健康住宅室内空气品质营造设计方法探讨＊

郑磊 陈凤娜 杨旭东

1 深圳市建筑科学研究院股份有限公司

2 清华大学建筑学院

1 背景

1.1 我国住宅室内空气质量现状

作为人们的主要生活空间，住宅的空气品质直接影响人们的生活，关系到居住者的生理需求和健康需求[1]。随着人们生活水平的提高，人们对住宅的要求不再是单纯地追求美观和豪华，而是更注重住宅的内在品质，这使得健康住宅受到越来越多人的关注，而健康的室内空气品质则是这当中的重要一环。

目前我国新装修住宅普遍出现以甲醛、TVOC（总挥发性有机物）等有机化学污染物为主的装修污染问题[2]。《中国室内环境健康研究进展报告》（2012）指出，住宅环境中甲醛浓度超标率达73.7%，对新装修时间小于6个月的住宅，甲醛浓度几乎都超标；刚竣工的新装修住宅中TVOC一般超标2～3倍，最高超标20～30倍[3]。如何有效控制室内污染、保障居住者的健康，成为人们高度关注的社会问题。

1.2 国内外健康住宅对室内空气质量的要求

室内空气质量要求应基于“人的健康”需求，由于不同人群对污染物暴露的敏感度和承受程度有所差异，满足合格线的控制要求不一定能满足住户的体验感知和健康需求。例如，儿童由于在室内度过的时间比成人更长，单位体重暴露量更大，导致室内空气污染暴露对儿童的健康危害显著[4]，所以有儿童的住户对室内空气质量的要求更加严格。

《健康住宅评价标准》（T/CECS 462—2017）、《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）、《健康建筑评价标准》（T/ASC 02—2016）等标准对优质室内空气质量指标的限值是在《室内空气质量标准》（GB/T 18883—2002）限值的基础上，下调10%～30%。《住宅建筑室内装修污染控制技术标准》（JGJ/T 436—2018）将室内空气质量划分为三级，作为住宅室内装饰装修工程不同阶段对应的空气质量要求，以满足不同人群对室内空气污染的敏感程度和个体反应差异的环境健康需求。美国Delos实验室的WELL标准也在室内空气质量方面制定了细则。

2 室内空气品质控制理论

现有室内空气污染控制方法包括三种途径：1）源头控制是降低室内空气污染的根本方法；2）新风稀释和合理的组织气流，增加新风量可以稀释污染物，从而有效改善室内空气质量，但在室外空气污染严重的情况下，这一作用难以发挥，甚至会加重室内空气污染；3）空气净化器可作为上述两种控制方法的补充，但一般难以达到全面净化的效果。

在源头控制方面，目前定量控制多种污染源组合后的室内空气品质仍然是工程难点，为此我们提出了可应用于健康住宅室内空气品质控制的预评价技术。建筑室内空气质量变化是由众多因素综合决定的一个复杂过程，影响室内空气污染浓度的因素可以归为五类：散发源和吸附汇、时间因素、通风及污染物传播、空气净化、温湿度。预评价技术是通过耦合相关因素，利用模型复现实际系统中发生的本质过程，从而实现装修工程室内空气污染物浓度的模拟计算[5]。

3 室内装修工程污染控制设计

3.1 污染控制设计的目的

装修污染控制设计是在装修设计阶段，以室内空气质量控制目标为导向，综合装修设计方案、材料特性、通风状况、装修进度等要素，对室内装修污染进行定量计算评估，并对污染源头进行解析，从而制定各类材料尤其是主要材料/家具的污染物释放率要求，并作为装修工程实施环保质量控制的设计依据。

3.2 污染控制设计的方法

根据污染控制设计的稳态或动态分析，分为规定指标法和性能指标法两种方法。性能指标法是一种对装修污染进行动态权衡分析的设计方法，利用模拟软件工具，耦合室内空气质量相关因素，详细预测工程建成后室内环境的动态水平，权衡判断方案的合理性。规定指标法规定了材料污染物释放率等级和用量的对应关系，提供了一种简易选材配置核算和调整的方法。

3.3 设计工具

根据室内空气质量预评价技术开发了相应的设计工具IndoorPACT，提供不同污染物的动态浓度模拟。软件不仅能对已选定材料组合进行室内空气污染物浓度校核，确定是否满足控制目标；对于尚未确定材料的用户，软件基于控制目标反算法，自动配置各类材料污染释放率指标要求，使装修方案精确实现控制目标。

软件可提供不同维度的室内空气质量分析，全面评估建筑室内可能存在的空气质量问题，并提供可行的解决方案，包括污染物浓度和负荷趋势、污染源解析（如比例、等效浓度）、材料污染物释放率控制要求等。

3.4 设计流程

当采用性能指标法进行污染物控制设计时，主要实施步骤包括建立模型、确定设计控制目标、输入边界条件，计算分析和优化调整五大环节（图1）。其中，计算边界条件包括环境温湿度、通风、材料污染特性、时间进度等方面。若预期日期的室内空气污染物浓度高于控制目标限值，则进一步进行设计优化，调整的措施包括优先选用污染释放率低的材料、减少污染物释放率高的材料用量、改进室内通风、合理安排项目实施进度和交付时间等。

4 案例分析

4.1 工程概况

该工程为广东省深圳市某精装交付商品住户项目样板间，项目室内环境污染控制目标为《住宅建筑室内装修污染控制技术标准》（JGJ/T 436-2018）的II级，设计温度23℃。该样板间装修周期为4个月，10月上旬装修完工，并于12月9日进行现场空气质量检测（图2，表1）。

4.2 材料污染散发特性参数

材料的污染物释放特性是决定室内污染物浓度水平和变化趋势的关键要素之一。本项目选用的材料通过“气候箱”法[6]测试和拟合计算得到其污染散发特性参数（表2，3）。

表1 案例基本信息汇总表

1 污染控制流程示意图

2 案例工程典型户型

3 各房间甲醛浓度趋势图

4 主卧各材料甲醛负荷

5 甲醛测试结果与性能指标法验收时刻计算结果

表2 装修材料（干材料）污染散发特性检测结果

表3 装修材料（湿材料）污染散发特性检测结果

4.3 预测结果

本案例采用性能指标法进行污染物控制设计，模拟分析得出各房间室内甲醛浓度动态变化趋势（图3）。可以看出在装修完工初期，除了客厅，其他功能房间的甲醛浓度均超过控制目标限值0.03mg/m3的要求。随着时间的推移，各功能房间的甲醛浓度逐渐下降，主卧、次卧、客卧室内甲醛浓度下降速率基本一致，在装修完工5周后室内甲醛浓度达到目标限值要求；主卧衣帽间因板材承载率过高且通风较差导致甲醛浓度明显偏高。其中，主卧甲醛主要来源于木地板和底漆，随着时间推移，底漆释放的甲醛快速下降，木地板成为主卧甲醛的主要来源（图4）。

4.4 计算与实测结果比较

依据污染物控制设计结果，对装修工程的实施环节进行污染控制。项目完工后室内空气质量达到既定控制目标且与设计模拟分析结果相近（图5），表明该模拟软件可用于实际工程设计。

5 结语

本文阐述了室内空气中典型污染物浓度设计的新方法、工具、流程，并通过案例说明了如何在健康住宅室内装修设计阶段开展污染物浓度控制设计，并论证了该方法的有效性。为确保设计效果的达成，工程后续选材、采购、施工、验收等环节需要对设计要求进行严格执行落实，以确保工程室内空气质量达到预期目标，保障公众健康，促进全社会的可持续发展。