第二章建筑外环境

1第三章建筑空气环境清华大学建筑学院建筑技术科学系2003年2为什么要研究建筑的空气环境?人们约有80％以上的时间是在室内度过的。很少有人对不清洁的空气所导致的深远影响有所认识，而对这一问题缺乏应有的重视却对人类的寿命产生如此严重的影响。Hood1944年3SBS－SickBuildingSyndrome病态建筑综合症：现代都市病症状头痛、恶心疲乏，萎靡不振粘膜有刺激感（眼红、流泪、咽干等）易感冒患哮喘或其它呼吸道疾病BRI：建筑关联病4SBS－SickBuildingSyndrome病态建筑综合症：现代都市病室内空气环境是人们接触最频繁的环境室内污染物增多：燃料消耗量、化工产品品种、建筑材料品种增多为了减少空调采暖能耗，建筑物密闭程度增加5(1)NIOSH的调查(2)WHC的调查问题种类数量(%)数量(%)新风量不足2525271052内部污染物771616512外部污染物48101259建筑材料204272微生物污染26560.4无IAQ问题611232924(1)NIOSH(美国国立劳动安全卫生研究所)1987年发表的对484所办公建筑物的调查结果(2)WHC(加拿大卫生和福利机构)1990年发表的对1362所办公建筑物的调查结果6空气污染的评价指标阈值纯客观指标阈值的种类时间的加权平均阈值：8h工作日或35h工作周加权平均浓度，在该浓度下日复一日停留的人员几乎均无有害影响。使用最广泛的阈值。短期暴露极限阈值：15分钟暴露无害。最高极限阈值：瞬间暴露无害。时间的加权平均阈值确定的困难污染物对人体的长期影响难以确定。多种有害物的共同作用难以确定。7空气污染的评价指标室内空气品质（IAQIndoorAirQuality)丹麦工业大学P.O.Fanger的定义(1989)：品质反映了人们要求的程度，如果人们对空气满意，就是高品质；反之，就是低品质。从纯主观感受出发。ASHRAE62-1989的良好IAQ定义：空气中没有已知的污染物达到公认的权威机构所确定的有害浓度指标，并且处于这种空气中的绝大多数人（≥80％）对此没有表示不满意主观感受与客观评价结合。8空气污染的评价指标ASHRAEStandard62-1989R的定义AcceptableIndoorAirQuality：空调空间中绝大多数人没有对室内空气表示不满意，并且空气中没有已知的污染物达到了可能对人体产生严重健康威胁的浓度。反映了主观和客观的结合，ASHRAEStandard62-1999给予了继承。AcceptablePerceivedIndoorAirQuality:感觉上可以接收的IAQ，应该是必要条件而不是充分条件，62-1999中未出现。9空气污染的评价指标室内空气品质的评价方法方法1：测量室内污染物浓度客观评价方法2：居住者问卷调查主观评价问题：用什么作为代表性的污染物？(测什么？)主观评价结果往往与客观评价结果矛盾：客观测量值远远低于控制标准，但主观感觉不好客观测量值可能有些问题，但主观感觉并不差人们感觉不舒服的原因很多，不知道哪些是IAQ的问题（热环境、颜色、照度、工作压力等也有影响）。10空气污染的评价指标室内环境品质(IEQIndoorEnvironmentQuality)大量研究证明，引起病态建筑综合症的并非某一种室内污染物的单独作用，也并非完全由室内空气中的污染物所致，而是多种因素的综合作用。室内空气品质、舒适度、噪声、照明、社会心理压力、工作压力、工作区背景等因素对室内人员生理和心理上的单独和综合的作用。11空气污染的评价指标IAQ的标准：规定了室内污染物浓度的上限值。我国：有商用建筑的空气品质卫生标准（公共场所卫生标准），和2002年新颁布的民用建筑的空气品质标准。芬兰：公寓建筑的室内气候标准。特点：除污染物浓度外，均考虑了温湿度、风速、噪声、照明等影响，相当于反映了部分IEQ水平。12污染物Ⅰ类民用建筑工程Ⅱ类民用建筑工程氡（Bq/m3）≤100≤200甲醛（mg/m3）≤0.08≤0.12苯（mg/m3）≤0.09≤0.09氨（mg/m3）≤0.2≤0.5TVOC（mg/m3）≤0.5≤0.6民用建筑工程室内环境污染控制规范民用建筑工程室内环境指标Ⅰ类民用建筑工程：住宅、宿舍、医院病房、老年建筑、幼儿园、学校教室等建筑工程；II类民用建筑工程：旅店、办公楼、文化娱乐场所、书店、图书馆、展览馆、体育馆、商场(店)、公共交通工具等候室、医院候诊室、饭馆、理发店等公共建筑工程。13空气污染的评价指标气味人们往往根据气味评判空气质量鼻子的特征比任何测量仪表都灵敏嗅觉有时间适应性：难以定量个体有差异，难以作为客观标准鼻子的灵敏度随空气的温湿度改变P.O.Fanger的研究结论为：IAQ随空气焓值的降低而提高。14鼻子感觉的生理基础嗅觉温觉化学感觉15温湿度和IAQ满意度的关系16C.P.Yaglon制定的臭气强度指标臭气强度指数定义说明0无完全感觉不出1/2可感觉临界值极微，经训练的人才嗅得出1明确一般人可感觉出，无不适感2中稍有不适3强不快感4很强强烈的不快感5极强令人作呕一般控制在2级一下17根据国家环保局的统一规定，中国空气质量划分为5级评价客观级别综合指数I说明I0~0.49清洁，适宜人类生活II0.5~0.99未污染，污染物不超标，人类生活正常III1.0~1.49轻污染，至少有1个指标超标，敏感者受害。IV1.50~1.99中污染，2－3个指标超标，人群健康明显受害，敏感者受害严重。V2.00重污染。3－4个指标超标，人群健康明显受害，敏感者可能死亡。181998年全国主要城市空气污染算术叠加指数（年均值）niiRP1SO2，氢氧化物，悬浮颗粒物19用大气质量指数法进行IAQ客观评价（《中国生态住宅技术评估手册》建议，2001）污染物分指数算术叠加指数综合指数污染物衡量标准iiSCRniinRnRRRI121)1)(,,(max实测浓度标准上限niiRP120污染物衡量标准气体污染物浓度：体积浓度(ppm)、质量浓度(mg/m3)、放射性气体浓度(Bq/m3)放射性比活度specificactivity：某种材料单位质量的某种放射性核素的活度，Bq/kg。悬浮颗粒物质量浓度：mg／m3计数浓度：粒／cm3微生物撞击法：菌落形成单位（CFU）/m3沉降法：个（菌落）/皿21正常大气组分常量组分符号含量(ppm)氮气N2780840.00氧气O2209460.00氩气Ar9340.00氖气Ne18.18氦气He5.14氪气Kr1.14氢气H20.5022室内空气污染物的来源之一：室外来源大气的易变量组分符号含量(ppm)水蒸气H2O130000二氧化碳CO2350甲烷CH41.67一氧化碳CO0.19臭氧O30.04氨气NH30.004二氧化氮NO20.001二氧化硫SO20.001一氧化氮NO0.000523室内空气污染物的来源之一：室外来源燃料的燃烧、交通工具、工业企业、城市垃圾等造成的：NOx、SOx、H2S、悬浮颗粒物、烟雾等地层放射性污染被污染的水24室内空气污染物的来源之二：室内来源生产工艺工程：有机溶剂的蒸汽、燃烧产生的有毒气体、刺激性气体、生产性粉尘等家电的电磁辐射设计或管理不良的HVAC系统以及………25生活中的燃烧过程：炊事、吸烟等26装修材料、日化产品27微生物28室内污染物的来源29CO2：新陈代谢气味：汗液蒸发、呼吸、有机物排泄、微生物分解、氨气等衣服上的灰尘、细菌烟草的烟气：VOC和CO室内空气污染物的来源之三：人体生物污染30室内空气污染物的来源之三：人体生物污染新鲜空气与人体呼气的成分(体积%)成分N2,O2,CO2其它废气新鲜空气78.0320.990.03人体呼气79.1-80.014.5-18.53.5-5.0若干31空气污染物的种类及其所造成的污染气体污染物CO2氡氨挥发性有机化合物VOC气味分子污染悬浮颗粒物微生物（病毒、细菌、尘螨）其它（油烟、烟草烟雾、臭氧等）32CO2常用指标室内来源主要为人体代谢过程：人体呼出的空气中约占4％，与人体代谢率有关；儿童为成年人的50%。排出CO2越多，同时排出其它代谢废气也越多。有机物燃烧过程：炊事、抽烟在室外空气中的浓度CO2为300－400ppm，O2为209460ppm目前居住建筑的控制标准高级客房：700ppm普通居住空间：1000ppm过渡空间：2000ppm33CO2常用指标作用一般浓度下，无毒，无臭。超过700ppm，敏感者能觉察到人体的其它代谢污染；超过1000ppm，较多人感到不舒服；超过10000ppm，呼吸深度显著增加。为什么测CO2作指标？易测反映了其它人体代谢污染物产生的水平不能反映其它过程产生污染物的水平34CO2作为空气污染的指标浓度及其意义(日本)浓度ppm意义7l0连续在室的可容许值1000一般场合的可容许值1500通风换气计算用的上限值2000-5000不良状态5000以上非常不良状40000—50000呼吸中枢神经受刺激,呼吸急促加深(4-5%)连续呼吸10分钟,则发生强烈的呼吸困难，头疼18%以上致命的35氨特性：无色，有强烈刺激性气味。碱性物质，可感觉最低浓度为5.3ppm。来源：冬季施工过程中在混凝土中添加氨水作为防冻剂，释放期较长，危害大。装饰材料中的添加剂和增白剂，释放期较短，危害较小。36氨危害对皮肤组织、上呼吸道有腐蚀作用，造成流泪、咳嗽、呼吸困难，严重可发生呼吸窘迫综合症；通过三叉神经末梢反射作用引起心脏停搏和呼吸停止；通过肺泡进入血液，破坏运氧功能。防止污染措施禁止使用氨作防冻剂37氡(Rn)：Radon氡是一种无色、无味、自然界唯一的天然放射性惰性气体，由镭蜕变产生。在放射疗法中可用作辐射源，在科研中可用于制造中子。它最稳定的同位素是Rn222。半衰期为3.82天。原子序数86；熔点-71℃；沸点-61.8℃；比重（固态）4。来源地基土壤中有镭。花岗岩、水泥、石膏、部分天然石材中含有镭。天然气中含有氡。38氡(Rn)：Radon危害易扩散，溶于水和脂肪。极易进入人体呼吸系统造成放射性损伤。肺癌的第二大诱因，潜伏期15年以上。防护建材局与卫生部1993年的天然石材的放射性控制标准：A类可居室内使用，C类只能在外表面使用表面涂层可阻挡氡的逸出；加大通风换气次数，降低室内氡气浓度。39VOC(VolatileOrganicCompounds)常见种类数10种到上百种，主要由脂肪族碳水化合物，芳香族碳水化合物组成。例如酒精类、甲醛、甲苯、四氯化碳等，主要对人体的呼吸器官和神经器官有影响。根据沸点不同可分50---100℃VVOC(VeryVOC)100---260℃VOC260---400℃SVOC(Semi-VOC)400℃以上POM(Particulateorganicmatter)40VOC(VolatileOrganicCompounds)特点单独浓度不高，但多种微量VOC的共同作用不可忽视。长期低剂量释放，对人体危害大。引起头痛、恶心等症状。来源：各种漆、涂料、胶粘剂、阻燃剂、防水剂、防腐剂、防虫剂室内建材家具41VOC(VolatileOrganicCompounds)影响室内IAQ的主要是50---100℃的VVOC和100---260℃的VOC由于VOC种类很多，难以检测和分类，世界卫生组织WHO在1987年给出了一个室内总VOC(TVOC)的含量不能超过300g/m3的上限值；我国民用建筑工程室内环境指标TVOC指标为500g/m3。疑问：IAQ差超标，浓度指标合适吗？42甲醛(HCOH)特点无色，有强烈刺激性气味。水