(huán)境工程、建筑設(shè)計(jì)等諸方面,這需要全社會(huì)、各學(xué)科和各行業(yè)專業(yè)人員的積極參與,共同關(guān)注我們生存空間的空氣質(zhì)量,努力營(yíng)造一個(gè)衛(wèi)生、健康、舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境。