我国民用建筑室内最小通风量研究应用现状

□文/李赵相 刘凤东 王喜元 李桂燕 王冬梅

建筑通风有自然通风、机械通风、全面通风[1～3]。其中，在建筑房间门窗关闭下，依靠风压、热压等作用，通过门窗的自然渗透获得室内外空气交换的自然通风（称自然渗透通风）[1,4]和建筑房间设置集中新风系统的机械通风[2～3]，是改善室内环境和发展建筑节能的重要手段[3～9]。本文从我国标准对建筑通风房间室内新风量（换气次数）的规定及检测方法，建筑通风对室内环境污染和建筑节能的影响，目前建筑房间自然渗透通风换气次数的现场实测研究现状三个方面对目前我国民用建筑室内最小通风量的研究应用现状进行阐述和探讨并针对性提出了进一步研究应用的建议。

1 国内关于通风的规定

1.1 标准规范

建筑房间室内通风评价工作在我国已开展近20 a，目前在建筑设计规范、建筑节能通风设计规范、室内空气质量标准、建筑新风系统工程规程等标准中对建筑房间室内通风项目作出了具体的规定，同时GB 50411—2007《建筑节能工程施工质量验收规范》中民用建筑通风与空调系统风量的验收规定，一定程度上保证了公共建筑房间室内最小通风量的要求。目前对建筑室内通风项目作出具体规定的相关标准有GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》、GB 50099—2011《中小学校设计规范》、GB/T 18883—2002《室内空气质量标准》、JGJ/T 309—2013《建筑通风效果测试与评价标准》、CECS 439：2016《民用建筑新风系统工程技术规程》等。我国建筑设计规范、建筑节能通风设计规范等标准中对民用建筑房间室内最小通风量的规定较为统一，见表1-表4。同时CECS 439：2016对公共建筑房间室内采用新风系统最小通风的新风量性能，做出了进一步明确规定，见表5。而GB/T 18883—2002以门闭关窗12 h检测室内CO2浓度值≤0.10%，新风量≮30 m3（/h·人）作为民用建筑房间通风评价要求。

表1 住宅建筑最小室内换气次数

表2 医院最小室内换气次数 次/h

表3 非高密度人群公共建筑主要房间最小新风量m3/（h·人）

表5 新风系统公共建筑室内最小新风量m3/（h·人）

续表5m3/（h·人）

我国住宅建筑节能设计标准从两方面考虑，提出了住宅计算夏季冷负荷和冬季热负荷或选用空调设备时，室内通风换气次数的规定：一是以人体卫生角度考虑，保证室内卫生的条件；二是遵守我国建筑节能要求，保证建筑室内热环境质量的前提下，为降低使用过程中的能源消耗目的。目前我国住宅建筑节能设计相关的标准有JGJ 26—2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》、JGJ 134—2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、JGJ 75—2012《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》、建筑工程行业标准《温和地区居住建筑节能设计标准（征求意见稿）》等。其中，除严寒和寒冷地区规定计算换气次数取0.5次/h外，其他地区规定计算换气次数均取1.0次/h；此外，GB 50096—2011《住宅设计规范》中规定无集中新风供应系统的住宅计算时，室内通风换气次数取1.0次/h。目前我国各气候区住宅建筑节能设计标准中室内通风换气次数的要求，均符合大部分国家标准中室内通风换气次数下限0.5次/h的规定[5,8]，但是目前我国对未设置集中新风供应系统的住宅建筑，未提出室内最小换气次数（新风量）具体的验收规定。

1.2 检测标准

GB/T18204.1—2013《公共场所卫生检验方法第1部分：物理因素》、JGJ/T 309—2013《建筑通风效果测试与评价标准》、JGJ/T177—2009《公共建筑节能检测标准》是目前我国测试建筑室内通风换气次数、新风量性能的主要标准，也是进行建筑房间通风检测的主要依据。GB/T18204.1—2013和JGJ/T309—2013均规定了示踪气体衰减法检测建筑房间室内换气次数性能的仪器及材料要求、示踪气体释放及混合、换气次数测试及计算等内容，其中JGJ/T309—2013从检测层及布点方式上对检测布点布置进行了细化规定。

针对设置集中新风系统的建筑房间室内新风量测试，GB/T18204.1—2013从仪器要求、测点要求方面对皮托管法或风速计法测试及计算作出规定；JGJ/T 309—2013从测点要求、测试及计算等方面，对通过测量风管风速计算风量法得到室内新风量作出了规定，而JGJ/T 177—2009从相同的方面对风量检测作出了规定，同时JGJ/T 309—2013从设备要求、测试方面通过风量罩法测室内新风量作出规定。

目前标准对设置集中新风系统的建筑房间室内新风量定义并不明确，应结合新风管风量、送风管风量和房间风口进风量评价房间室内新风量[10]。非机械通风且未设置集中新风系统的房间，标准规定室内新风量是通过换气次数与室内容积的乘积计算所得。

2 室内通风的重要性

2.1 通风对室内环境污染物的影响

人平均有超过80%的时间在室内度过，室内环境品质对人体健康至关重要，而建筑通风作为改善室内环境的重要措施之一一直被重视。其中，文献[6]中对民用建筑工程室内通风以及自然通风房间的通风有效开启面积等建筑通风措施从设计方面提出了规定并在验收方面考虑了房间设置集中空调通风对室内环境污染物影响的问题。

1965年，Stoger结合对刨花板甲醛释放特征的研究，最早提出了室内空间甲醛浓度C与通风换气次数n之间的关系

式中：f为刨花板中释放的甲醛浓度；V为空间容积[11]，说明房间通风换气对室内环境污染物浓度的影响较大。

2016年，孙越霞等[12]利用人体呼出CO2为示踪气体，完成了天津市296户居住建筑自然通风新风量的测试研究，发现：住宅夜间上升段新风换气次数第一四分位数0.26次/h、第二四分位数0.44次/h、第三四分位数1.04次/h；白天空无一人下降段新风换气次数第一四分位数0.28次/h、第二四分位数0.59次/h、第三四分位数1.23次/h；自然通风换气次数低的住宅甲醛和TVOC浓度较高；天津市自然通风整体情况比夏热冬冷地区要求的通风换气次数1.0次/h差，需加强对建筑通风的要求。陈建芳等[7]对2001年建成设有活动式家具的47 m2装饰装修办公室进行室内新风量和室内环境污染物的现场测试研究，发现足够的室内新风量是降低室内污染物浓度、改善室内空气质量的有效方法。见表6。

表6 办公房间通风对室内甲醛浓度的影响

在满足人体健康的前提下，0.5次/h多被作为民用建筑房间通风换气次数的下限[5,8,13～15]。P Wargocki等[13]指出建筑通风换气和人体健康存在很强的关联性：建筑通风不足时，易引发病态建筑综合征、炎症和哮喘等疾病和症状；当住宅房间通风换气次数＜0.5次/h时，过敏病情有所增加。LOie等[14]发现居住在房间通风换气次数低（＜0.5次/h）的室内群体患有支气管梗阻的概率，高于居住在房间通风换气次数较高住宅里的群体。陈宇红等[11]采用环境测试舱模拟室内环境研究了民用建筑通风换气次数对室内甲醛浓度的影响，结果表明：通风换气次数对房间内甲醛浓度有重要影响，当换气次数＜0.5次/h时，甲醛浓度维持在比较高的水平，约0.4～0.5 mg/m3；当换气次数＞0.5次/h时，甲醛浓度急剧下降并维持在比较低的水平，约0.1 mg/m3。目前大多数国家建筑房间通风标准中规定的换气次数为0.5次/h[5,8,15]，而张文霞等[5]通过研究指出，我国要求的换气次数为0.45次/h，接近平均水平0.5次/h。故我国平均居住面积下一般房间的住宅建筑通风最小新风换气次数可按0.5次/h作要求，以排除室内污染物，保证人体健康。

2.2 通风对建筑节能的影响

最初以改善室内空气品质和保证室内人员健康舒适为目的，对建筑通风引入的新风量提出要求，但20世纪70年代石油危机出现后，建筑节能又对建筑通风引入的新风量提出限制。应在保证各类建筑室内环境满足人体卫生条件的前提下，对各种建筑节能措施进行评价，考虑对增加新风量所带来的“效益”与引起的“成本”进行有效评估，协调室内环境与建筑节能共同发展的目标[3]。

关闭门窗房间通风换气次数可由外窗气密性等级经过简单换算获得，即换气次数等于外窗单位面积空气渗透量乘以外窗总面积除以房间容积[16]。考虑到换算所得换气次数与建筑房间关闭门窗实际的换气次数差异，故文中对建筑通风新风量对建筑节能的影响不作定量分析。

张孝鼎等[16]以夏热冬冷地区的南京为例，在连续运行工况下，利用DeST软件模拟计算所设建筑模型的全年能耗表明：采暖季、空调季以及过渡季的累计负荷均随通风换气次数的减小渐降低，但过渡季累计冷负荷的变化却随通风换气次数的减小渐升高，同时全年累计负荷的变化与通风换气次数的改变大致呈正线性相关关系。相关文献研究指出：在满足建筑通风新风量要求的前提下，提高外门窗气密性（降低房间通风换气次数）可降低能耗；进一步降低房间通风换气次数，而采用机械通风满足建筑通风要求时，除严寒地区以外，其他地区节能效果不佳，能耗甚至可能更高；同时显示建筑开窗自然通风，可以促进空调节能[9,17]。特别是，丰晓航等[9]综合考虑人体健康需求和建筑节能要求，通过建立住宅外门窗气密性（房间通风换气次数）和通风模式的模型，分析了不同建筑房间通风换气次数和通风模式下建筑的供暖、空调和风机能耗，针对不同气候区提出了适宜的建筑外门窗气密性等级及通风模式。以上研究可说明，在保证人体健康需要的前提下，不同气候区可通过适度提高建筑外门窗气密性等级（降低房间通风换气次数）并从自然通风、机械通风等方式中选择适宜的通风模式，来降低建筑能耗。

3 国内渗透通风现场实测

3.1 影响因素

民用建筑门窗关闭时的渗透通风换气，主要在风压、热压作用下通过门窗的自然渗透获得室内外空气交换[1～2]。经洪燕峰等[1]研究结果显示：门窗关闭时的渗透通风换气次数ACH随室外主风平均风速F的增加而不断升高，ACH=0.0082F3-0.1123F2+0.6899F-0.2392同时受风向的影响，同一建筑单体不同风向下所测同高度房间渗透通风换气次数有差异，而与室内外温差修正系数T呈现关系为ACH=0.000 05T3+0.003 5T2-0.16T+3.45T。陈超等[4]研究结果显示：民用建筑门窗关闭房间渗透通风换气次数直接受室外风速的影响，室外风速分别为 0～0.2、0.3～1.5、1.6～3.3、3.4～5.4、5.5～7.9 m/s时，渗透通风换气次数平均值分别为0.10、0.16、0.22、0.36、0.39次/h；同时受室外风速变化规律的影响，北京市一年四季渗透通风换气次数呈现出变化规律，体现为春季最大0.27～0.29次/h，夏季与秋季次之0.18～0.25次/h，冬季最小0.21～0.23次/h。研究说明民用建筑门窗关闭房间渗透通风换气次数主要受室外主风风速的影响并随风速的增加而不断升高，但由于不同时期我国建筑节能对门窗性能（气密性、抗风压）提出了不同的要求，所以不同时期门窗关闭时房间的渗透通风换气与室外主风风速呈现的关系会存在较大差异。

目前建筑房间自然通风换气测试方法有示踪气体法衰减法、CO2方法等[12,18]，应用最多的方法为示踪气体法衰减法，但其测试结果采用不同数据处理方式会存在差异。王立鑫等[18]将室内外温差、室外风速等影响条件降到最低后，采用CO2示踪气体衰减法测试建筑房间的渗透通风，在考虑人体释放CO2的条件下，对测试结果的四种数据处理方法进行了研究显示：与国标法计算结果相比较时，其他方法计算的换气次数均偏高，特别是稳态法明显高于其他方法，准确性较差，仅可作为快速估算的方法，而非线性回归法和测量间隔较小地差分法计算的换气次数相差不大；对88.8 m3房间国标法测试计算的换气次数为0.57次/h，非线性回归法计算的换气次数为0.86次/h，约2人在房间下非线性回归法计算的换气次数为1.14次/h。

3.2 实测现状

我国民用建筑关闭门窗房间渗透通风的实测数据很少，本文对我国民用建筑关闭门窗房间的渗透通风采用示踪气体法测试的结果进行总结[1,2,4,19～20]，见表7。其中，洪燕峰等[1]对1980—1990年建造的民用建筑，选择了门窗关闭和门关闭窗开0.5 m2二种测试工况条件进行专项现场实测，2种工况条件共获得148个有效数据。

通过表7可知：目前未见对我国近10 a新建民用建筑专项进行关闭门窗房间渗透通风现场实测的研究报道，同时2003年来民用建筑房间渗透通风换气次数结果远远小于无新风供应时换气次数≥1.0次/h的要求，说明近年来我国未设置集中新风供应系统的住宅建筑房间存在渗透通风量不足现象；近年来民用建筑关闭门窗房间渗透通风自然换气次数有所降低，说明随着我国不断推进建筑节能工作，提高了对建筑围护结构的要求，特别是门窗气密性不断提高，建筑房间依靠风压、热压自然渗透的通风量减小。但是随着建筑外门窗气密性的提高，目前未见门窗气密性对建筑关闭门窗房间渗透通风换气次数影响关系的试验研究报道，故不能获得目前我国民用建筑关闭门窗房间渗透通风换气次数的情况，也无法提出在建筑外门窗不同气密性下，民用建筑室外风速与门窗关闭房间渗透通风换气次数间的具体关系。

表7 我国民用建筑关闭门窗房间渗透通风换气次数实测情况

4 建筑最小通风进一步研究应用建议

4.1 民用建筑通风设计标准及验收规范

应制定民用建筑通风设计标准及验收规范。为保证民用建筑房间室内通风要求，可通过优化建筑形体和内部空间的设计，优化自然通风系统的模拟计算，保证通风有效开启面积及外窗开启形式效果最优化，选择采用拔风井等诱导气流的措施，设置建筑通风器及通风道等引导通风措施，加强组织房间室内自然通风，以满足我国民用建筑的自然通风要求。

对目前未设置集中新风供应系统的新建住宅建筑，专项进行关闭门窗房间渗透通风的现场实测调查，以掌握关闭门窗房间渗透通风换气次数的情况；通过代表性的建筑房屋试验研究，建立外门窗气密性等级与建筑关闭门窗房间渗透通风换气次数的关系并在不同外门窗气密性等级下，建立室外风速与门窗关闭房间渗透通风换气次数具体的影响关系，为建筑通风换气次数的应用提供技术支撑。

针对建筑室内环境污染控制，应对设置集中新风系统的建筑房间室内新风量作出明确统一规定，充分考虑新风系统送风中含有新风的比例（新风比），以房间含有新风的总进风量乘以新风比测试计算房间室内新风量[10]。依据GB50411—2007中民用建筑通风与空调系统风量的验收规定，进一步加强我国设置集中新风系统的民用建筑房间室内新风量的验收要求并考虑对未设置集中新风供应系统的住宅建筑以最小渗透通风换气次数（值可取0.5次/h）作出房间室内新风量设计参数的验收要求。

4.2 建筑节能与室内环境发展目标协调

综合考虑人体健康需求和建筑节能要求，对夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区的房间通风换气次数要求可降至0.5次/h，通过建立建筑房间外门窗气密性等级和通风模式的模型，分析不同建筑房间通风换气次数和通风模式下建筑的供暖、空调和风机能耗，同时以外门窗实际的综合传热系数评价对建筑节能的贡献率，针对我国不同气候区提出适宜的建筑房间外门窗气密性等级及通风模式。

5 结语

1）我国对民用建筑房间室内最小通风量提出了较为统一的规定，各气候区住宅建筑节能设计标准也提出了室内通风换气次数的要求，同时建立了建筑房间室内新风量的检测方法。但是目前对设置集中新风系统的建筑房间室内新风量的定义及验收规定不完善，需制定民用建筑通风设计标准及验收规范，以进一步协调明确其验收要求；未设置集中新风供应系统的住宅建筑的验收要求应以最小渗透通风换气次数0.5次/h作为平均居住面积下一般房间室内新风量设计参数。

2）室外主风风速、建筑外门窗气密性等级是影响民用建筑门窗关闭房间渗透通风换气次数的主要因素。房间渗透通风换气次数随主风风速的增加而不断升高，随建筑外门窗气密性等级的提高而降低。目前未见对我国近10 a新建民用建筑专项进行关闭门窗房间渗透通风量（换气次数）现场实测的研究报道，未获得目前我国民用建筑关闭门窗房间渗透通风换气次数的情况，也未能提出在建筑外门窗不同气密性等级下，民用建筑室外风速与门窗关闭房间渗透通风换气次数间的具体影响关系，故无法对我国建筑房间通风换气次数的应用提供技术支撑。

3）未设置集中新风供应系统的住宅建筑存在房间渗透通风量不足现象，应通过采取各种有效措施，加强自然通风，以降低室内污染物浓度、改善室内空气质量。

4）综合考虑人体健康需求和建筑节能要求，针对不同气候区提出了适宜的建筑外门窗气密性等级及通风模式，但未对各气候区房间通风换气次数的要求降至0.5次/h，同时未考虑建筑外门窗气密性等级与房间渗透通风换气次数间实际的关系，应通过进一步研究，再针对我国不同气候区提出适宜的建筑房间外门窗气密性等级及通风模式。