地下车库空气污染物及治理方法研究

郭 鑫 邹惠芬

沈阳建筑大学市政与环境工程学院（110168）

1 地下车库污染物种类及危害

地下车库的建设对工程施工设计文案提出了新的挑战。地下车库的特殊构造使汽车排放及其他的有污染有害物质难以排出。汽车、建材及施工过程排放的有害物质有一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC），氮氧化合物（NOx），挥发性有机物（VOC）、甲醛、其它微小颗粒及由于封闭室外水汽及建筑本身围护结构渗水导致水汽过多相对湿度过大等[1]。以上有害物质超出许可的标准将对人体健康造成严重威胁，由此可见地下车库有良好的通风环境至关重要。

CO对人体健康的危害较大。当CO浓度在空气中的比例小范围增多可导致工作能力及学习效率下降；处于低浓度CO的空间内时间过长，会对身体的神经及心脑血管系统造成不同程度的损害。NOx聚集成雾能见度降低，对人的口鼻及视力造成刺激，在低浓度的NOx空间长时间会损害细支气管的细毛上皮细胞和肺部细胞，可引发肺气肿症状。装修材料是造成室内甲醛污染的主因。甲醛主要对呼吸系统造成伤害，有致癌及致畸作用[2]。VOC是大量室内污染物的统称，对中枢神经系统有造成抑制作用，同时也刺激眼睛、皮肤和呼吸系统。当浓度较高时，可对肝脏和肾脏造成损害。在大量产生VOC的空间并且房间内通风效果较差的情况下，会引发急性中毒，轻者会发生头晕恶心呕吐，重者有可能发生生命危险。微小颗粒吸入后部分滞留在鼻黏膜及咽部极少数进入肺部。据研究，鼻腔能过滤掉3成到5成的颗粒物。但若长期吸入含有该类颗粒物的空气会导致鼻黏膜持续亢进引发肥大性鼻炎。进而引起咽炎、喉炎、气管炎等。地下空间湿度过大会缩小地下建筑中的各类设备的使用寿命，管道表面结露、地面积水，给人员带来安全隐患，在此类环境下人员也会有闷热感，细菌及微生物滋生量增大，使得地下空间卫生条件恶化[3]。

2 地下车库的污染物来源

从目前的调查分析来看，以下几方面是造成室内空气污染及温湿度过大的主要原因:装修及建筑材料产生的污染，室外及建筑本身产生污染物的污染，汽车燃烧产生的污染物物排放进室内产生的污染。

2.1 装建材料的污染

甲醛主要来源于板材，用于室内的胶合板、中密度纤维板、等人造板材，其次是使用人造板材或含甲醛的油漆涂料。以甲醛为重要组成成分的服醛树脂胶多数包含在各类装修材料中，是甲醛污染原因的主要来源。苯系物中含有苯、甲苯、二甲苯等，室内装饰过程中甲苯、二甲苯一般以溶剂或稀释剂存在于油漆、防水材料中。总挥发性有机物（TVOC）包括酮、醚、胺、酸和石油烃化合物，TVOC易挥发性，涂料、隔热材料、等材料是其主要来源。氨污染大部分源自建筑施工中所用混凝土添加剂，在北方地区更常见，为了在冬季施工减小冻裂风险，同时大大增加了凝固速度，将早强剂及高碱混泥土膨胀剂使用其中,胺类物质大量含在其中[4]。

2.2 汽车尾气燃烧产物

汽车产生污染物主要是由于汽车发动机燃烧不均匀产生的。在几种汽车产生的各类污染物中（CO）数量最多，其对人体健康威胁较大，CO的产生主要是汽车在刚启动行驶（≤5 km/h）和低温启动过程中。因而，CO浓度常被作为计算地下停车库的通风量的依据。氮氧化物（NOx）的种类及数量同样很多，其中NO对大气的污染最严重，NO是在燃烧室内高温条件下生成的。污染物中NOx主要来源于汽油机。碳氢化合物（HC）的排放有以下三种,对一般汽车来说，碳氢化合物来自内燃机废气排放、自曲轴箱的泄漏、自燃料系统的蒸发[5]。汽车产生污染物的因素有如下几类:第一类是运行状态，汽车尾气中污染物排放主要是在刚启动行驶阶段（≤5 km/h）和低温启动阶段；第二类是汽车车型，汽车行驶状态不同时，排放污染物的差异也较大，差异类型汽车消耗的油量不同，产生污染物量差别较大；第三环境温度，我国地下车库大多不考虑添加供暖设备，使得车库内温度波动范围较大，研究表明汽车在刚启动行驶（≤5 km/h）和低温启动过程中产生的污染物为的总量的70%~80%，低温启动时的污染物排放量远大于刚启动行驶时的排放量。在不同温度时，汽车的污染物排放量差别很大；第四类是运行时间，车辆进出地下车库的运行时间取决于两个因素，即地下车库的大小和车辆进出地下车库的频率；第五类是工作频率，工作频率的含义是每小时进出地下车库的车辆数与停车位数的比值，车辆工作频率也是地下车库污染负荷的重要因素之一，当车辆进出频率增加时，污染物数量增加通风量也相应增大。

2.3 室外及建筑本身产生的污染

地下车库由室外进入室内的各类污染物及颗粒占比极小，且建筑本身为围护结构及内部人员设备污染物释放量远低于建材产生的量，所以室外及建筑本身造成的污染为由外进入地下室内的水分，导致地下车库湿负荷增加。地下车库湿负荷可分为几个方面：第一类是构造物表面散湿，与地质、岩石完整性、地下水、侧向水压力有关，围护结构的型式，围护结构表面散湿与结构形式有较大关系，围护结构材料渗透系数越小，散湿量就越小，结构越厚，散湿量亦越小，还与防水层的作法等有关系，室内空气参数，室内气温高含湿量大时，相对湿度大，空气自身水蒸气分压力增大时，围护结构散湿量相应变低，当室内气温高，含湿量小时，相对湿度小，则空气自身水蒸气分压力变小；第二类是人体散湿，人体散湿量与建筑内人员数量多少及人员工作状态有关，还与建筑的大小有一定关系；第三类积水(潮湿)地面散湿，建筑内部是否存在敞开水面、地面是否有存水及地下建筑集水坑散湿；第四类是室外引入的热风增加的湿量，由于室内外温差较大，空气所能容纳的水蒸气量不同，导致室外相对湿度较低空气进入地下建筑后相对湿度急剧上升，部分甚至结露析出，使室内湿度增加。

3 各类污染物解决办法

3.1 建筑材料污染的解决办法

建筑材料污染应从源头上加以控制，防治应针对装修工程中的主要污染源，尽可能减少对人体的危害。从板材的选择上应避免使用高胶含量的复合板最好使用原材料加工的板材，此类板材甲醛及TVOC含量小，环保耐用，降低了苯系物的污染。在涂料油漆的选择上最好选择水性涂料应减少溶剂型涂料。油漆尽量选择用有绿色标志的无毒油漆，重点关注苯系物和甲醛的释放量在一定期限内是否满足国家规定的安全标准。施工中混凝土添加剂的使用应注意使用量的大小，以及施工时间，尽量减少冬季施工。

3.2 汽车产生污染物的解决办法

由于汽车产生污染物数量明显增多，为解决此类问题地下车库的通风形式也发生了转变，由此前的风管通风方式发展为无风管道诱导通风、利用热压的地下车库自然通风以及机械与自然通风相融合的多种通风形式。同时规范中规定应按排风量不小于6次/h，送风量不小于5次/h计算通风量。实际应对于不同的地下结构位置和汽车容纳数量及出入数量进行多元化的通风换气次数设计，根据污染物实际排放量来进行通风量的确定，避免由于通风量的不准确和能源的浪费。根据《采暖通风与空调设计规范》规定:地下车库内风管布置方式为上部和下部均布置风口，且宜上部排出1/3的风量，下部排出2/3的风量,新风口宜设置在主要通道上。但实际运行中，车辆的数量是不断变化的，污染物量也是随着不断变化的，所以用此种通风方式能耗过大效果不佳。因此以下几种通风方式较为合理:①定风量控制技术，即根据室内污染物的量对通风量进行计算，得出最大通风量，采用最大通风量来控制汽车产生污染物。②间歇性控制技术，根据出入车库车辆数量在不同时间段来控制风机的开闭。③双档位风机控制技术，依据汽车出入车库的多少，切换风机的档位[6]。④变频控制技术，是根据车库中CO量变化的特点在风机中加入感应系统来调整风机挡位，看其是否满足污染物控制标准。

3.3 室外及建筑本身产生湿度污染的解决方法

由于地下车库较为封闭，且外界温湿度对地下车库影响较小。室外含湿量较大的空气及内结构渗入水分进入地下后使地下车库相对湿度增加。我国工程建设标准及各类规范未对湿度有明确要求，通风系统大多为室内送入室外新风变相增加了地下车库的湿负荷。所以有效的除去室内相对湿度的方法为增设除湿设备。对室内余湿量进行计算后确定除湿机数量，散湿量较大的部位应布置功率效果较好的除湿设备，应根据除湿设备的工况如送风量，送风温度、速度来放置除湿机。应避免将除湿设备放置于有遮挡的部位影响除湿效果，除湿设备应交叉放置消除除湿盲区。根据上述布置方式可合理的消除室内余湿且减少能源及设备费用消耗。