住宅示范工程室内空气质量后评估测试研究

王伊丽（上海市建筑科学研究院, 上海 201108）

住宅示范工程室内空气质量后评估测试研究

Test Study and Post Evaluation on Indoor Air Quality of Demonstration Residential Project

王伊丽（上海市建筑科学研究院, 上海 201108）

作为一类民用建筑，住宅是与人们日常生活最为密切的建筑之一。人们在住宅内的停留时间甚至可以达到90%，因此室内空气质量的好坏能直接影响人们的健康。为研究建筑空气质量实际运营保障水平，选择上海虹桥绿郡示范工程项目中某户处于运营阶段的住宅，进行室内空气质量后评估测试，并对结果进行统计分析。

室内空气质量（IAQ）；示范工程；后评估测试

作为一类民用建筑，住宅是与人们日常生活最为密切的建筑之一。人们在住宅内的停留时间甚至可以达到 90%[1]，因此室内空气质量的好坏能直接影响人们的健康[2,3]。在过去很长一段时间，室内环境保护得到了全世界专家学者的广泛关注[4]。由于建筑围护结构自身的阻隔，室外新鲜的空气无法自由进入室内，室内空气状况相较于室外环境，更容易受到室内人员、建筑及装修装饰材料等污染物的污染[5]。此外，在建筑节能要求日益严苛的背景下，住宅建筑密闭程度也不断增大，导致室内外空气换气量减小，室内空气质量状况不容乐观[6-8]。因此，有必要对室内空气质量进行调查研究，为相应标准的制定提供依据。

1 测试背景

1.1 测试工程概况

本文所选示范工程——虹桥绿郡住宅建筑为高端精装绿色科技住宅楼。该项目在建筑规划设计阶段，采用室内空气质量预评估设计方法；在建设施工阶段，对施工材料、施工方法的控制进行了完善；在运营管理阶段，建立了室内空气质量综合监控信息管理平台，即在建筑全寿命周期内因地制宜地使用了室内空气质量综合保障技术。同时，示范工程建筑内均采用地源热泵技术、顶棚辐射和集中式新风系统：采用 G4+F7 双级过滤模式，24 h 全天候运营；从地下常温层中提取能量，再经由顶棚辐射的方式传导至各个房间内，从而保证室内温度的均匀分布，且无吹风感；引入外墙保温系统，在达到节能的前提下实现室内适温，有效解决了空调综合症及潮湿黄梅天等恶劣天气的困扰。

1.2 测试目的

以现行国家标准 GB/T 18883—2002《室内空气质量标准》，对示范工程项目在运营阶段进行后评估测试，将所得数据(包括室内甲醛、苯、TVOC 等化学污染物，室内/外 PM2.5 浓度、室内换气次数等特征参数)进行统计分析，从而有效评估建筑室内空气质量、室内空气污染问题及污染源位置和散发特性、通风和气流组织情况等对室内空气质量的影响，同时也检验了房间围护结构的气密性能、新风系统PM2.5 过滤净化性能及新风系统的换气性能。

1.3 测试仪器及方法

对甲醛、TVOC、苯、换气次数等指标依据 GB/T 18883—2002规定方法进行测试[9]而对颗粒物 PM2.5 指标则缺乏适用的测试评价指标。我国于 2012 年修编了新的GB 3095—2012《环境空气质量标准》，正式把 PM2.5列为环境空气质量控制指标，要求日均浓度限值 75 μg/m3。本文对室内 PM2.5 的浓度限值便参考该标准。测试指标、主要器见表1。

1.3.1 PM2.5浓度

采用 DUSTRAK II-8530 气溶胶监测仪对 PM2.5 浓度进行测试。监测仪采用光散射原理，测定 PM2.5 计重浓度，采样流量为 1.4 L/min，测试分辨率为 ±0.002 mg/m3。实验仪器的设置为单点采样，采样时间间隔 30 s。测试前，应对该仪器和崂应 2050D 型空气采样器，采用滤膜称重法进行测试比对和数据的修正校核。

1.3.2 TVOC

根据 BS EN ISO 16017-1《室内环境和工作环境空气吸附管/热解吸/毛细管气相色谱法采集和分析挥发性有机化合物取样和分析》，采用热解吸直接进样的气相色谱法，测试建筑室内 TVOC。利用 SQC-1000 采样泵将采样房间内气体采入 Tenax 管，采样流量为 500 mL/min，并用Trace DSQ 气相色谱/质谱联用仪测试分析 TVOC 以及主要的有机污染物苯。

1.3.3 甲醛

根据 GB/T 18204.26—2000《公共场所空气中甲醛测定方法》，利用酚试剂分光光度法测试建筑室内的甲醛浓度，采样流量为 500 mL/min。

1.3.4 换气次数

根据 GB/T 18204.18—2000《公共场所室内新风量测定方法》中的示踪气体法，以 SF6 为示踪气体，采用浓度衰减法，在每个卧室房间各选取一个典型测点(其中客厅由于面积较大，选取 3 个典型测点)测试室内新风换气次数。浓度衰减法计算通风换气次数公式：

式中：N——换气次数，次/h；

c0——示踪气体初始质量浓度，mg/m3；

ct——计算时间t下的衰减质量浓度，mg/m3。

表1 测试指标及主要仪器

1.4 测试方案

1.4.1 测试工况说明

本文所选测试房间的常住人口为 5 人，包括 2 位老人、2 位中年人和 1 个孩子。房间的装修情况为全实木地板、全实木木饰面墙和衣柜，天花板涂刷涂料，且各个房间都置办大量不同家具。客厅主要有电视柜、沙发、餐桌椅、酒柜、茶几、鞋柜等家具；主卧室主要有双人床、组合书桌、衣柜等家具；次卧 1 主要有双人床、书桌、衣柜等家具，儿童房主要有单人床、书桌、组合柜等家具；书房主要有单墙书橱、游戏桌、组合柜等家具；厨房有1套组合橱柜等家具。

1.4.2 采样点设置及测试周期

本文选取的测试房间住户已入住 1 年，由于房间有老人居住，只进行新风系统开启测试工况。测试选择户内南向房间——主卧室、次卧室、书房、客厅，北向房间——儿童房、东向房间——厨房。

在细颗粒物 PM2.5 浓度测试时，各房间门窗保持关闭，同时有 1 台 DUSTRAK 仪器在室外上风向侧设置一个采样点，用以监测室外 PM2.5 的背景浓度。共计 7 个采样点，具体情况见表2。在换气次数测试时，各房间门窗均保持关闭，除客厅设置了 3 个采样点外，其余房间只在中央设置 1 个采样点，共计 8 个采样点。在房间新风系统开启的工况下，对这 6 个采样点进行 1.5 h 连续测试。甲醛、TVOC 及苯测试与室内 PM2.5 浓度测试的布点相似。

测试情况见表2。

表2 测试情况表

2 测试结果分析

2.1 PM2.5 结果分析

如图1 所示，室外 PM2.5 日均浓度 88.7 μg/ m3，室内主卧、儿童房、客厅、次卧室、厨房、书房的 PM2.5日均浓度依次为 26.6、24.3、29.7、28.7、29.1、29.3 μg/m3，分别为室外浓度的 30%、27%、33%、32%、33%、33%，PM2.5 浓度水平排序：儿童房＜主卧＜次卧室＜厨房＜书房＜客厅。同时，我们可以得出，室内新风开启状态时，测试当天的室外环境为轻度污染(＞75μg/m3标准限值)，主卧、儿童房、客厅、次卧1、厨房、书房外PM2.5 的浓度很低，属于浓度等级为优(＜35μg/m3标准限值)。由此可知，使用新风过滤系统可以有效阻挡室外细颗粒物进入室内，满足室内环境标准要求。

图1 测试房间 PM2.5 平均浓度

在各房间门窗关闭、新风系统开启的状态下，测试房间室内(主卧室、次卧室、儿童房、客厅、厨房、书房)室外PM2.5 浓度时序，如图2 所示。

图2 室内外 PM2.5 浓度时序图

由图2 可见，测试当天室外的 PM2.5 浓度平均浓度超过 75 μg/m3的标准限值且大部分时间处在 80 μg/m3以上，环境恶劣，属于轻度污染状态。尽管如此，室内各测试房间的 PM2.5 浓度检测结果相反的均达到了优质等级(＜35μg/ m3标准限值)，儿童房甚至达到了 24.3 μg/m3的低浓度。可见所测试住宅的新风系统对于颗粒物去除具有较明显效果，且房间围护结构密闭性较好可阻挡大部分的室外细颗粒物污染。

在开启新风的状态下，各房间的 PM2.5 逐时 I/O 比，主卧室、儿童房、客厅、次卧室、厨房、书房的 PM2.5 I/O 比均值分别为 0.33±0.02、0.27±0.01、0.34±0.01，如图3 所示，0.29±0.01、0.34±0.04、0.38±0.01。结果表明，在新风开启状态下，主卧室 PM2.5 浓度为室外浓度的 33%，儿童房的 PM2.5 浓度仅为室外浓度的 27%，客厅 PM2.5 浓度为室外浓度的 34%，次卧室的 PM2.5浓度为室外浓度的 29%，厨房 PM2.5 浓度为室外浓度的34%，书房 PM2.5 浓度为室外浓度的 38%。

图3 测试房间 PM2.5 逐时I/O比(室内/室外浓度比)

2.2 甲醛

在新风开启的工况下，客厅的甲醛浓度最高，达到0.11 mg/m3的浓度水平。其次，是儿童房、次卧室和厨房，甲醛浓度分别为 0.1 mg/m3、0.08 mg/m3、0.08 mg/m3，如图4 所示。由此可知，客厅、儿童房的室内甲醛浓度超过或即将超过标准限值(≤0.1 mg/m3标准限值)，室内环境不容乐观。导致客厅浓度超标的主要原因应该是户客厅中摆放的大量家具，测试中我们发现，客厅是摆放家具最多的房间，包括了电视柜、沙发、餐桌椅、酒柜、茶几鞋柜等家具，这些家具都会对室内甲醛浓度造成影响。同时，儿童房的甲醛浓度相对也较高，因为其室内也摆放有单人床、书桌、衣柜、组合柜等较多的家具。

图4 甲醛浓度

2.3 TVOC 结果分析

在新风开启的工况下，测试房间室内 TVOC，现场测试结果如图5 所示，客厅的 TVOC 浓度最高，为 0.393 mg/m3；其次是次卧室、厨房和儿童房，TVOC 浓度分别为 0.26 mg/m3、0.207 mg/m3和 0.154 mg/m3，如图5所示。由此可以看出，室内 TVOC 浓度状况较为乐观，各个房间的 TVOC 均未超过标准限值(＜0.6 mg/m3标准限值)，尤其是儿童房，TVOC 浓度仅为 0.154 mg/m3。

图5 TVOC 浓度

2.4 苯结果分析

在测试其他指标的同时，对客厅、厨房、次卧室及儿童房的苯浓度进行测试，各个房间苯的浓度均小于 0.01 mg/m3。同时我们可以看到，即便苯浓度最高的次卧室，也仅为 0.007 mg/m3，远小于标准限值 0.11 mg/m3，其余房间浓度均小于客厅，按浓度高低排序依次为厨房的 0.005 mg/m3、客厅的 0.003 mg/m3及儿童房的0.002 mg/m3，如图6 所示。

图6 苯浓度

2.5 换气次数分析

在新风开启的工况下，厨房的换气次数为 2.95 次/h，明显高于其他房间的换气次数。在实地调研中我们发现厨房设有通风排风口，故不难理解在此房间有接近 3 次/h的换气次数。其余测试房间的换气次数差别并不大，按换气次数高低排序依次是空间及人员较密集的客厅、兼桌游活动室与一体的书房、主卧室、次卧室、儿童房，其换气次数依次是 0.64 次/h、0.63 次/h、0.57 次/h、0.56 次/h、0.55 次/h，如图7 所示。

图7 换气次数

3 结 语

以虹桥绿郡住宅示范工程为案例，运用满足运营环境的测试仪器和方法，对运营阶段住宅室内的空气质量进行后评估测试研究，形成了一套完善的建筑运营阶段后评估测试技术方法。通过对示范工程项目在建筑运营阶段室内 PM2.5和甲醛、TVOC 等化学污染物浓度的测试，检验房间围护结构的气密性能、新风系统 PM2.5 过滤净化性能以及新风的换气性能。

(1) 在室外 PM2.5 环境为轻度污染的情况下(＞75 μg/m3标准限值)，室内各房间 PM2.5 浓度仍然能保持在一个较低的状态。由此可知，示范工程所采用的新风过滤系统可以有效阻挡室外细颗粒物进入室内；且房间围护结构密闭性较好，可阻挡大部分的室外细颗粒物污染，满足室内环境标准的要求。

(2) 所测试住户室内甲醛浓度不容乐观，主要原因是后期家具的使用与摆放，以摆放有大量家具的客厅最为明显。

(3) 由于示范工程建筑在规划设计阶段 IAQ 预评估设计方法的运用及施工阶段对施工材料的控制，在所测试的房间室内的 TVOC 及苯的浓度状况均处于较低水平。

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TU50

A

1674-814X(2017)01-0045-04

上海市自然科学基金资助项目居住建筑灰霾细颗粒物防控性能研究(14ZR1435600)

2016-09-10

王伊丽，女，工学硕士，主要从事建筑室内环境质量方向研究。现供职于上海市建筑科学研究院。作者通信地址：上海市申富路568号。邮编：201108。