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    新風系統針對住宅內PM2.5控制效果分析

    添加時間:2018-06-27 來源:新風系統

      室內PM2.5的主要來源包括室內燃燒過程 (包括吸煙、火爐、熏香等) 、烹飪過程、人員活動、設備運行等。此外, 室外空氣對室內顆粒物濃度的影響非常大, 對于沒有空調的住宅, 室外空氣中PM2.5對建筑圍護結構的平均滲透率達70%, 而對于有空調器的住宅, 平均滲透率則為30%;對于沒有明顯室內污染源的住宅, 75%的PM2.5來自室外;對于有室內污染源的住宅, 仍然有55%~60%來自室外。大氣顆粒物進入室內的主要途徑為空調新風系統、自然通風、圍護結構縫隙穿透及人員攜帶[4]等?刂谱≌覂萈M2.5濃度應主要從控制其室內源和室外源入手?刂芇M2.5室外源的主要手段為提高圍護結構氣密性并降低空調新風系統中的PM2.5濃度。本文主要對住宅新風系統PM2.5控制技術及其效果進行分析研究。

      2015年世界衛生組織 (WHO) 提出的要求是PM2.5濃度年均不高于10μg/m3, 日均不高于25μg/m3;美國2016年發布的WELL Building standard v1中, 提出PM2.5不高于15μg/m3。我國的T/ASC02—2016《健康建筑評價標準》綜合對我國國情及使用者健康的考量, 參考世界衛生組織《空氣質量準則》第一階段目標值和我國GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準值, 對建筑室內空氣顆粒物年均濃度值進行了限定。標準中對室內PM2.5的控制項要求是年均濃度應不高于35μg/m3, 得分項要求是允許全年不保證18 d的條件下, PM2.5日平均濃度不高于37.5μg/m3, 進一步的加分項要求日均濃度不高于25μg/m3。

      住宅建筑的通風途徑主要是自然通風和機械通風, 在室外霧霾天氣時, 開啟外窗進行自然通風或未采取空氣過濾措施的機械通風, 均會造成室內PM2.5濃度的提高。在此情況下, 通過有空氣過濾、靜電吸附等措施的機械通風, 可實現對室內PM2.5污染的主動控制, 機械通風控制室內PM2.5污染主要取決于新風量 (換氣次數) 、PM2.5凈化效率和室內氣流組織。

      新風量是影響室內空氣質量的關鍵設計參數, GB/T 18883—2002《室內空氣質量標準》中規定, 室內人員新風量不應小于30m3/ (h·人) 。由于居住建筑的建筑污染部分比重一般高于人員污染部分, 按人員新風量指標所確定的新風量未考慮建筑污染部分, 從而無法保證始終完全滿足室內衛生要求。因此, 對于居住建筑應將建筑的污染構成按建筑污染與人員污染同時考慮, 對于設置新風系統的居住建筑, 其設計最小新風量宜按換氣次數法確定。

      常用的PM2.5凈化措施有空氣過濾和靜電吸附?諝膺^濾是通過纖維過濾材料, 捕集空氣中的顆粒污染物的凈化方式?諝膺^濾器的分類按過濾器的效率分為粗效過濾器、中效過濾器、高中效過濾器、亞高效過濾器和高效過濾器。其中, 中效過濾器和高中效過濾器的過濾效率均是以過濾1μm粒徑顆粒物為準。GB/T 14295—2008《空氣過濾器》中規定, 額定風量下的中效過濾器的效率為20%≤E<70%, 高中效過濾器的效率為70%≤E<95%。靜電吸附技術的基本原理是將含顆粒物的空氣引入高電壓靜電場內, 通過尖端放電作用使其中的顆粒物攜帶電荷, 帶電顆粒在電場中受到電場力的作用, 向帶相反電性的電極板運行, 并富集于其上, 從而達到潔凈空氣的目的。應用靜電吸附控制室內PM2.5時, 其性能可達到中效和高中效過濾器的凈化效率。

      對于住宅建筑, 選用高中效空氣過濾器或靜電吸附, 均可有效降低空氣中的PM2.5濃度。良好的室內氣流組織可提高室內空氣質量, 住宅機械新風系統常用的氣流組織形式為地板送風—上回風、上送風—上回風。地板送風時室內地區氣流不斷上升, 向上夾帶室內下部空間的顆粒物, 直到排出室外。地板送風對減少室內工作區域顆粒物濃度有積極作用。采用具有PM2.5凈化功能的戶式新風系統, 既可滿足住宅內人員對新風的需求, 又可降低室內PM2.5及其他粉塵污染物濃度, 保證室內良好的空氣品質。新風機組設置高中效過濾器, 對粒徑不小于1μm粉塵粒子的過濾效率95%>E≥70%;排風管道設置粗效過濾器, 對粒徑不小于5μm粉塵粒子的過濾效率E≥50%。PM2.5凈化設備兩側宜設置壓差監測系統, 當壓差超過設定值時, 自動報警, 并對過濾器進行更換。戶式新風系統的風量按照滿足室內換氣次數選取, 并應同時保證室內人員的新風量不低于30 m3/ (h·人) 。

      為保證室內較高的空氣品質, 住宅室內送回風系統形式宜采用地板送風系統, 送風口布置在室內陽臺或外窗附近, 送風口風速不大于0.5 m/s;回風口集中設置在客廳或餐廳吊頂, 回風口風速不大于1.5 m/s;送、回風口具備風量調節功能。地板送風的風管高度為20~50 mm, 風管布置在地板采暖絕熱層內;風管彎頭采用圓弧彎頭, 不應采用90°直角彎。戶式新風系統適宜用UPVC塑料管道, 采用承插粘接方式, 埋地風管采用扁方形風管。埋地風管的新風分配器、接風口底盒采用鍍鋅鋼板制作成品。新風取風口應設在室外空氣較清潔的地方, 且在排風口的上風側, 當進、排風口設置在同側時, 風口間距不宜小于2 m, 不得小于1.5 m, 進、排風口底部距離室外地面不小于2 m, 均需設置防蟲網。

      采用戶式新風系統時, 新風設備可安裝在戶內設備陽臺、廚房吊頂或設備間內, 遠離臥室避免噪聲干擾。應預留220 V/50 Hz電源, 新風換氣機吊頂需預留檢修口, 尺寸應滿足更換過濾器等檢修維護要求;需校核設備荷載條件, 安裝位置的樓板混凝土中應預留吊裝構件。為保證良好的室內聲環境, 戶式新風機應在室內吊頂安裝時, 設備噪聲應不大于35 d B (A) ;在室外安裝時, 設備噪聲不大于45 d B (A) 。戶式新風系統應具備熱回收功能, 全熱回收效率不小于60%, 顯熱回收效率不小于65%, 以滿足節能要求。對于室內外溫差大、含濕量差小的地區, 應選用顯熱回收型新風換氣機, 其他地區采用全熱回收型新風換氣機。

      此外, 戶式新風機應帶空氣內循環功能, 室外污染嚴重時可實現室內空氣循環;同時應帶有旁通功能, 過渡季可直接引入新風?赏ㄟ^比較室內、外空氣焓差控制旁通閥的開啟;過渡季利用全新風時, 開啟旁通排風機和新風換氣機內的送風機。開關風閥與送排風機連鎖開啟, 排風溫度低于設定值時自動關閉風閥及送排風機;夏熱冬暖地區、溫和地區等地區, 新風入口可不設開關連鎖風閥。住宅建筑室內PM2.5濃度主要受室外空氣中PM2.5濃度、圍護結構氣密性和室內PM2.5污染源影響。目前居住建筑節能設計標準要求外窗的氣密性較高, 外窗氣密性均為6級以上, 可極大減少由圍護結構進入室內的PM2.5。采用帶PM2.5凈化功能的新風系統, 不僅可有效降低室內PM2.5濃度, 還可為室內人員提供所需的新風量。

      由理論計算分析可知, 當室外PM2.5濃度較高時, 新風系統運行5 h, 可控制室內PM2.5濃度低于37.5μg/m3, 但之后雖然新風系統持續運行, 但室內PM2.5濃度變化不大?紤]室內污染源的影響, 室內PM2.5濃度較難低于25μg/m3。在實際工程使用時, 可提前開啟新風系統并連續運行, 以保證室內較低的PM2.5濃度。

      本文對室內PM2.5的分析基于理論計算, 未考慮室內PM2.5污染源, 當室內進行生活活動時, 會瞬時提高室內PM2.5濃度, 對此, 可通過將活動控制在特定區域 (如炊事活動位于廚房, 淋浴位于衛生間等) 或采取特定通風進行控制。