置換通風系統對室內空氣品質的影響

摘要:本文針對人們越來越關注的室內環境問題，通過闡述置換通風系統的基本原理及其特點，指出置換通風系統是提高室內空氣品質的一種非常理想的通風方式。

關鍵詞:室內空氣品質 置換通風 換氣效率 節能

生活水平的提高，使得人們對生活質量的要求越來越高。由于人一天中的大部分時間都是在室內度過的，所以室內環境的優劣將直接影響人們的工作和生活，甚至可能威脅到人們的身體健康，而室內環境問題的一個主要方面就是空氣品質的提高。

1 室內空氣污染的原因

“病態建筑綜合癥”(SBS，sick building syndrome)是世界衛生組織確認的一種由不良室內空氣品質引起的病癥。SBS 的主要癥狀是頭痛、惡心、鼻塞、胸悶、眼睛刺激、喉嚨干燥、情緒消沉、緊張、急躁和記憶力下降、皮膚干燥等。出現SBS 癥狀的人在室內時病癥加重，離開室內癥狀就會減輕或消失。導致不良室內空氣品質的原因是多方面的。首先是室內污染源的影響。室內污染源包括人體內大量代謝廢棄物，通過呼吸道、消化道、汗液等排出體外污染室內空氣。另外室內燃料燃燒可產生各種復雜的化合物，并產生大量懸浮性顆粒物。生物性燃料燃燒時還可能含有多種致癌和可疑致癌物。烹調油煙是一組混合性污染物，含有多種致突變性物質。香煙煙霧是一種含有上千種物質的氣溶膠。一般來說，吸煙家庭室內氣溶膠的平均質量濃度是不吸煙家庭的3倍。其次室內空氣品質與室外大氣也有很大關系。粉塵、二氧化硫等大氣污染物會通過機械通風或自然通風滲入到室內。隨著汽車進入普通家庭，城市中室外空氣的污染程度還主要受交通車輛散發的有害氣體影響。再次，由于現代節能建筑的密閉性，空調新風量的減少，空調設計的不合理，空調系統沒有進行及時維護和清理也都會導致室內空氣品質的下降。

2 提高室內空氣品質的方法

針對不良室內空氣品質的產生原因，可以具體從以下幾方面采取措施。

2.1 種植綠色植物，凈化空氣 室內種植植物既可以起到美化居室的效果，又能凈化空氣，提高空氣品質。很多種植物都具有一種以酶作催化劑的潛在解毒力，吸收室內產生的一些污染物質，凈化空氣。比如吊蘭可在24小時內，消滅1立方米空氣中80%的有害物質，吸收掉86%的甲醛;能將火爐、電器、塑料制品散發的一氧化碳、過氧化氮吸收殆盡。

2.2 灶具和廚房的改進措施 家庭廚房中盡量設置排煙和吸煙裝置將燃燒產生的油煙排至室外，這是完全必要的。當然這種方式只能是利用大氣來稀釋，并非真正去除污染物。

2.3 降低吸煙數量，建立吸煙有害健康的理念 我國有80%左右的人吸煙，吸煙者及周圍的人，每天主動或被動地吸人大量煙霧， 對人體造成極大危害。據測定，在居室內吸一支香煙產生的污染物對人體的危害比馬路上一輛行使的汽車排放的污染物對人體的危害要大。因此，應建立吸煙有害健康的理念。

3 置換通風(DisplacementVe ntilation)系統的工作原理

70年代末，置換通風在北歐地區產生。1978年，置換通風系統第一次應用于德國柏林的一個車間，明顯改善了車間的空氣品質。到了80年代，又被用于辦公室等商業建筑中，提高辦公環境的空氣質量。90年代，置換通風技術在中國開始起步。置換通風系統采用下送上回的氣流組織形式。在工作時，新鮮空氣從位于房間底部的送風口以極低的速度(0.03～0.25m/s)送入室內，其溫度通常低于室內工作區的溫度，因此新鮮空氣因密度較大而像水一樣彌漫于整個房間的底部，在房間的下部形成一個空氣湖(Air Lake)。當新鮮空氣遇到室內熱源時被加熱，密度減小而上升。室內污染源產生的熱濁氣流由于浮力的作用也在上升，并不斷卷吸周圍空氣，同時地面的空氣層也在不斷地擠壓上面的空氣，從而形成單向流動的趨勢，將熱空氣和污染物推向設置在房間頂部的排風口，完成新鮮空氣和室內熱濁氣流的置換工作。當達到穩定狀態時，室內空氣在溫度、濃度上便形成了兩個區域:上部混合區和下部工作區單向流動的清潔區。

置換通風的工作原理如圖1所示。

4 置換通風對室內空氣品質的影響

4.1 衡量室內空氣品質的常用指標有:①空氣齡:空氣齡是指自空氣進入房間到離開房間所經歷的時間。年齡越小說明空氣在室內途徑污染越少，空氣的新鮮程度越高。②換氣效率:換氣效率表示室內空氣被新鮮空氣替代的快慢，是評價室內空氣新鮮度的重要指標，是氣流本身的特性參數。③通風效率:通風效率表示通風系統送風排除室內余熱及有害物的快慢程度，它反映的是一個通風系統新風的有效利用情況，是衡量通風系統能量利用有效性的指標。

4.2 置換式氣流與幾種典型氣流組織形式常用指標的比較

4.3 置換通風系統造成室內空氣品質出現如下特點:①室內空氣溫度和污染物濃度呈層狀分布。工作區污染物濃度最低，空氣品質最好;頂部溫度最高，余熱和污染物的濃度也最高。但是，無論在工作區還是在高溫區溫度梯度和污染物濃度梯度均很小，整個區內均勻平和。②室內空氣速度場平穩。置換通風系統送風口速度很低，送風區內無大的空氣流動，新鮮空氣吸收余熱后慢慢上升，呈層流或低紊流狀態。③由于室內無大的空氣流動，污染物在工作區不擴散，而直接被上升的氣流攜帶到頂部排風口送出。

置換通風系統將新風直接送入工作區的送風方式保證了新風的新鮮程度，提高了新風的利用效率。當污染源和熱源相伴時，置換通風系統可以比傳統的混合式通風提供更好的室內空氣品質。從以上的分析可以看出置換通風系統具有較高的換氣效率和通風效率，在保障室內空氣品質方面具有獨特的優勢，是一種理想的通風方式。

5 置換通風的適用條件

置換通風一般適用于污染源與發熱源相關的場所，且層高不低于2.5m，此時污濁空氣才易于被浮力尾流帶走。置換通風在下列情形效率較高:污染物質比環境空氣溫度高或密度小;供給空氣比環境空氣溫度低;層高大的房間，例如房間層高大于3m等。因此在使用時要考慮舒適要求和經濟要求之間的相互協調。

當然，置換通風系統也有很多不足。一般用來供冷風，如果供熱，送風溫度有可能比室內空氣溫度低。由于置換通風是將冷空氣直接送入室內工作區，冷空氣吸收室內余熱在向上流動的過程中溫度逐漸升高，在室內形成了下涼上暖的垂直溫度梯度，容易使人產生頭暖腳涼的不適感。如果送風速度太大還會導致因吹風感而引起的不舒適。由于送風溫差和速度的這兩個限制，使得置換通風提供的制冷量較小，這就限制了置換通風的適用范圍。另外，我國生產置換通風末端產品的廠家比較少，產品單一，研發能力不強，也使得置換通風在我國的應用還不是十分廣泛。

6 結論

總之，置換通風系統在提高室內空氣品質方面具有非常突出的優點。大量研究表明，合理應用置換通風還能達到空調系統節能的目的。因此，設計完善的置換通風系統有著非常重大的現實意義。由于沒有成熟的設計規范和其本身的限制，置換通風在我國的應用還不是很多。相信隨著人們對置換通風系統的深入了解以及末端產品的不斷發展，置換通風這一理想的通風方式在我國會有更好的應用前景。

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