王文渊

摘 要 文章基于目前公共建筑室内PM2.5污染迫切改善的前提下，对PM2.5研究的背景、室内外PM2.5污染源及相关性、中央空调风系统对室内PM2.5影响的研究进行阐述。从改善建筑气密性及中央空调通风条件、中央空调通风系统清洗、中央空调机组加装静电除尘装置、中央空调系统加装中高效过滤器等方面给出了中央空调系统建筑室内PM2.5控制方法，旨在为采用中央空调系统的公共建筑室内PM2.5污染治理提供研究思路。

关键词 中央空调系统；公共建筑；PM2.5；空气净化

中图分类号 TU834 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）207-0125-03

1 研究背景

1.1 研究背景和意义

根据2016年《中国环境状况公报》，2016年我国338城市中发生重度污染2 464天次、严重污染784天次，以PM2.5为首要污染物的天数占重度及以上污染天数的80.3%。国外学者研究发现，病态建筑综合征（SBS）的一个重要因素是室内颗粒物。人类活动80%是在室内。开展公共建筑室内PM2.5污染研究，特别是针对采用中央空调系统的公共建筑，对保障人体健康有着重大意义。

1.2 PM2.5对健康的影响

《2010年全球疾病负担评估》研究报告表明，细颗粒物（PM2.5）形式的室外空气污染居全球20个首要致死风险因子第九位，在我国首要致死风险因子中排第四。1982-1998年，美国癌症协会（ACS）通过对近50万名成人的研究，研究范围覆盖全美50个州、151个大中城市，结果表明，PM2.5每增加10μg/m3可使总死亡率、心血管疾病死亡率以及肺癌死亡率分别增高4%、6%以及8%。颗粒物对人类健康，特别是心血管健康、呼吸系统健康等，有着重要影响，致病机理有待于进一步的研究。

1.3 国内外PM2.5控制法规和标准

目前，我国及世界主要国家、世界卫生组织已经制定了PM2.5控制法规和标准，部分标准见表1。

2 室内PM2.5污染研究现状

2.1 室内PM2.5污染源

目前，關于建筑物室内PM2.5源解析方法大多数通过大气颗粒物源解析技术进行，较为成熟的源解析方法主要有：正矩阵因子分析法、化学质量平衡法以及主成分分析法。室内PM2.5污染源由室内来源和室外来源组成。

PM2.5室内来源主要由人员活动、室内污染物产生。细微颗粒物与人员活动有密切的关系。Austen研究发现，人静止状态下PM2.5颗粒的发生率约为1×105个，步行或者运动产生更多的PM2.5颗粒。沉积在地面或者室内物品外表面的颗粒会因人的活动再次悬浮到空气中。Congrong He通过对人为室内清洁等活动所产生的PM2.5颗粒研究，发现室内清扫产生的PM2.5速率为0.04mg/min～0.07mg/min。香烟产生的烟雾是建筑室内空气中PM2.5主要来源。徐春雨等通过对重庆市不同公共建筑PM2.5浓度影响因素研究，表明吸烟密度是影响室内PM2.5的重要因素，这一结论与国内外其他研究相吻合。

PM2.5室外来源一般通过机械通风系统或者建筑围护结构传入。

2.2 室内外PM2.5浓度相关性

室内外颗粒物的关系和来源分析方法主要有I/ O比分析以及线性回归分析。经过对多个室内建筑的研究，PTEAM认为无明显室内污染源时，室内PM2.5浓度的60%～70%来自室外。Nakorn和VS等通过对自然通风条件下室内外PM2.5浓度实测，发现室内外PM2.5浓度有相同的时变规律；郑杰等研究非自然通风条件夏季重庆某办公建筑中室内外PM2.5浓度比发现，建筑室内外PM2.5浓度的相关性受到建筑内空调形式的影响。

2.3 中央空调风系统对室内PM2.5影响

中央空调系统适用于面积大、房间集中的场所，广泛应用于商场、办公楼、博物馆、医院等公共建筑。大多数公共建筑室内没有安装空气净化装置。美国环保局以及丹麦技术大学对美国和欧洲部分中央空调系统进行研究，表明中央空调系统中通风系统产生的主要污染物（可悬浮颗粒物以及微生物）占室内空气污染物的42%～53%。

我国国家标准《室内空气质量》GB/T 18883-2002规定，新风量应不小于30m3（h·人）。中央空调系统中，新风机组加装粗中效净化器并不能有效控制进入室内的PM2.5污染物。室外空气PM2.5严重污染的情况下，加大新风量会使室内PM2.5浓度大幅升高；但是减小新风量，会使室内工作人员有空气不新鲜的感觉，产生疲劳、注意力不集中的后果，严重时会引发相关性疾病。室外空气质量优良时，新风量越大，室内PM2.5污染物就能得到越大的稀释，改变室内环境质量。

3 中央空调系统建筑室内PM2.5控制方法

中央空调系统建筑室内PM2.5控制主要有改善建筑气密性及通风条件、中央空调通风系统清洗、中央空调机组加装静电除尘装置、中央空调系统加装中高效过滤器等方法。

3.1 改善建筑气密性及中央空调通风条件

良好的建筑气密性大大降低室外空气渗透能力，最大限度减少室外PM2.5进入室内的数量，同时也是建筑节能控制的重要指标。清华大学建筑学院研究结果表明，室外进入室内的颗粒物主要是颗粒小、毒性大的颗粒，颗粒物粒径大小与建筑物的气密性、通风换气频率有关。

建筑通风应在室内形成良好的气流组织，通过中央空调新风控制，将新鲜空气按需送到人员需求区，同时及时将室内污染物排除，提高室内空气质量。不同的通风形式有不同的气流组织形式，应根据不同区域、不同季节，采取不同的中央空调新风控制模式。

3.2 中央空调通风系统清洗

中央空调通风系统洁净程度对室内空气质量有很大影响。根据2004年卫生部对我国60多个城市公共建筑中央空调系统调查结果，所调查的公共建筑空调风管内积尘量超过20g/m3，最高积尘量超过468g/m3。中央空调通风系统运行一段时间后，过滤器、过滤网、管道上会积聚灰尘，过滤效率下降，影响正常使用，需要定期进行过滤网、管道、过滤器的清洗或者更换。中央空调设备需要有专门的技术人员进行操作，根据天气污染状况，定期、及时的调整风道清洗、过滤网清洗及更换次数。

3.3 中央空调机组加装静电除尘装置

静电除尘系统是基于静电吸附原理研发的除尘设备。中央空调机组加静电除尘装置后净化除尘效率可达90%以上，同时有良好的除菌及除有害气体的作用。缺点主要有：一次投资较大、设备稳定性有待进一步提高。静电除尘系统在运行过程中会产生臭氧。国家标准《空气过滤器》GB/T 14295-2008规定：试验环境条件下，额定风量下，静电过滤器臭氧发生浓度需低于0.16mg/m3。有研究表明，在小风量条件下，使用静电除尘系统，中央空调出风口产生的臭氧浓度可能超标。通过在静电除尘系统后加装活性炭纤维层等措施，可以使出口风量臭氧浓度满足国家标准。

中国建筑科学研究院科研楼PM2.5污染治理工程，针对建筑物中央空调系统通风量大、新风含尘量高的特点，在粗效过滤器的基础上加入静电除尘措施进行PM2.5治理。在设备运行过程中，将PM2.5浓度检测与控制划分为：日常检测、定期普查与运行管理3个层次，将室内空气治理纳入到运营管理中，同时加强对静电除尘净化器的清洗工作。重污染天气时，PM2.5综合去除率约为86%；严重污染天气时，PM2.5綜合去除率略有下降。

3.4 中央空调系统加装中高效过滤器

空气过滤器结构简单、使用方便，初期成本低，无污染气体产生；缺点有：不能重复使用，需定期更换过滤器；风道阻力较高，机组更加耗电能。

根据我国空气过滤器标准，按照性能划分，空气过滤器分为粗效、中效、中高效以及亚高效过滤器类型，高效过滤器分为A、B、C三种类型，超高效过滤器分为D、E、F三种类型。目前，大多数公共建筑室内安装的初效过滤器对PM2.5控制较为乏力。曹国庆等通过对公共建筑室内PM2.5污染控制研究，给出了空调过滤器选型的方法：风机盘管加新风系统，风机盘管上不布置过滤器时，新风过滤器级别应不低于F8；无新风的风机盘管系统，风机盘管上应布置不低于M6级别过滤器；无回风过滤器的中央空调系统，新风过滤器应布置不低于G4级别过滤器，主过滤器应布置不低于F7级别过滤器。

国家博物馆PM2.5污染治理工程，根据博物馆建筑类型的特点，调研市场上较为成熟的6种PM2.5治理方案，确定PM2.5治理方案为：初效加高效板式过滤器对中央空调风系统颗粒物进行过滤。同时，提高室外空气进入展厅所经过的通道的清洗力度、及时修复漏风过滤网、定期更换过滤网等措施加强对设备的管理维护。当国家博物馆室外空气PM2.5污染达到严重污染以上时，室内展厅空气质量仍能满足国家空气质量标准；公共区域由于空气对流、空间较大等原因部分区域仍存在PM2.5污染超标问题。

4 研究展望

公共建筑室内PM2.5污染控制及治理工程，应根据建筑物特点，综合考虑建筑物室内空气质量、建筑节能、噪声污染、设备投资等，采用多种PM2.5控制方法，使得治理PM2.5污染性价比较高、治理效果较好。针对目前采用中央空调系统的公共建筑室内PM2.5研究与控制现状，作者提出以下几点展望。

1）不同功能和类型公共建筑物室内新风气流组织及室内PM2.5颗粒成分仍有进一步研究空间。

2）新型空气过滤材料、技术的出现，应尽快应用于PM2.5研究与控制上，进一步提高建筑物空调通风系统中空气过滤装置的安全性和可靠性。

参考文献

[1]赵力.建筑室内PM2.5污染控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[2]曹国庆，谢慧，赵申.公共建筑室内PM2.5污染控制策略研究[J].建筑科学，2015，31（4）：40-44.

[3]李静玲.室内环境监测与污染控制[M].北京：北京大学出版社，2012.

[4]朱梅.基于PM2.5浓度标准的室内环境控制方法的研究[D].武汉：武汉科技大学，2014.