【華源科普】解析石家莊新風(fēng)系統(tǒng)
一、新風(fēng)的由來及其作用
1、新風(fēng)系統(tǒng)的由來
20世紀(jì)70年代石油危機，使得西方社會加強了對建筑節(jié)能的重視，提高保溫能力，減少自然通風(fēng)換氣量，對建筑能耗提出更低的要求。但從結(jié)果來看，在這些節(jié)能建筑中出現(xiàn)一些以前沒有出現(xiàn)的問題，許多人出現(xiàn)頭暈、記憶力降低、工作效率降低，以及患病率增加。幾年后，答案揭曉，這是因為室內(nèi)外通風(fēng)量不足而產(chǎn)生的，因為這種情況與空調(diào)系統(tǒng)的使用同時存在，因此也稱之為“空調(diào)病”。
要避免“空調(diào)病”，就需要保證建筑的“通風(fēng)量”。一般來講這個數(shù)值與人員多少有關(guān)，或者按人均風(fēng)量來衡量。各國的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，在中國這個數(shù)值定為30m3/(h*人)（《GB50736-2012民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》3.0.6 關(guān)于新風(fēng)量設(shè)計要求）。不同使用情況（辦公、商場、劇場等），不同污染情況（吸煙等）的人均新風(fēng)量也是不一樣的。新風(fēng)系統(tǒng)從公共建筑進入民用住宅，形成了家用新風(fēng)系統(tǒng)。
2、新風(fēng)系統(tǒng)的意義
雖然新風(fēng)的概念不是很明確，但是大家對新風(fēng)系統(tǒng)的理解還是基本一致的，就是能降低室內(nèi)污染濃度，改進室內(nèi)空氣質(zhì)量的通風(fēng)系統(tǒng)。
由于空氣污染物種類多，新風(fēng)系統(tǒng)的原則是：降低一種污染物的代價不能是使另外一種污染物濃度不可控制的增加，超過健康標(biāo)準(zhǔn)要求。
新風(fēng)系統(tǒng)的核心是保障室內(nèi)空氣質(zhì)量水平，使空氣有利居住者的健康。
值得指出的是新風(fēng)并不是一個有嚴(yán)格技術(shù)規(guī)定的名詞，在國外稱為室外空氣，由于西方國家室外空氣質(zhì)量往往較高，因此室外空氣可以看成是“好空氣”或“新風(fēng)”，但在中國大多數(shù)城市，由于室外PM2.5和其他污染嚴(yán)重，不能把室外空氣當(dāng)做“好空氣”。準(zhǔn)確的說法是使用室內(nèi)空氣質(zhì)量指標(biāo)，作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。
3、室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的意義：通過室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生學(xué)的研究，提出室內(nèi)污染濃度限值水平和標(biāo)準(zhǔn)測試方法，從而保障室內(nèi)人員的健康。
國家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18883-2002）數(shù)據(jù)來源主要有二個：參照國際標(biāo)準(zhǔn)和室外空氣標(biāo)準(zhǔn)。由于人類生活在室內(nèi)的時間占了生命的大多數(shù)時間，而時間最長是住宅，室內(nèi)空氣質(zhì)量對生活質(zhì)量的影響及其重要。
國家標(biāo)準(zhǔn)是全國范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求，強制性標(biāo)準(zhǔn)由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局執(zhí)法強制執(zhí)行，而推薦性國標(biāo)由各方同意納入合同中，成為必須共同遵守的技術(shù)依據(jù)，具有法律上的約束性。（由于上述標(biāo)準(zhǔn)未將PM2.5濃度列入，新風(fēng)廠家以室外空氣標(biāo)準(zhǔn)的濃度作為指標(biāo)。以二級指數(shù)75μg/m3作為達標(biāo)指標(biāo)。）
4、新風(fēng)系統(tǒng)的作用
目前所提的新風(fēng)，一般是指新風(fēng)系統(tǒng)對室內(nèi)進行有效的換氣，過濾空氣，提高空氣品質(zhì)，達到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并能降低空調(diào)的能耗，附加一些如其它讓人體感覺到舒適的功能。
二、顆粒物對人體健康的影響
三、新風(fēng)量的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與計算
自然通風(fēng)的通風(fēng)量不穩(wěn)定，當(dāng)室外刮風(fēng)和室內(nèi)外溫差較大時，通風(fēng)量增加。反之減少。當(dāng)自然通風(fēng)匱乏時，室內(nèi)污染濃度會超過標(biāo)準(zhǔn)要求。此時需要使用機械通風(fēng)來增加通風(fēng)量。
1、住宅新風(fēng)量取決于兩個因素，一是按人數(shù)，一是按室內(nèi)污染源（主要是裝修污染）。
（1）按人計算的新風(fēng)量：按人數(shù)計算的新風(fēng)量屬新風(fēng)量下限，需要必須保證。要保證室內(nèi)CO2濃度低于1000ppm，則需要保證30m3/h*人（取值《GB/T18883－2002)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》)的新風(fēng)量。
對于人數(shù)不恒定的房間（如會議室），取平均使用人數(shù)。平均使用人數(shù)一般不少于限定人數(shù)的50%。
按人數(shù)計算新風(fēng)量時有一個要解決的問題，就是整套房子滿足還是每個房間都要滿足。前者的情況是假設(shè)各個房間之間存在連通，二氧化碳等會達到整套房間內(nèi)的平衡；后者則假設(shè)各個房間單獨存在，相互之間沒有影響。一般使用前一種假設(shè)，在各個房間之間使用透風(fēng)槽，并采用集中回風(fēng)。而后一種假設(shè)，則是每個房間單獨送風(fēng)回風(fēng)。
（2）按污染量計算：當(dāng)房間內(nèi)有有散發(fā)污染的建材時，必須有相當(dāng)量的新風(fēng)排出污染，以保證室內(nèi)空氣達標(biāo)。
（3）按國家室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，每1m3/h的新風(fēng)可以排除0.1mg/h的甲醛，相當(dāng)于0.8m2 E1級木板產(chǎn)生的污染，或5m2 E0級木板產(chǎn)生的污染。
2、室內(nèi)空氣品質(zhì)影響主要因素：
（1）建材和家具環(huán)保（含有害揮發(fā)物）情況 ；
（2）新風(fēng)換氣量大小 ；
（3）室內(nèi)溫度和濕度條件 ；
（4）室外氣象情況（溫度、風(fēng)力等）
3、設(shè)計計算原則：
（1）在人停留時間超過3小時的房間要保證新風(fēng)量30m3/h*P，住宅內(nèi)，是指臥室，無論大小，應(yīng)該：主臥室≥50m3/h；其他臥室≥30m3/h。
（2）人不停留的區(qū)域可以不考慮新風(fēng)量，如樓梯間、門廳等。
（3）局部通風(fēng)的區(qū)域，如廚房、衛(wèi)生間、設(shè)備間、洗衣間的通風(fēng)單獨計算，不在新風(fēng)范圍。
根據(jù)上述原則，確定新風(fēng)面積，根據(jù)換氣次數(shù)和新風(fēng)需求量確定每個房間的需要新風(fēng)。
三、新風(fēng)類型
1、全熱交換新風(fēng)系統(tǒng)
全熱交換新風(fēng)系統(tǒng)是基于雙向流新風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進的一種具有熱回收功能的送排風(fēng)系統(tǒng)。它的工作原理和雙向流相同，不同的是送風(fēng)和排風(fēng)由一臺主機完成，而且主機內(nèi)部加了一個熱交換模塊，可快速吸熱和放熱，保證了與空氣之間充分的熱交換。排出室外的空氣和送進室內(nèi)的新風(fēng)在這個全熱交換裝置里進行換熱，從而達到回收冷量、熱量的目的，節(jié)約了空調(diào)能源，在改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的基礎(chǔ)上，盡量減少對室內(nèi)溫度的影響。
2、地送風(fēng)系統(tǒng)
由于二氧化碳比空氣重，因此越接近地面含氧量越低，從節(jié)能方面來考慮，將新風(fēng)系統(tǒng)安裝在地面會得到更好的通風(fēng)效果。從地板或墻底部送風(fēng)口或上送風(fēng)口所送冷風(fēng)在地板表面上擴散開來，形成有組織的氣流組織；并且在熱源周圍形成浮力尾流帶走熱量。由于風(fēng)速較低，氣流組織紊動平緩，沒有大的渦流，因而室內(nèi)工作區(qū)空氣溫度在水平方向上比較一致，而在垂直方向上分層，層高越大，這種現(xiàn)象越明顯。由熱源產(chǎn)生向上的尾流不僅可以帶走熱負(fù)荷，也將污濁的空氣從工作區(qū)帶到室內(nèi)上方，由設(shè)在頂部的排風(fēng)口排出。底部風(fēng)口送出的新風(fēng)，余熱及污染物在浮力及氣流組織的驅(qū)動力作用下向上運動，所以地送風(fēng)新風(fēng)系統(tǒng)能在室內(nèi)工作區(qū)提供良好的空氣品質(zhì)。
地送風(fēng)雖然有一定的優(yōu)點，但也有其一定的適用條件。一般適用于污染源與發(fā)熱源相關(guān)的場所，且層高不低于2.5m，此時污濁空氣才易于被浮力尾流帶走;對房間的設(shè)計冷負(fù)荷也有一個上限，目前的研究表明，如果有足夠的空間來大型送風(fēng)散流裝置的話，房間冷負(fù)荷可達120w/㎡，房間冷負(fù)荷過大，置換通風(fēng)的動力能耗將顯著加大，經(jīng)濟性下降；另外地送風(fēng)裝置占地、占空間的矛盾也更為突出。
3、正、負(fù)壓式新風(fēng)系統(tǒng)
（1）負(fù)壓式新風(fēng)系統(tǒng)，工作原理：室內(nèi)污濁空氣從衛(wèi)生間、廚房等區(qū)域排出室外；新鮮空氣從墻體縫隙間進入。負(fù)壓式新風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，管道少，造價低，目前應(yīng)用較為廣泛。
（2）正壓式新風(fēng)系統(tǒng)，工作原理：在室內(nèi)中心區(qū)域產(chǎn)生空氣正壓區(qū),持續(xù)不斷地向室內(nèi)送含氧量高的新鮮空氣,從而將污染的空氣從建筑四周擠壓出去,形成空氣置換。（此式為概念性系統(tǒng)）
由此可見，根據(jù)新風(fēng)系統(tǒng)安裝環(huán)境的不同，選用的新風(fēng)系統(tǒng)也會有些差異，只有選擇適合自家的新風(fēng)系統(tǒng)，才能達到用戶期待的交換空氣效果。
四、新風(fēng)系統(tǒng)效果評價方式
1、新風(fēng)風(fēng)量測量
新風(fēng)風(fēng)量測量分為兩種，一種是實際風(fēng)量，也就是測量風(fēng)口處的風(fēng)量；一種是測量效果計算“有效風(fēng)量”。后者小于前者，兩者之間的比值為效率。
如果新風(fēng)系統(tǒng)按空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)（也就是新風(fēng)量）則需要測試實際風(fēng)量，而如果按空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的話，則按后者測試。“有效風(fēng)量”不是測實際的風(fēng)量，而是測量污染物濃度變化速度，進而推導(dǎo)出“有效換氣次數(shù)”，乘以實際體積，得到“有效風(fēng)量”。
2、室內(nèi)空氣質(zhì)量測量
空氣質(zhì)量的測量分為兩個參數(shù)：一是可達到的低（平衡）濃度，二是達到低濃度需要的時間。
按不變的條件測試污染變化濃度，發(fā)現(xiàn)濃度速度變化呈現(xiàn)先先高后低的情況，當(dāng)時間長到一定程度后，濃度隨時間變化越來越小。這時測到的濃度就是低（平衡）濃度，這個時間與換氣次數(shù)相關(guān)，一般可認(rèn)為等于3/n（n為換氣次數(shù)，h-1）。
對應(yīng)市內(nèi)釋放量不變的污染源，不同的新風(fēng)量（換氣次數(shù)）對用不同的低（平衡）濃度，其值等于M/G，其中M為每小時釋放污染物量（mg/(m3*h)），G為通風(fēng)換氣量m3/h。
可以根據(jù)測試中得到的變化情況，對實際污染源、建筑自然通風(fēng)、機械通風(fēng)情況進行判斷，爭取制定適合用戶的運行策略，達到健康、舒適、節(jié)能的效果。
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