健康住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)營造設計方法探討＊

鄭磊 陳鳳娜 楊旭東

1 深圳市建筑科學研究院股份有限公司

2 清華大學建筑學院

1 背景

1.1 我國住宅室內(nèi)空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

作為人們的主要生活空間，住宅的空氣品質(zhì)直接影響人們的生活，關系到居住者的生理需求和健康需求[1]。隨著人們生活水平的提高，人們對住宅的要求不再是單純地追求美觀和豪華，而是更注重住宅的內(nèi)在品質(zhì)，這使得健康住宅受到越來越多人的關注，而健康的室內(nèi)空氣品質(zhì)則是這當中的重要一環(huán)。

目前我國新裝修住宅普遍出現(xiàn)以甲醛、TVOC（總揮發(fā)性有機物）等有機化學污染物為主的裝修污染問題[2]。《中國室內(nèi)環(huán)境健康研究進展報告》（2012）指出，住宅環(huán)境中甲醛濃度超標率達73.7%，對新裝修時間小于6個月的住宅，甲醛濃度幾乎都超標；剛竣工的新裝修住宅中TVOC一般超標2～3倍，最高超標20～30倍[3]。如何有效控制室內(nèi)污染、保障居住者的健康，成為人們高度關注的社會問題。

1.2 國內(nèi)外健康住宅對室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求

室內(nèi)空氣質(zhì)量要求應基于“人的健康”需求，由于不同人群對污染物暴露的敏感度和承受程度有所差異，滿足合格線的控制要求不一定能滿足住戶的體驗感知和健康需求。例如，兒童由于在室內(nèi)度過的時間比成人更長，單位體重暴露量更大，導致室內(nèi)空氣污染暴露對兒童的健康危害顯著[4]，所以有兒童的住戶對室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求更加嚴格。

《健康住宅評價標準》（T/CECS 462—2017）、《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019）、《健康建筑評價標準》（T/ASC 02—2016）等標準對優(yōu)質(zhì)室內(nèi)空氣質(zhì)量指標的限值是在《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》（GB/T 18883—2002）限值的基礎上，下調(diào)10%～30%。《住宅建筑室內(nèi)裝修污染控制技術標準》（JGJ/T 436—2018）將室內(nèi)空氣質(zhì)量劃分為三級，作為住宅室內(nèi)裝飾裝修工程不同階段對應的空氣質(zhì)量要求，以滿足不同人群對室內(nèi)空氣污染的敏感程度和個體反應差異的環(huán)境健康需求。美國Delos實驗室的WELL標準也在室內(nèi)空氣質(zhì)量方面制定了細則。

2 室內(nèi)空氣品質(zhì)控制理論

現(xiàn)有室內(nèi)空氣污染控制方法包括三種途徑：1）源頭控制是降低室內(nèi)空氣污染的根本方法；2）新風稀釋和合理的組織氣流，增加新風量可以稀釋污染物，從而有效改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，但在室外空氣污染嚴重的情況下，這一作用難以發(fā)揮，甚至會加重室內(nèi)空氣污染；3）空氣凈化器可作為上述兩種控制方法的補充，但一般難以達到全面凈化的效果。

在源頭控制方面，目前定量控制多種污染源組合后的室內(nèi)空氣品質(zhì)仍然是工程難點，為此我們提出了可應用于健康住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)控制的預評價技術。建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量變化是由眾多因素綜合決定的一個復雜過程，影響室內(nèi)空氣污染濃度的因素可以歸為五類：散發(fā)源和吸附匯、時間因素、通風及污染物傳播、空氣凈化、溫濕度。預評價技術是通過耦合相關因素，利用模型復現(xiàn)實際系統(tǒng)中發(fā)生的本質(zhì)過程，從而實現(xiàn)裝修工程室內(nèi)空氣污染物濃度的模擬計算[5]。

3 室內(nèi)裝修工程污染控制設計

3.1 污染控制設計的目的

裝修污染控制設計是在裝修設計階段，以室內(nèi)空氣質(zhì)量控制目標為導向，綜合裝修設計方案、材料特性、通風狀況、裝修進度等要素，對室內(nèi)裝修污染進行定量計算評估，并對污染源頭進行解析，從而制定各類材料尤其是主要材料/家具的污染物釋放率要求，并作為裝修工程實施環(huán)保質(zhì)量控制的設計依據(jù)。

3.2 污染控制設計的方法

根據(jù)污染控制設計的穩(wěn)態(tài)或動態(tài)分析，分為規(guī)定指標法和性能指標法兩種方法。性能指標法是一種對裝修污染進行動態(tài)權衡分析的設計方法，利用模擬軟件工具，耦合室內(nèi)空氣質(zhì)量相關因素，詳細預測工程建成后室內(nèi)環(huán)境的動態(tài)水平，權衡判斷方案的合理性。規(guī)定指標法規(guī)定了材料污染物釋放率等級和用量的對應關系，提供了一種簡易選材配置核算和調(diào)整的方法。

3.3 設計工具

根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量預評價技術開發(fā)了相應的設計工具IndoorPACT，提供不同污染物的動態(tài)濃度模擬。軟件不僅能對已選定材料組合進行室內(nèi)空氣污染物濃度校核，確定是否滿足控制目標；對于尚未確定材料的用戶，軟件基于控制目標反算法，自動配置各類材料污染釋放率指標要求，使裝修方案精確實現(xiàn)控制目標。

軟件可提供不同維度的室內(nèi)空氣質(zhì)量分析，全面評估建筑室內(nèi)可能存在的空氣質(zhì)量問題，并提供可行的解決方案，包括污染物濃度和負荷趨勢、污染源解析（如比例、等效濃度）、材料污染物釋放率控制要求等。

3.4 設計流程

當采用性能指標法進行污染物控制設計時，主要實施步驟包括建立模型、確定設計控制目標、輸入邊界條件，計算分析和優(yōu)化調(diào)整五大環(huán)節(jié)（圖1）。其中，計算邊界條件包括環(huán)境溫濕度、通風、材料污染特性、時間進度等方面。若預期日期的室內(nèi)空氣污染物濃度高于控制目標限值，則進一步進行設計優(yōu)化，調(diào)整的措施包括優(yōu)先選用污染釋放率低的材料、減少污染物釋放率高的材料用量、改進室內(nèi)通風、合理安排項目實施進度和交付時間等。

4 案例分析

4.1 工程概況

該工程為廣東省深圳市某精裝交付商品住戶項目樣板間，項目室內(nèi)環(huán)境污染控制目標為《住宅建筑室內(nèi)裝修污染控制技術標準》（JGJ/T 436-2018）的II級，設計溫度23℃。該樣板間裝修周期為4個月，10月上旬裝修完工，并于12月9日進行現(xiàn)場空氣質(zhì)量檢測（圖2，表1）。

4.2 材料污染散發(fā)特性參數(shù)

材料的污染物釋放特性是決定室內(nèi)污染物濃度水平和變化趨勢的關鍵要素之一。本項目選用的材料通過“氣候箱”法[6]測試和擬合計算得到其污染散發(fā)特性參數(shù)（表2，3）。

表1 案例基本信息匯總表

1 污染控制流程示意圖

2 案例工程典型戶型

3 各房間甲醛濃度趨勢圖

4 主臥各材料甲醛負荷

5 甲醛測試結果與性能指標法驗收時刻計算結果

表2 裝修材料（干材料）污染散發(fā)特性檢測結果

表3 裝修材料（濕材料）污染散發(fā)特性檢測結果

4.3 預測結果

本案例采用性能指標法進行污染物控制設計，模擬分析得出各房間室內(nèi)甲醛濃度動態(tài)變化趨勢（圖3）?？梢钥闯鲈谘b修完工初期，除了客廳，其他功能房間的甲醛濃度均超過控制目標限值0.03mg/m3的要求。隨著時間的推移，各功能房間的甲醛濃度逐漸下降，主臥、次臥、客臥室內(nèi)甲醛濃度下降速率基本一致，在裝修完工5周后室內(nèi)甲醛濃度達到目標限值要求；主臥衣帽間因板材承載率過高且通風較差導致甲醛濃度明顯偏高。其中，主臥甲醛主要來源于木地板和底漆，隨著時間推移，底漆釋放的甲醛快速下降，木地板成為主臥甲醛的主要來源（圖4）。

4.4 計算與實測結果比較

依據(jù)污染物控制設計結果，對裝修工程的實施環(huán)節(jié)進行污染控制。項目完工后室內(nèi)空氣質(zhì)量達到既定控制目標且與設計模擬分析結果相近（圖5），表明該模擬軟件可用于實際工程設計。

5 結語

本文闡述了室內(nèi)空氣中典型污染物濃度設計的新方法、工具、流程，并通過案例說明了如何在健康住宅室內(nèi)裝修設計階段開展污染物濃度控制設計，并論證了該方法的有效性。為確保設計效果的達成，工程后續(xù)選材、采購、施工、驗收等環(huán)節(jié)需要對設計要求進行嚴格執(zhí)行落實，以確保工程室內(nèi)空氣質(zhì)量達到預期目標，保障公眾健康，促進全社會的可持續(xù)發(fā)展。