绿色居住建筑室内空气质量检测与控制策略探讨
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绿色居住建筑室内空气质量检测与控制策略探讨

 
 
            现代人一生中有85%以上的时间是在室内环境中度过的, 而室内空气污染通常是室外的2~5倍, 因此室内空气质量的优劣直接关系到人们的生活质量高低。“绿色建筑”是指在建筑的全寿命周期内, 最大限度地节约资源 (节能、节地、节水、节材) , 保护环境和减少污染, 为人们提供健康、舒适和高效的使用空间, 与自然和谐共生的建筑[1]。其中, 室内空气质量控制是衡量住宅舒适性的一项重要指标。
1 绿色居住建筑室内空气污染来源
 
绿色居住建筑虽然在设计和施工阶段均对室内环境质量提出了相关要求, 但社会、自然环境复杂, 室内空气污染物的来源多种多样, 室外环境、建筑材料, 人员活动等都会影响到建筑室内空气质量。
1.1 室内来源
1.1.1 室内装饰、装修材料的污染
 
目前市场上, 装修材料种类繁多, 装修过程中使用的水泥、板材、涂料、壁纸、地板、地毯等材料质量参差不齐, 在使用过程中均会挥发甲醛、苯、氨等有害气体, 且有一定的致癌性。
1.1.2 烹饪油烟及香烟烟尘
 
中国人饮食习惯以煎炒为主, 烹饪过程涉及多个化学反应, 所产生的油烟由300多种成分组成。实验证明, 烹饪油烟的毒性不仅与油的类别、精炼过程有关, 还与加热温度的高低、烹饪原材料有很大的关系。同时, 天然气或液化石油气在燃烧过程中也会产生SO2和颗粒物。
 
烟草在空气中以气溶胶状态存在, 烟雾中所含的细颗粒物、CO、煤焦油、尼古丁等物质均会影响室内空气质量, 从而影响人体健康。
1.1.3 家居用品及电器
 
现代家庭生活中离不开各类化学产品和家用电器, 日常用品洗涤剂、消毒剂、化妆品、樟脑等均含苯物质、重金属、三氯甲烷。这些物质若使用方法不当, 会发生化学反应, 释放出各类有毒有害物质。家用电器在使用过程中会产生静电、噪声、细菌等污染, 影响室内环境质量[2], 对人体健康带来威胁。
1.1.4 人体活动及宠物的新陈代谢
 
在室内活动的人, 其自身的新陈代谢过程会排出大量污染物, 家务活动会引起细颗粒物的二次悬浮, 影响室内空气质量。当人体长时间在通风不畅的室内活动时, 便会觉得疲倦、头昏。此外, 人们饲养宠物的排泄物、毛协等也会促使细菌、病毒等微生物大量繁殖。
1.2 室外环境
1.2.1 室外空气污染
 
室外空气受到污染后, 污染物在通风时会直接进入室内, 影响室内空气质量, 特别是建设在化工厂附近、马路周边的小区, 住户更容易受到颗粒物、SO2、氮氧化物等污染物的威胁。
1.2.2 人为因素
 
在化工厂、建筑工地、煤矿等高污染环境中工人的人, 若将工作服等带入家中, 则会将工作环境中的污染物质转入室内。
2 绿色居住建筑室内空气质量检测标准及指标
 
目前我国现行的绿色建筑评价标准有1本, 即GB/T50378—2014《绿色建筑评价标准》, 关于室内空气质量的综合性标准有2本, 室内单项污染物控制标准19本。其中, GB/T 18883—2002《室内空气质量标准》中涉及空气质量指标19项, GB 50325—2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中涉及空气质量指标5项。GB/T50375—2006《绿色建筑评价指标》中涉及室内空气质量的评价条文有5条, 包括温度、湿度、风速、新风量、CO2浓度、甲醛、苯、氨、氡、TVOC等。通过调研发现SO2、CO、PM 2.5和PM10也是影响建筑室内环境的主要污染物之一, 建议在检测时加入这些项目。
3 绿色居住建筑室内空气污染物检测方法
3.1 采样点的布设要求
 
采样点布置在不同活动区域的对角线交叉处, 功能房间面积<50 m2设1个检测点, 50~100 m2设2个检测点, ﹥100 m2设3~5个检测点, 检测点距内墙面≥0.5 m, 这一规定是为了避免墙面的局部影响。
 
现场检测时, 采样点应距离楼内地面高度0.8~1.5 m。这一高度是人的呼吸带高度, 可以代表人吸入污染物的真实情况。
 
采样点应避开通风道和通风口, 这些地方的空气是不同空间的混合气体, 与本房间的气体有较大的区别。
3.2 主要污染物质的检测方法
 
甲醛的检测方法采用GB/T 18204.2—2014《公共场所空气中甲醛测定方法》酚试剂分光光度法。苯的检测方法采用GB 50325—2010 (2013版) 《民用建筑工程室内环境污染控制规范》和GB/T 11737—1989《居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检验标准方法气相色谱法》。氨的检测方法采用GB/T 18204.2—2014《公共场所空气中氨测定方法》纳氏试剂分光光度法。空气氡的检测方法采用GB 50325—2010 (2013版) 《民用建筑工程室内环境污染控制规范》和GB/T 14582—1993《环境空气中氡的标准测量方法》。TVOC的检测方法采用GB 50325—2010 (2013版) 《民用建筑工程室内环境污染控制规范》和GB/T 11737—1989《居住区大气中苯、甲苯和二甲苯卫生检验标准方法气相色谱法》。CO的检测方法采用GB/T 9801—1988《空气质量一氧化碳的测定非分散红外法》。SO2的检测方法采用GB 8913—1988《居住区大气中SO2卫生标准检验方法四氯汞盐盐酸副玫瑰苯胺分光光度法》。PM2.5和PM10采用便携式检测仪测定。
4 优化绿色居住建筑室内空气质量的控制策略
4.1 加强室内污染源控制
 
从源头上对污染物控制是提升绿色居住建筑室内空气质量的根本方法。具体控制方法可从两个方面着手, 一是控制在装修过程中由建筑材料引入室内的污染源的“质”, 即住户在装修时尽可能地选择绿色环保建材, 选择不释放或低释放量的合格装修建材, 并在购买时查看其相应的产品检测报告书。二是控制装修时引入室内的污染物的“量”, 即转变传统的装修理念, “轻装修, 重装饰”, 尽量选择简洁、简约的装修风格, 减少建材使用量, 从而减少污染物质的引入量。
4.2 通风控制策略
 
目前居住建筑采用的通风方式主要有自然通风、机械通风和缝隙通风几种。自然通风是最常用的通风方式, 开启门窗可增加室内的换气量, 能稀释室内空气污染物浓度, 室外空气质量较差时, 也可能加重室内污染程度。
 
采用新风系统进行室内通风换气可有效为室内提供新鲜空气、稀释室内空气污染物质、去除室内余热和余湿等。通风形式包括:机械进风、机械排风;机械进风、自然排风;自然进风、机械排风。具体形式如图1所示。
4.3 空气净化技术
 
常见空气净化技术按作用原理可分为:物理法、化学法、生物净化法等。
4.3.1 物理吸附法
 
常用的物理方法有过滤净化方法和吸附净化方法。过滤法的原理是应用过材料去除空气中不同粒径的微粒, 常用过滤材料有合成纤维、纤维素、玻璃纤维等。吸附净化法是利用吸附层使污染物质被吸附从而达到净化目的[3]。常用吸附有活性炭、沸石、分子筛、硅胶等。
 
过滤式空气净化器一般由过滤层和吸附层两部分组成, 有害气体先通过粗滤层除去较大的灰尘, 再由风机送入HEPA (玻璃纤维) 过滤层, 去除较大的颗粒物, 细菌等, 最后进入浸渍活性炭吸附层, 净化后进入室内环境[3]。
图1 3种通风方式示意图
 

 
物理吸附法的缺陷在于只能暂时吸附少量污染物质, 当温度、湿度改变, 所吸附的污染物质可能会再次释放进入空气中。此外, 吸附材料均有吸附限值, 吸附达到饱和后不再具有吸附能力, 被吸附的污染物质也随时可能重新释放。
4.3.2 化学净化法
 
(1) 臭氧净化技术。臭氧具有强氧化能力, 可以氧化细菌的细胞壁, 直至穿透细胞壁与其体内的不饱和键化合而消灭细菌[5]。臭氧在灭菌过程中的产物主要为水和O2, 不产生其他二次污染物。但是臭氧具浓烈的异味, 在浓度超过0.15 ppm、环境温度超过30℃时, 容易产生致癌物质, 威胁人体健康。
 
(2) 光催化净化技术。光催化技术的原理是基于光催化剂在紫外线照射下受激产生高能电荷-电子-空穴, 空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基, 电子使其周围的氧还原成活性离子氧, 从而具备极强的氧化-还原作用, 将吸附在表面的污染物质氧化或还原成无害物质, 从而达到净化空气的目的[6]。常用的光催化剂包括TiO2、SnO2、ZnO、CdS、WO3等。研究表明, 纳米TiO2涂料可以有效降解室内NH3、甲醛和甲苯等主要污染物, 降解效率可达90%以上。
 
(3) 化学试剂净化法。利用氯制剂和过氧乙酸的强氧化性可以消灭致病微生物。过氧乙酸分解产生的羟基自由基可以使菌体的蛋白质变形从而丧失生存能力。此外, 过氧乙酸中的氢离子还可改变细胞的通透性, 影响细菌的吸收、排泄、代谢与生长, 引起菌体表面蛋白质和核酸水解, 使酶失去活性。过氧乙酸杀菌法多用于医院, 较少用于于居住建筑室内空气消毒。
4.3.3 生物净化技术
 
利用植物特效溶解酶、氧化吸附剂、活化剂、稳定剂等制备的甲醛捕捉剂, 可以分解室内空气中的甲醛。利用生物过滤法可以有效去除空气中的TVOCs。
 
就居住建筑而言, 绿色植物是最经济实用的净化“设备”。绿色植物能有效地降低空气中的化学物质并将其转化为养料。试验表明, 芦荟在24 h照明条件下, 可去除1m3空气中90%的甲醛;常青藤和龙舌兰对苯的吸收率可达90%、70%;垂钓兰可吸收96%的CO和86%的甲醛[7]。
5 结语
 
室内空气质量是影响绿色居住建筑舒适性和健康性的重要因素, 污染物主要来。GB/T 50378—2014《绿色建筑评价标准》中对空气污染物质的规定不够全面, 建议在进行室内空气质量检测时, 加入SO2、CO、PM2.5、PM10这4项, 检测方法主要参考GB 50325—2010 (2013版) 等相关标准。针对各类污染物质, 从源头控制和过程控制两方面探讨了优化室内空气质量的策略。