16室内空气品质评价方法和标准的研究进展.pdf

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1、2005年第2期 制冷与空调 63 室内空气品质评价方法和标准的研究进展 崔 涛1 陈淑琴2（1 广东新豪斯建筑设计有限公司 510160;2 湖南大学 410082）【摘 要】全面总结了国内外室内空气品质的评价方法，分析了各种方法的优缺点。介绍了室内空气品质的国内外评价标准。最后针对室内空气品质评价的研究现状对其发展做出展望。【关键词】室内空气品质;评价方法;评价标准;现状;展望 Review and Prospect on Evaluation Method and Standard of Indoor Air Quality Cui Tao1 Chen Shuqin2(1Guangdon

2、g New Haosi Architectural Design CO.,Ltd.510160;2Hunan University 410082)【Abstract】Domestic and foreign evaluation methods of indoor air quality are concluded roundly and the characteristics of these methods are analyzed.Also domestic and overseas IAQ standards are presented.The development trend of

3、 IAQ evaluation is finally advanced.【KeywordsKeywords】indoor air quality;evaluation method;evaluation standard;actuality;prospect 崔涛，女，1969年出生，工程师，研究方向：暖通空调 广东新豪斯建筑设计有限公司 1、引言 随着人们对室内环境重要性认识的不断加深，室内空气品质的评价方法及标准逐步得到了应有的重视，并且随着室内空气品质定义的拓展而不断丰富、完善。最初，由于对室内空气品质评价的研究还很不深入，其评价方式仅仅停留在客观评价阶段，即依据人们受到的影响跟各种污染

4、物浓度、种类、作用时间之间的关系，选出几项典型的室内空气污染物，制定各单项评价标准来进行评价。随着研究的深入，逐渐产生了空气龄、换气效率、通风效能系数等概念和方法。为了对某对象的室内空气品质有个总体的综合判断以及便于不同对象的空气品质的比较，有些学者相应又提出了灰色评价等方法。在1989年室内空气品质年会上，丹麦哥本哈根大学P.O.Fanger教授提出：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。ASHRAE标准62-1989中提出可接受的室内空气品质和感受到的可接受的室内空气品质。相对于其他定义，最明显的变化是它涵盖了客观指标和人的主观感受两个方面的内容，

5、从而使得室内空气品质的评价将客观与主观两个方面有机结合起来。当前，室内空气品质的评价一般采用量化监测和主观调查结合的手段进行1；而评价标准也从单纯的客观标准逐渐和主观感受相结合。本文回顾了近些年来国内外从事室内空气品质评价方法和标准制定的研究人员及政府机构等的具体工作，总结了相关问题，并对未来工作做出了展望。2、室内空气品质评价方法 2.1 国内评价方法 2.1.1 应用CFD技术对室内空气品质进行评估 通风效率、换气效率、空气龄等评价指标都是从进行有效通风，提高室内空气品质出发提出来的。利用室外新风稀释与排除室内有害气体，是保证室内空气品质的基本措施。一些学者通过现场测试，建立了通风与室内空

6、气品质主观感受之间的关系2，3。但对于空调房间，提高新风量虽改善了室内空气品质，但同时也增加了空调初投资与运行费用4。因此在一定的新风量下，如何合理地设计通风方式及气流组织方式对提高通风、换气效率有着重要作用。而室内气流组织受多种因素影响，传统的设计方法难以预料不同通风方式下的气流组织情况。因此近年来随着计算机技术的发展，CFD技术已开始被应用于建筑通64 制冷与空调 2005年第2期 风空调领域。利用室内空气流动的质量、动量和能量守恒原理，采用合适的湍流模型，用CFD方法求出室内各点的气流速度。同时利用室内空气的流动形式和扩散特性，得到室内各点的空气龄，评估室内空气的新鲜度5。从而分析、评价

7、或预测通风效率、换气效率和污染物排除效率等7。数值模拟方法周期短、费用低，并且能够预先进行。因此目前被看成是室内空气品质评价最有希望的一种有效工具。国内数值模拟方法的研究和应用正在逐渐增加67。2.1.2 灰色系统理论的室内空气品质评价 室内空气品质问题存在很多不确定性的条件，具有灰色系统的一般特征。国内已有学者率先运用灰色理论开展了对IAQ等问题的研究，并取得了初步成果。文献8采用灰色综合评价法对上海的四栋办公大楼（编号ABCD）进行IAQ质量的优劣评价，将CO2、CO、吸入尘、菌落数、甲醛、SO2 和NO2作为评价指标，得出A楼的IAQ质量优于C楼优于B楼优于D楼的结论。文献9同样对上述四

8、栋大楼进行灰色评价，结合环境评价的等级划分，不仅确定了不同的样本分别属于的等级，还确定了同一等级的不同样本的IAQ差异。文献10将室内污染物浓度和人体的主观评价进行灰色关联分析得出，对于长期在办公大楼内工作的人员来说二氧化碳、可吸入尘、菌落、二氧化硫对人体的舒适性影响最大。其中可吸入尘和菌落是人体对室内空气感到不舒适的主要原因。文献11采用灰色物元分析法，仍根据文献8中的4幢大楼的IAQ 7项特征指标进行评价，其评价结论与灰色综合评价法的结论完全一致。在IAQ多因子综合评价时，借助灰色系统关联理论，不仅可以根据灰色关联度来确定样本的级别，而且能反映处于同一级别样本之间空气品质的差异。除此之外还

9、能利用灰色系统关联理论把客观所测得的污染物和人们的主观感受联系起来，从中找出对主观感受影响最大、最主要的污染物10。但由于目前室内空气品质及等级分类的统一标准有待于发展和完善，且对室内空气品质等级的划分还应和人群的主观感受相联系。因此，该方法还有待进一步研究，使之既能反映室内空气品质的客观现状，又能体现人们对室内空气的主观感受9。2.1.3 主观评价和客观评价相结合的综合评价方法12 该评价主要包括客观评价、主观评价和个人背景资料调研等方面的工作。客观评价采用综合指数评价法。首先选定评价因子，再采用分指数、算术平均指数及综合指数为主要评价指数，算术叠加指数做辅助评价指数对所测数据进行计算，将计

10、算得到的综合指数和室内空气质量分级表进行比较，以确定室内空气品质的等级。主观评价主要通过对室内人员的问询得到，引用国际通用的主观评价调查表格结合个人背景资料，主要归纳为四个方面的内容：在室者和来访者对室内空气不接受率，对不佳空气的感受程度，在室者受环境影响而出现的症状及其程度。最后综合主、客观评价，做出结论。在调查对象进行主观评价的时候，一定要排除背景指标的干扰。文献13论述了周围背景环境中的16种物理因素对主观评价IAQ的影响，并根据各自的影响程度分别确定了权重因素。结论表明新鲜空气的感觉、不通风、光环境、气味、热环境、噪声分别是影响主观评价的前六个重要因素，而空间布局、颜色、情感压抑、排汗

11、和记忆力减退也能影响主观评价。文献14对加拿大的12栋办公建筑进行现场实测调查发现，办公人员对自身工作的满意度和对IAQ的主观感受之间有着正关联，但对自身工作的不满意却和主观评价没有必然联系；而室内气流的合理运动会明显提高办公人员对IAQ的主观评价。2.1.4 国内其他评价方法 2.1.4.1 绿色建筑材料指数法15。绿色建筑材料指数法是考察建筑材料对室内环境污染的一种评价方法。该方法通过确定某种建筑材料中直接和间接影响室内空气质量的各种污染的危害度标准以及对应的权重，综合出该材料的绿色指数。当建筑材料中含有某种特殊有害物质，对人体的危害极大时，应予以一票否决。绿色建筑材料指数法可以成为建筑设

12、计中材料选择的重要依据，特别是对当前进行传统意义的建筑设计和旧建筑改造以及居室装璜施工具有重要的指导价值。2.1.4.2 环境暴露评价法15。环境暴露评价描述了接触的强度、频率和持续时间，并评价化学品2005年第2期 制冷与空调 65 透过界面的速率、途径以及持续时间内的透过量和吸收量。时间加权暴露的引入能更好地反映进入人体内的污染物的量，而潜在剂量能更好的体现污染与人体健康效应的关系。但该方法不能用于精确测定所有的化学品；同时，不同的人群、年龄和性别对暴露量有很大的影响；暴露时间的确定也是一个主观性较强的工作；各种污染物对人体的影响也需深入研究。2.1.4.3 动态模式法。利用通风空调系统的

13、质量平衡方程，做一定的假设后，列出室内污染物质量浓度微分方程，然后通过求解，得到室内污染物质量浓度和时间的函数关系，通过该函数确定一天中每一时刻污染物的质量浓度。动态模式法可以很明显地看出一天中某一时刻污染物的质量浓度是否超标，也可确定一天中何时污染物的质量浓度最大，从而确定最有效的通风设计方案。但是这种方法只能用来确定单个污染物的质量浓度，目前只有文献16对甲醛进行了计算，对其他污染物浓度的计算还未见报道17。2.2 国外评价方法 2.2.1 用decibel 概念评价室内空气质量 捷克布拉格技术大学Jokl提出采用decibel概念来评价室内空气质量。分贝是声音强度单位，同样也可用于对建筑

14、物室内空气质量中异味强度和感觉的评价方法18。Jokl用一种新的DB单位来衡量室内CO2、TVOC浓度改变所引起的人体感觉的变化。文献18和19对该方法的原理和应用进行了详细的介绍，并推导了CO2、TVOC浓度和评价指标值之间的对数函数。基于同样原理，同济大学的沈晋明教授也提出了对数评价指标，得出CO2、HCHO的浓度和评价指标值之间的对数函数。并通过一次函数反映出评价指标和主观不满意率之间的关系。同时根据对数评价指标对室内空气品质进行了分级20。采用对数评价指标评价化学污染物能更好的概算气味浓度的可接受率，因为人类嗅觉器官反应表现为对数变化并与分贝值相对应；它可评价室内空气品质的优劣和通风性

15、能，还可适用于其他环境成份分析18；但它没有考虑其他影响舒适性的要素，因此是不全面的。2.2.2 Olf-decipol定量空气污染指标 丹麦哥本哈根大学Fanger教授提出用感官法定量描述污染程度21。该方法定义为：1olf表示一个“标准人”的污染物散发量，其他污染源也可用它来定量。1decipol表示用10L/s未污染的空气稀释1olf污染后所获得的室内空气质量。同时结合IAQ主观评价指标PDA（预期不满意百分比）来评价室内空气品质。其计算公式如下：)/11298.5exp(4CPDA=。其中C=C0+10G/Q。式中，C表示室内空气品质的感知值，decipol；C0表示室外空气品质的感知

16、值，单位decipol；G表示室内空气及通风系统的污染物源强，olf；Q表示新风量，L/s。研究PDA和IAQ的关系发现，在低污染浓度尤其是在5decipol以下时，室内空气品质的微小恶化也会导致PDA的急剧增大，当空气品质为5 decipol时，PDA竟达45%左右18。2.2.3 国外的综合评价方法 国外常用的综合评价方法多采用问卷调查与现场测试相结合的形式。具体分两个步骤。步骤一首先通过问卷调查的形式确定居住者出现的症状是否属于病态建筑综合症或者建筑相关疾病。然后进行初步勘测调查。初步勘测调查包括暖通空调系统、污染源、污染途径以及建筑居住者的活动等。综合评价室内空气品质，得出结论并存档。

17、当步骤一可能无法完整准确的评估室内空气品质，需要进一步了解更全面的信息时，取样分析显得尤为重要。对暖通空调系统进行温度、湿度、暖通空调组件运行状况等复杂具体的测试；如果发现挥发性有机化合物是污染重点，则实地取样测量并进行实验室分析；除此之外还对微生物进行评价。最后综合上述两个步骤，得出IAQ评价结果1819。2.2.4 ASHRAE评价法。美国供暖、制冷和空调工程师学会新修订的标准ASHRAE621989，对合格的室内空气品质做了新定义，定义为“室内空气中已知的污染物浓度，没有达到公认权威机构所确定的有害浓度指标，并处于该空气中绝大多数人没有表示不满意”。这一定义体现了客观和主观相结合的评价标

18、准22。该标准还对主观评价做了具体规定。3、室内空气品质标准的制定 要对室内空气品质进行评价，必须建立相应66 制冷与空调 2005年第2期 的评价标准。通过近20年的努力，中国已初步建立起一套关于IAQ的评价系统。但这些标准还有必要进一步修订和完善。表1大体总结了国内颁布的IAQ标准23。表2比较了ASHRAE修订草案ANSI/ASHRAE标准621989R、英国建筑设备特许工程师学会的CIBSE指南A的第二部分、德国标准组织的DIN1946第二部分修订案、欧洲标准组织CEN的提案PRENV1752等国外IAQ标准的内容24。文献25列举了世界一些国家和地区的室内空气品质的标准值和建议值。和

19、国外的IAQ标准，我国的评价标准有着自身的特点23：(1)我国IAQ标准的研究起步较晚但发展较快。(2)我国近期颁布的IAQ标准不仅包括燃煤引起的代表性污染物，还包括从建筑装饰材料中挥发的室内污染物，而且还第一次包括了气味这个主观指标。(3)国外IAQ标准都包含在建筑节能标准中；我国与节能相关的标准包括少量IAQ指标，而IAQ标准包括少量HVAC指标，如新风量等。(4)美国的IAQ标准中将石棉和杀虫剂也作为评价指标，而我国没有将其纳为评价指标。(5)在2000年我国颁布的许多IAQ标准中氨气已成为评价指标，而发达国家却没有。我国有关建筑材料的标准都是强制性的，而国外只将其作为推荐性的 表 1

20、我国 IAQ 评价标准总汇 相关标准 主要内容 七种室内空气污染物的推荐卫生标准 从1995年到1999年卫生部颁布了室内甲醛、细菌总数、CO2、可吸入颗粒（PM10）、NO2、SO2、苯并（a）比的推荐卫生标准 民用建筑工程室内环境污染控制规范GB50325-2001 根据使用功能和个人暴露时间，民用建筑划分为两组，分别确定其控制要求，建立包括辐射性氡、甲醛、氨、苯、TVOC在内的五种化合物的限值 室内空气质量标准GB/T18883-2002 应用于民用建筑和办公建筑，规定了有关化学、物理、生物、放射性的19种控制指标 产品环境标签中的有害化合物的限值标准 对于水基油漆，规定了VOC的限值和

21、包含重金属、甲醛的其他化合物的总限值；规定了粘合剂中苯的限值；规定了甲醛的挥发率 上海市地方标准健康型建筑内墙材料DB31/T15-1998 规定TVOC30mg/l，生物毒性指标为10，重金属指标为90g/kg，渗透性大于200g/m2，且不能引起皮肤刺激。北京有关内墙涂料的安全、健康和质量的评估规则 规定了甲苯基二异氰酸乙脂0.1mg/m3，游离甲醛0.5mg/m3，镉0.005%，铅0.014%，VOC30g/l，甲苯或二甲苯2mg/m3；规定了指标的测试方法 人造板中甲醛的卫生标准 规定了家具中人造板的卫生要求和测试方法。根据人造板中甲醛的挥发量规定了三个等级 室内涂料的卫生标准 应用

22、于各种室内水基和油基涂料；禁止高毒性涂料的使用；任何导致人体畸形和突变的材料不能用于制作室内涂料；TVOC、苯、甲苯、二甲苯、游离甲醛、重金属、游离TDI在标准中都做了规定。室内空气品质卫生标准 规定了物理、化学、生物方面的控制指标以及通风、净化的卫生要求 10种室内装饰材料中的有害化合物限值的 国家强制性标准GB6566-2001,GB18580-2001GB18588-2001 制定了室内装饰材料中的有害化合物限值的国家强制性标准，包括人造板及其制品、溶剂型木器涂料、粘合剂、墙纸、聚氯乙稀卷材地板、地毯、地毯衬垫及粘合剂、内墙涂料、木质家具、混凝土外加剂、建筑材料等。表 2 ASHRAE6

23、21989R,PR ENV 1752,DIN1946 第二部分和 CIBSE 指南 A 的内容24 ASHRAE 62-1999(1999)CEN PR ENV 1752（1996）CIBSE指南A第二部分（1993）DIN1946第二部分（1995）目的、范围、定义、分类、系统与设备、计算方法、9则附录、浓度换算、燃烧送风、室内环境空气品质、最少呼吸生理需要量、净化循环空气的应用、通风效率、短暂使用的提前开机和延迟关机的理论、多区系统减少新风、编制信息 序论、范围、制定标准的参考文献、定义、设计假定条件、设计原则、热环境、系统噪声、通风、7条附录、设计原则的发展（热环境、室内空气品质、听觉环

24、境）、逐步的方法 序论、热环境、湿度、室内空气品质、所需新风量的确定、视觉环境、听觉环境、振动、电磁场及静电场环境 范围、一般情况、居住区域、热舒适、室内空气品质、噪声、技术要求、委托、通风系统的维护和控制、附录、达到可感觉的室内空气品质的通风 2005年第2期 制冷与空调 67 4、结论及展望 目前室内空气品质评价的研究主要集中在评价方法的研究和评价标准的建立和完善上。为此，根据以上相关工作的总结，提出了未来工作的几点展望：4.1 评价标准的完善 由于室内往往是低浓度污染，这些污染物长期作用时对人体的危害还不太清楚，它们影响人体舒适与健康的域值和剂量也不清楚。大量的测试数据表明，室内这些长期

25、低浓度的污染即使在IAQ状况恶化、室内人员抱怨频繁时也很少超标。那么制定的各单项标准的范围是否合适。另外，室内有成千上万种空气污染同时作用于人体，选用哪些污染物作为客观评价的标准还需进行大量研究。另一方面，人们的反应跟其个体特征密切相关，并且会因环境、心情、精神状态等因素的影响而出现主观倾向性1，那么怎样制定科学合理的主观标准。这些问题都促使现有评价标准不断完善。而评价标准的完善又需以污染物的研究、对人体健康的影响、心理学等各方面知识的进展为基础。4.2 评价方法的完善 从上述分析可知，目前的评价方法存在着大量的问题。对评价方法的研究既不全面，也不成熟，还有大量的工作要做。例如：评价室内空气品

26、质并不是一个简单的合格不合格的问题，而是一个满意的程度，仅仅局限于卫生、防疫合不合格的室内空气品质的客观评价方法是无法评价的，也不能揭示出室内空气品质中存在的问题；灰色评价作为一种新的理论方法，其发展历史比较短，在一些方面还有待于进一步研究；用decibel 概念评价室内空气质量，只考虑了污染物的影响，忽略了其他影响要素等。因此，对评价方法的完善是今后室内空气品质评价研究的重要组成部分。参考文献 1 李先庭,杨建荣,王欣.室内空气品质研究现状与发展.暖通空调,2000,30(3)：3640 2 Ramakrishnan K and Cena K.Indoor air quality evalu

27、ation using a combination of space carbon dioxide and sensory evaluation technique.AIRAH J.,1996,50(3)：1316 3 Parine N.Sensory evaluation of indoor air quality by building occupants versus trained and untrained panels.Indoor Built Environment,Jan-Feb,1996,5(1)：3443 4 Joseph Aventresca.Economizer ope

28、ration and maintenance for indoor air quality.ASHRAEJ 1992,(1)：2632 5 杨家宝,季学李.室内空气品质及相关研究.建筑热能通风空调,2001,2：29 33 6 姚寿广,马哲树,陈宁,涂淑平.室内空气品质研究现状及发展评述.华东船舶工业学院学报,2002,16,(3)：26 7 Jin-Yeu Tsou.Strategy on applying computational fluid dynamic for building performance evaluation.Automation in Construction,20

29、01,10：327335 8 张桂芳,汤广发,李念平,张泠,黄宇,室内空气品质的灰色综合评判.湖南大学学报,2001,28(5)：107111 9 李念平,朱赤晖,文伟.室内空气品质的灰色评价.湖南大学学报,2002,29(4)：8591 10 文伟,李念平,朱赤晖.室内空气主观评价和室内空气污染物的灰色系统关联度分析.建筑热能通风空调,2001,6：2831 11 曹鹏,崔靖.室内空气品质综合评价的灰色物元分析法.安徽工程科技学院学报,2004,19(2)：3235 12 沈晋明.室内空气品质的评价.暖通空调,1997,27(4)：2225 13 XV Han,Baoyi Chen el.T

30、he interference of surrounding physical factors to IAQ subjective evolution.Proceedings of the 4th International Conference on Indoor Air Quality Ventilation and Energy Consumption in Buildings.2001,V1：49 14 Fariborz Haghighat,Giovanna Donnini,Impact of psycho-social factors on perception of the ind

31、oor air environment studies in12 office buildings.Building and Environment,1999,34：368492 15 刘丽丹,李润琴,汤红岩,孙胜龙.室内空气质量评价方法综述.首届室内环境安全与可持续发展国际论坛论文集.2003：436440（下转第59页）2005年第2期 制冷与空调 59 为参考值换算;烟气最高黑度，在任何 1h 内累计不得超过 5min。从监测数据中可以看出，采用这种新工艺以后，各项烟气排放指标均明显低于国家标准，尤其是对二恶英类污染物的去除效果非常好。但是，这种新工艺也带来了投资大的问题，据采用该工艺的

32、江苏某垃圾焚烧厂的统计资料表明，每处理 1吨生活垃圾就必须用 0.3kg 的活性炭，而且，就我国目前的处理水平，活性炭完成吸附作用后，就作为危险废弃物送至城市危险废弃物处理中心进行集中处理，由此，按仅活性炭一项，活性炭的购买和处理都增加了垃圾处理的成本。但在成本与环境的取舍时，我们必须分清主次，应着重于对环境的保护，在基本指标满足环境排放要求的条件下，着重要考虑重点污染物二恶英的去除，因此，必须首先采用先进的烟气净化工艺，在此基础上，尽力降低成本。4、结束语 鉴于二恶英类污染物对环境造成的极大危害，在垃圾焚烧过程中，应采用各种方法尽量减少其在环境中的最终排放量。在确定垃圾焚烧烟气的处理工艺时，

33、应首先着重考虑对其中的重点污染物二恶英类污染物的去除效果，实际运行数据表明，利用半干法净化法活性炭注射法骤冷技术相结合的新工艺对垃圾焚烧烟气进行处理，达到了理想的净化效果。参考文献 1李光德等.我国垃圾焚烧处理现状及其展望,环境科学进展，1998(12).Vol 6 No 6.2 张纪市，谢刚，王华。垃圾焚烧烟气调查及控制技术，环境导报J，2002，（5）：22-24。3 陈雪梅。二恶英类毒物在垃圾焚烧中的控制技术，再生资源研究，2003，（3）：23-25。4 国家环保总局污染控制司编.城市固体废物管理与处置技术.第一版,.北京：中国石化出版社，2001。（上接第 67 页）16 刘丽儒,张

34、红福.用动态模式法评价室内空气品质.沈阳建筑工程学院学报,1999,15(3)：256269 17 戴萍.室内空气品质评价方法的研究进展.中国环境监测,2004,20(2)：6466 18 刘建龙,张国强,阳丽娜.室内空气品质评价方法综述.制冷空调与电力机械,2004,总第 96 期，第25 卷：2432 19 M.V.JOKL,Evaluation of indoor air quality using the decibel concept based on carbon dioxide and TVOC.Building and Environment,2000,35：677697 20

35、 沈晋明.室内化学污染物评价新指标.全国暖通空调制冷 2002 年学术年会资料集.2002：282285 21 Qiang Wei,Qi Gao Chen,New function for indoor air quality evaluationA.Proceedings of the 3rd International Symposium on Heating,Ventilation and Air ConditioningC,1999,207213 22 李启东,汤鸿.室内环境空气质量研究进展.上海环境科学,2001,20(10)：463466 23 Z.Wang,Z.Bai,H.Yu,J.Zhang,T.Zhu.Regulatory standards related to building energy conservation and indoor-air-quality during urbanization in China.Energy and Buildings,2004,36：12991308 24 沈晋明.我国目前室内空气品质标准的制定.全国暖通空调制冷 2000 年学术文集.中国建工出版社.2000：81 25 沈晋明.室内污染物与空气品质评价.通风除尘.1995,4：1013