建筑环境学3章空气环境

1第三章

建筑空气环境2为什么要研讨建筑的空气环境?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注重却对人类的寿命产生如此严重的影响。 Hood1944年3SBS－SickBuildingSyndrome

病态建筑综合症：现代都市病病症头痛、恶心疲惫，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4SBS－SickBuildingSyndrome

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：燃料耗费量、化工产品种类、建筑资料种类增多为了减少空调采暖能耗，建筑物密闭程度添加5(1)NIOSH的调查 (2)WHC的调查问题种类 数量(%)数量(%)新风量缺乏2525271052内部污染物771616512外部污染物48101259建筑资料204272微生物污染26560.4无IAQ问题611232924(1)NIOSH(美国国立劳动平安卫生研讨所)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2所办公建 筑物的调查结果6空气污染的评价目的阈值纯客观目的阈值的种类时间的加权平均阈值：8h任务日或35h任务周加权平均浓度，在该浓度下日复一日停留的人员几乎均无有害影响。运用最广泛的阈值。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空气污染的评价目的室内空气质量〔IAQIndoorAirQuality)丹麦工业大学P.O.Fanger的定义(1989)：质量反映了人们要求的程度，假设人们对空气称心，就是高质量；反之，就是低质量。从纯客观感受出发。ASHRAE62-1989的良好IAQ定义：空气中没有知的污染物到达公认的权威机构所确定的有害浓度目的，并且处于这种空气中的绝大多数人〔≥80％〕对此没有表示不称心客观感受与客观评价结合。8空气污染的评价目的ASHRAEStandard62-1989R的定义AcceptableIndoorAirQuality：空调空间中绝大多数人没有对室内空气表示不称心，并且空气中没有知的污染物到达了能够对人体产生严重安康要挟的浓度。反映了客观和客观的结合，ASHRAEStandard62-1999给予了承继。AcceptablePerceivedIndoorAirQuality:觉得上可以接纳的IAQ，应该是必要条件而不是充分条件，62-1999中未出现。9空气污染的评价目的室内空气质量的评价方法方法1：丈量室内污染物浓度客观评价方法2：居住者问卷调查客观评价问题：用什么作为代表性的污染物？(测什么？)客观评价结果往往与客观评价结果矛盾：客观丈量值远远低于控制规范，但客观觉得不好客观丈量值能够有些问题，但客观觉得并不差人们觉得不温馨的缘由很多，不知道哪些是IAQ的问题〔热环境、颜色、照度、任务压力等也有影响〕。10空气污染的评价目的室内环境质量(IEQIndoorEnvironmentQuality)大量研讨证明，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，而是多种要素的综协作用。室内空气质量、温馨度、噪声、照明、社会心思压力、任务压力、任务区背景等要素对室内人员生理和心思上的单独和综合的作用。11空气污染的评价目的IAQ的规范：规定了室内污染物浓度的上限值。我国：有商用建筑的空气质量卫生规范〔公共场所卫生规范〕，和2002年新公布的民用建筑的空气质量规范。芬兰：公寓建筑的室内气候规范。特点：除污染物浓度外，均思索了温湿度、风速、噪声、照明等影响，相当于反映了部分IEQ程度。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目的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、文化文娱场所、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空气污染的评价目的气味人们往往根据气味评判空气质量鼻子的特征比任何丈量仪表都灵敏嗅觉有时间顺应性：难以定量个体有差别，难以作为客观规范鼻子的灵敏度随空气的温湿度改动P.O.Fanger的研讨结论为：IAQ随空气焓值的降低而提高。14鼻子觉得的生理根底嗅觉温觉化学觉得15温湿度和IAQ称心度的关系16C.P.Yaglon制定的臭气强度目的普通控制在2级一下17根据国家环保局的一致规定，中国空气质量划分为5级 评价客观 级别 综合指数I 阐明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个目的超标，敏感者 受害。IV 1.50~1.99中污染，2－3个目的超标，人群安康 明显受害，敏感者受害严重。V 2.00重污染。3－4个目的超标，人群安康 明显受害，敏感者能够死亡。181998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用大气质量指数法进展IAQ客观评价〔<中国生态住宅技术评价手册>建议，2001〕污染物分指数算术叠加指数综合指数污染物衡量规范实测浓度规范上限20污染物衡量规范气体污染物浓度：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specificactivity：某种资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：菌落构成单位〔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N2780840.00氧气O2209460.00氩气Ar9340.00氖气Ne18.18氦气He5.14氪气Kr1.14氢气H20.5022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 H2O130000 二氧化碳 CO2350 甲烷 CH41.67 一氧化碳 CO0.19 臭氧 O30.04 氨气 NH30.004 二氧化氮 NO20.001 二氧化硫 SO20.001 一氧化氮 NO0.000523室内空气污染物的来源之一：室外来源燃料的熄灭、交通工具、工业企业、城市渣滓等呵斥的：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：室内来源消费工艺工程：有机溶剂的蒸汽、熄灭产生的有毒气体、刺激性气体、消费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生活中的熄灭过程：炊事、吸烟等26装修资料、日化产品27微生物28室内污染物的来源29CO2：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室内空气污染物的来源之三：人体生物污染30室内空气污染物的来源之三：人体生物污染新颖空气与人体呼气的成分(体积%)成分N2,O2,CO2其它废气新颖空气78.0320.990.03人体呼气79.1-80.014.5-18.53.5-5.0假设干31空气污染物的种类及其所呵斥的污染气体污染物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〕32CO2常用目的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。有机物熄灭过程：炊事、抽烟在室外空气中的浓度CO2为300－400ppm，O2为209460ppm目前居住建筑的控制规范高级客房：700ppm普通居住空间：1000ppm过渡空间：2000ppm33CO2常用目的作用普通浓度下，无毒，无臭。超越700ppm，敏感者能觉察到人体的其它代谢污染；超越1000ppm，较多人感到不温馨；超越10000ppm，呼吸深度显著添加。为什么测CO2作目的？易测反映了其它人体代谢污染物产生的程度不能反映其它过程产生污染物的程度34CO2作为空气污染的目的浓度及其意义(日本)浓度ppm 意义7l0 延续在室的可允许值1000 普通场所的可允许值1500 通风换气计算用的上限值2000-5000不良形状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%) 延续呼吸10分钟,那么发生剧烈的呼吸 困难，头疼18%以上 致命的35氨特性：无色，有剧烈刺激性气味。碱性物质，可觉得最低浓度为5.3ppm。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。装饰资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，呵斥流泪、咳嗽、呼吸困难，严重可发生呼吸窘迫综合症；经过三叉神经末梢反射作用引起心脏停搏和呼吸停顿；经过肺泡进入血液，破坏运氧功能。防止污染措施制止运用氨作防冻剂37氡(Rn)：Radon氡是一种无色、无味、自然界独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危害易分散，溶于水和脂肪。极易进入人体呼吸系统呵斥放射性损伤。肺癌的第二大诱因，埋伏期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规范：A类可居室内运用，C类只能在外外表运用外表涂层可阻挠氡的逸出；加大通风换气次数，降低室内氡气浓度。39VOC(VolatileOrganicCompounds)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(VeryVOC)100---260℃VOC260---400℃SVOC(Semi-VOC)400℃以上POM(Particulateorganicmatter)40VOC(VolatileOrganicCompounds)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、恶心等病症。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41VOC(VolatileOrganicCompounds)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)的含量不能超越300g/m3的上限值；我国民用建筑工程室内环境目的TVOC目的为500g/m3。疑问：IAQ差超标，浓度目的适宜吗？42甲醛(HCOH)特点无色，有剧烈刺激性气味。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，控制规范为0.12mg/m3来源工业废气、汽车尾气、光化学烟雾建筑资料：地毯、人造板、泡沫树脂保温板***装修资料：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)，产生变态反响(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、高湿条件下甲醛分发力度加大。44气味分子污染影响空气的新颖度和IAQ的可接受性。低浓度污染，不会超越权威机构的上限值。分子的分量为1m微粒的1/1010倍，分散速度极快，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包括烟气、大气尘埃、纤维性粒子及花粉，其中直径小于10m的微粒称为可吸入颗粒物。按质量计，大气尘中10m以下占72%；工业过程产尘，10m以下占30%，可吸入并停留在呼吸道中，呵斥矽肺和肺癌。来源室外来源和消费过程人员活动：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缘由。防止扬尘、加强过滤、控制湿度等方式以及控制产生源等手段来防止污染悬浮颗粒物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：繁殖于潮湿阴暗的土壤、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与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，可经过风道、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，坚持清洁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350400全部颗粒2045尼古丁11.7一氧化碳2080二氧化碳6080氧化氮0.010.08丙稀醛0.08-----产生烟气时间20s550s49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、负离子发生器等在运用过程中也都能产生臭氧。性质：可氧化空化合物而复原，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，能破坏肺的外表活性物质，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构造表层资料的选用中，采用VOC等有害气体释放量少的资料；“节流〞─真实保证空调或通风系统的正确设计、严厉的运转管理和维护，使能够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质量的根本方法。“去除〞─采用各种物理或化学方法如过滤、吸附、吸收、氧化复原等将空气中的有害物去除或分解掉。51通风换气或空气调理稀释方法通风自然通风：依托自然风压、热压作用进展通风机械通风：利用风机等机械设备进展通风空气调理传统方式：调理温湿度、流速、干净度新方式：空气成分、气味污染严重：直流式系统〔即机械通风系统〕污染不很严重：部分回风系统52MG，C0CVC全面通风的根本微分方程式〔稀释方程〕GC0d+Md-GCd=VdC在通风量一定、室内初始浓度为C1的时候，求C2与通风时间的关系：稳定形状的关系式：53新风通风换气量决议要素室内污染物允许浓度室外污染物浓度室内污染物发生量：发生量知否？？？室内污染物产生对换气量的要求人体代谢生物污染：以CO2浓度或臭气强度指数为目确实定换气量消除烟臭的要求根据吸烟量确定污染物发生量：VOC等微量产生的污染难以监测，通风量确实定依然是需求研讨的问题。ASHRAEST62－1989R虽合理但目前无法操作。54新风通风换气量常用民用建筑新风量范围以坐为主、少吸烟、久逗留场所55通风量与IAQ美国(欧洲)对学校，办公室的最新研讨阐明新风量与SBS之间有着一定的关系，当新风量小于36m3/h人时，SBS问题变得显著。关于人体代谢污染的问题，第一印象(FirstImpression)使80%的人可以称心的最小新风量是27m3/h人，对于已顺应了室内环境的90%的人可以满足的最小新风量只需9m3/h人。5657自然通风根本原理：只需建筑开口两侧存在压力差P，就会有空气流过开口。流过的风速为：热压：温差引起的空气密度差导致建筑开口内外的压差。风压：室外气流绕流引起建筑周围压力分布的不同构成开口处的压差。58热压通风hwnba59热压通风的根本概念余压60多层建筑的热压引起的自然通风余压61热压作用模拟的建筑模型每层有上下两个开口62室内空气速度分布63室内空气温度分布64风压作用下的自然通风65风压作用下的自然通风Pf往往采用CFD或风洞模型实验的方法求取K值。风压系数66风洞模型实验67风洞模型实验68风压和热压的结协作用69风压和热压的结协作用70气流分布与IAQ向室内引入的新风能否都进入了呼吸区？室内空气更新的快慢如何？室内污染物被转移出去的迅速程度又如何？71置换通风数值求解方法的空间模型1-壁橱，2-桌子，3-计算机，4-人，5-灯，6-送风口，7-回风口气流分布的研讨方法数值求解法半阅历公式法示踪气体实验法72置换通风的速度场73置换通风的温度场74置换通风的污染物浓度场置换通风送风方式，污染物浓度高的部位在上方。75置换通风的空气年龄场置换通风送风方式，空气年龄长的部位在上方。年龄单位：秒76气流分布性能评价：空气年龄Airage污染物的浓度衰减曲线77空气年龄平均空气年龄：换气时间：r=2活塞流：＝出口/2r＝出口充分混合流：＝出口，r＝2出口非完全混合流：入口空气年龄最年轻，出口空气年龄最老。排出空气浓度78换气效率不涉及污染源的位置实际上最短的换气时间是多少？活塞流所用时间：n＝V/G换气效率定义：79通风效率：涉及污染源的位置充分混合流E＝1活塞流均匀污染源E＝2假设污染源在出口呢？污染源在入口呢？80其它目的能量利用系数：类似通风效率，但用得热替代污染物，温度替代污染物浓度。不均匀系数：反映气流温度场和速度场的不均匀程度。t均方根偏向81换气效率和能量利用系数82其它去除空气污染的方法空气过滤去除悬浮颗粒物活性炭吸附气体污染物光催化纳米资料TiO2空气离子化紫外线杀菌与臭氧消毒83截留效应惯性效应分散效应重力作用静电效应空气过滤：去除悬浮颗粒物不同捕集机理的捕集效率对不同粒径的尘粒是不同的。84空气过滤：去除悬浮颗粒物(a)截留效应：粒径小的粒子惯性小，粒子不脱离流线。在沿流线运动时，能够接触到纤维外表而被截留。(b)惯性效应：粒子在惯性作用下，脱离流线而碰到纤维外表。(c)分散效应：随主气流擦过纤维外表的小粒子，能够在类似布朗运动的位移时与纤维外表接触。(d)重力作用：尘粒在重力作用下，产生脱离流线的位移而沉降到纤维外表上。(e)静电效应：由于气体摩擦和其它缘由，能够使纤维带电。8586活性炭吸附气体污染物资料：硬质的植物和果核原理：经过活化加工后，碳的内部构成了极小的空隙，外表积很大，1g的活性炭的有效外表积可以到达1000m2，具有极强的吸附性。性能：吸附量普通是其本身分量的1/6—1/5，到了饱和形状就会失效，需求改换。87活性炭的吸附性能物质称号饱和吸附量(%) SO2 10