【華源科普】解析石家莊新風(fēng)系統(tǒng)
一、新風(fēng)的由來(lái)及其作用
1、新風(fēng)系統(tǒng)的由來(lái)
20世紀(jì)70年代石油危機(jī)，使得西方社會(huì)加強(qiáng)了對(duì)建筑節(jié)能的重視，提高保溫能力，減少自然通風(fēng)換氣量，對(duì)建筑能耗提出更低的要求。但從結(jié)果來(lái)看，在這些節(jié)能建筑中出現(xiàn)一些以前沒(méi)有出現(xiàn)的問(wèn)題，許多人出現(xiàn)頭暈、記憶力降低、工作效率降低，以及患病率增加。幾年后，答案揭曉，這是因?yàn)槭覂?nèi)外通風(fēng)量不足而產(chǎn)生的，因?yàn)檫@種情況與空調(diào)系統(tǒng)的使用同時(shí)存在，因此也稱之為“空調(diào)病”。
要避免“空調(diào)病”，就需要保證建筑的“通風(fēng)量”。一般來(lái)講這個(gè)數(shù)值與人員多少有關(guān)，或者按人均風(fēng)量來(lái)衡量。各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，在中國(guó)這個(gè)數(shù)值定為30m3/(h*人)（《GB50736-2012民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》3.0.6 關(guān)于新風(fēng)量設(shè)計(jì)要求）。不同使用情況（辦公、商場(chǎng)、劇場(chǎng)等），不同污染情況（吸煙等）的人均新風(fēng)量也是不一樣的。新風(fēng)系統(tǒng)從公共建筑進(jìn)入民用住宅，形成了家用新風(fēng)系統(tǒng)。
2、新風(fēng)系統(tǒng)的意義
雖然新風(fēng)的概念不是很明確，但是大家對(duì)新風(fēng)系統(tǒng)的理解還是基本一致的，就是能降低室內(nèi)污染濃度，改進(jìn)室內(nèi)空氣質(zhì)量的通風(fēng)系統(tǒng)。
由于空氣污染物種類多，新風(fēng)系統(tǒng)的原則是：降低一種污染物的代價(jià)不能是使另外一種污染物濃度不可控制的增加，超過(guò)健康標(biāo)準(zhǔn)要求。
新風(fēng)系統(tǒng)的核心是保障室內(nèi)空氣質(zhì)量水平，使空氣有利居住者的健康。
值得指出的是新風(fēng)并不是一個(gè)有嚴(yán)格技術(shù)規(guī)定的名詞，在國(guó)外稱為室外空氣，由于西方國(guó)家室外空氣質(zhì)量往往較高，因此室外空氣可以看成是“好空氣”或“新風(fēng)”，但在中國(guó)大多數(shù)城市，由于室外PM2.5和其他污染嚴(yán)重，不能把室外空氣當(dāng)做“好空氣”。準(zhǔn)確的說(shuō)法是使用室內(nèi)空氣質(zhì)量指標(biāo)，作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。
3、室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的意義：通過(guò)室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生學(xué)的研究，提出室內(nèi)污染濃度限值水平和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，從而保障室內(nèi)人員的健康。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18883-2002）數(shù)據(jù)來(lái)源主要有二個(gè)：參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和室外空氣標(biāo)準(zhǔn)。由于人類生活在室內(nèi)的時(shí)間占了生命的大多數(shù)時(shí)間，而時(shí)間最長(zhǎng)是住宅，室內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)生活質(zhì)量的影響及其重要。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是全國(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求，強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局執(zhí)法強(qiáng)制執(zhí)行，而推薦性國(guó)標(biāo)由各方同意納入合同中，成為必須共同遵守的技術(shù)依據(jù)，具有法律上的約束性。（由于上述標(biāo)準(zhǔn)未將PM2.5濃度列入，新風(fēng)廠家以室外空氣標(biāo)準(zhǔn)的濃度作為指標(biāo)。以二級(jí)指數(shù)75μg/m3作為達(dá)標(biāo)指標(biāo)。）
4、新風(fēng)系統(tǒng)的作用
目前所提的新風(fēng)，一般是指新風(fēng)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)進(jìn)行有效的換氣，過(guò)濾空氣，提高空氣品質(zhì)，達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并能降低空調(diào)的能耗，附加一些如其它讓人體感覺(jué)到舒適的功能。
二、顆粒物對(duì)人體健康的影響
三、新風(fēng)量的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)算
自然通風(fēng)的通風(fēng)量不穩(wěn)定，當(dāng)室外刮風(fēng)和室內(nèi)外溫差較大時(shí)，通風(fēng)量增加。反之減少。當(dāng)自然通風(fēng)匱乏時(shí)，室內(nèi)污染濃度會(huì)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求。此時(shí)需要使用機(jī)械通風(fēng)來(lái)增加通風(fēng)量。
1、住宅新風(fēng)量取決于兩個(gè)因素，一是按人數(shù)，一是按室內(nèi)污染源（主要是裝修污染）。
（1）按人計(jì)算的新風(fēng)量：按人數(shù)計(jì)算的新風(fēng)量屬新風(fēng)量下限，需要必須保證。要保證室內(nèi)CO2濃度低于1000ppm，則需要保證30m3/h*人（取值《GB/T18883－2002)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》)的新風(fēng)量。
對(duì)于人數(shù)不恒定的房間（如會(huì)議室），取平均使用人數(shù)。平均使用人數(shù)一般不少于限定人數(shù)的50%。
按人數(shù)計(jì)算新風(fēng)量時(shí)有一個(gè)要解決的問(wèn)題，就是整套房子滿足還是每個(gè)房間都要滿足。前者的情況是假設(shè)各個(gè)房間之間存在連通，二氧化碳等會(huì)達(dá)到整套房間內(nèi)的平衡；后者則假設(shè)各個(gè)房間單獨(dú)存在，相互之間沒(méi)有影響。一般使用前一種假設(shè)，在各個(gè)房間之間使用透風(fēng)槽，并采用集中回風(fēng)。而后一種假設(shè)，則是每個(gè)房間單獨(dú)送風(fēng)回風(fēng)。
（2）按污染量計(jì)算：當(dāng)房間內(nèi)有有散發(fā)污染的建材時(shí)，必須有相當(dāng)量的新風(fēng)排出污染，以保證室內(nèi)空氣達(dá)標(biāo)。
（3）按國(guó)家室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，每1m3/h的新風(fēng)可以排除0.1mg/h的甲醛，相當(dāng)于0.8m2 E1級(jí)木板產(chǎn)生的污染，或5m2 E0級(jí)木板產(chǎn)生的污染。
2、室內(nèi)空氣品質(zhì)影響主要因素：
（1）建材和家具環(huán)保（含有害揮發(fā)物）情況 ；
（2）新風(fēng)換氣量大小 ；
（3）室內(nèi)溫度和濕度條件 ；
（4）室外氣象情況（溫度、風(fēng)力等）
3、設(shè)計(jì)計(jì)算原則：
（1）在人停留時(shí)間超過(guò)3小時(shí)的房間要保證新風(fēng)量30m3/h*P，住宅內(nèi)，是指臥室，無(wú)論大小，應(yīng)該：主臥室≥50m3/h；其他臥室≥30m3/h。
（2）人不停留的區(qū)域可以不考慮新風(fēng)量，如樓梯間、門(mén)廳等。
（3）局部通風(fēng)的區(qū)域，如廚房、衛(wèi)生間、設(shè)備間、洗衣間的通風(fēng)單獨(dú)計(jì)算，不在新風(fēng)范圍。
根據(jù)上述原則，確定新風(fēng)面積，根據(jù)換氣次數(shù)和新風(fēng)需求量確定每個(gè)房間的需要新風(fēng)。
三、新風(fēng)類型
1、全熱交換新風(fēng)系統(tǒng)
全熱交換新風(fēng)系統(tǒng)是基于雙向流新風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種具有熱回收功能的送排風(fēng)系統(tǒng)。它的工作原理和雙向流相同，不同的是送風(fēng)和排風(fēng)由一臺(tái)主機(jī)完成，而且主機(jī)內(nèi)部加了一個(gè)熱交換模塊，可快速吸熱和放熱，保證了與空氣之間充分的熱交換。排出室外的空氣和送進(jìn)室內(nèi)的新風(fēng)在這個(gè)全熱交換裝置里進(jìn)行換熱，從而達(dá)到回收冷量、熱量的目的，節(jié)約了空調(diào)能源，在改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的基礎(chǔ)上，盡量減少對(duì)室內(nèi)溫度的影響。
2、地送風(fēng)系統(tǒng)
由于二氧化碳比空氣重，因此越接近地面含氧量越低，從節(jié)能方面來(lái)考慮，將新風(fēng)系統(tǒng)安裝在地面會(huì)得到更好的通風(fēng)效果。從地板或墻底部送風(fēng)口或上送風(fēng)口所送冷風(fēng)在地板表面上擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，形成有組織的氣流組織；并且在熱源周圍形成浮力尾流帶走熱量。由于風(fēng)速較低，氣流組織紊動(dòng)平緩，沒(méi)有大的渦流，因而室內(nèi)工作區(qū)空氣溫度在水平方向上比較一致，而在垂直方向上分層，層高越大，這種現(xiàn)象越明顯。由熱源產(chǎn)生向上的尾流不僅可以帶走熱負(fù)荷，也將污濁的空氣從工作區(qū)帶到室內(nèi)上方，由設(shè)在頂部的排風(fēng)口排出。底部風(fēng)口送出的新風(fēng)，余熱及污染物在浮力及氣流組織的驅(qū)動(dòng)力作用下向上運(yùn)動(dòng)，所以地送風(fēng)新風(fēng)系統(tǒng)能在室內(nèi)工作區(qū)提供良好的空氣品質(zhì)。
地送風(fēng)雖然有一定的優(yōu)點(diǎn)，但也有其一定的適用條件。一般適用于污染源與發(fā)熱源相關(guān)的場(chǎng)所，且層高不低于2.5m，此時(shí)污濁空氣才易于被浮力尾流帶走;對(duì)房間的設(shè)計(jì)冷負(fù)荷也有一個(gè)上限，目前的研究表明，如果有足夠的空間來(lái)大型送風(fēng)散流裝置的話，房間冷負(fù)荷可達(dá)120w/㎡，房間冷負(fù)荷過(guò)大，置換通風(fēng)的動(dòng)力能耗將顯著加大，經(jīng)濟(jì)性下降；另外地送風(fēng)裝置占地、占空間的矛盾也更為突出。
3、正、負(fù)壓式新風(fēng)系統(tǒng)
（1）負(fù)壓式新風(fēng)系統(tǒng)，工作原理：室內(nèi)污濁空氣從衛(wèi)生間、廚房等區(qū)域排出室外；新鮮空氣從墻體縫隙間進(jìn)入。負(fù)壓式新風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，管道少，造價(jià)低，目前應(yīng)用較為廣泛。
（2）正壓式新風(fēng)系統(tǒng)，工作原理：在室內(nèi)中心區(qū)域產(chǎn)生空氣正壓區(qū),持續(xù)不斷地向室內(nèi)送含氧量高的新鮮空氣,從而將污染的空氣從建筑四周擠壓出去,形成空氣置換。（此式為概念性系統(tǒng)）
由此可見(jiàn)，根據(jù)新風(fēng)系統(tǒng)安裝環(huán)境的不同，選用的新風(fēng)系統(tǒng)也會(huì)有些差異，只有選擇適合自家的新風(fēng)系統(tǒng)，才能達(dá)到用戶期待的交換空氣效果。
四、新風(fēng)系統(tǒng)效果評(píng)價(jià)方式
1、新風(fēng)風(fēng)量測(cè)量
新風(fēng)風(fēng)量測(cè)量分為兩種，一種是實(shí)際風(fēng)量，也就是測(cè)量風(fēng)口處的風(fēng)量；一種是測(cè)量效果計(jì)算“有效風(fēng)量”。后者小于前者，兩者之間的比值為效率。
如果新風(fēng)系統(tǒng)按空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)（也就是新風(fēng)量）則需要測(cè)試實(shí)際風(fēng)量，而如果按空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的話，則按后者測(cè)試?！坝行эL(fēng)量”不是測(cè)實(shí)際的風(fēng)量，而是測(cè)量污染物濃度變化速度，進(jìn)而推導(dǎo)出“有效換氣次數(shù)”，乘以實(shí)際體積，得到“有效風(fēng)量”。
2、室內(nèi)空氣質(zhì)量測(cè)量
空氣質(zhì)量的測(cè)量分為兩個(gè)參數(shù)：一是可達(dá)到的低（平衡）濃度，二是達(dá)到低濃度需要的時(shí)間。
按不變的條件測(cè)試污染變化濃度，發(fā)現(xiàn)濃度速度變化呈現(xiàn)先先高后低的情況，當(dāng)時(shí)間長(zhǎng)到一定程度后，濃度隨時(shí)間變化越來(lái)越小。這時(shí)測(cè)到的濃度就是低（平衡）濃度，這個(gè)時(shí)間與換氣次數(shù)相關(guān)，一般可認(rèn)為等于3/n（n為換氣次數(shù)，h-1）。
對(duì)應(yīng)市內(nèi)釋放量不變的污染源，不同的新風(fēng)量（換氣次數(shù)）對(duì)用不同的低（平衡）濃度，其值等于M/G，其中M為每小時(shí)釋放污染物量（mg/(m3*h)），G為通風(fēng)換氣量m3/h。
可以根據(jù)測(cè)試中得到的變化情況，對(duì)實(shí)際污染源、建筑自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)情況進(jìn)行判斷，爭(zhēng)取制定適合用戶的運(yùn)行策略，達(dá)到健康、舒適、節(jié)能的效果。
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