对通过建筑设计来改善室内空气质量的探讨

【摘要】：随着建筑的发展和进步，现代科技和材料在建筑中的大量使用，一方面提高了建筑的舒适、便利、美观和坚固；但另一方面各种化工建材、现代家俱和设备系统的增多，建筑密闭性的增强，造成了现代建筑中普遍存在的空调过渡、通风不良、空气污染，室内环境恶化。特别是室内空气的被污染对人类生命安全和健康又构成了潜在的威胁，引发出许多新的疾病。人类如何在建筑设计中解除这种威胁，不断为自己构筑起自卫的新防线，将成为建筑领域的一个持久性课题。

【关键词】：通过建筑设计来改善室内空气质量的探讨

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一. 室内空气污染构成及其危害

自二十世纪七十年代开始，德、英、美、日等国就开始对室内空气污染及其对人体健康的危害展开研究。各国先后在室内空气中检测出500多种有毒有害物质，其中有20多种被认定是致癌物质。

1987年世卫组织（WHO）在发表的调查报告中指出：在新建和改建住宅中居住的人中有30%的人患有"建筑病综合症"。这是因为室内空气污染造成的，为此欧美等国先后制定了室内空气的质量标准建议。

在建筑中，室内空气主要受到物理、化学、放射、生物四方面的污染。

1． 物理污染：主要指空气中的粉尘、烟雾、油烟、悬浮微粒等。这种物理污染本身一般不会对人体产生严重的危害，但由于室内空气中CO，CO2，NOx ，SO2 以及细菌霉菌都可以吸附在悬浮微粒和粉尘上，当这种微粒和粉尘浓度高时，会引起严重的人体健康问题。

2． 化学污染：这是影响室内空气质量的主要因素、污染室内空气的主要化学物质有甲醛、苯、二甲苯、氨、CO、CO2 、NOx以及挥发性有机化合物（VOC）等。

其中甲醛是一种原生有毒物质，能对人的眼、鼻、喉、皮肤产生明显的刺激。当空气中甲醛含量超过一定浓度时，引起人的流泪和不适；含量再高时，可引起恶心、呕吐、咳嗽、胸疼等，含量更高会引起肺炎，甚至死亡。

挥发性有机化合物（VOC）是污染室内的重要有毒物质。VOC浓度高时可引起人体麻醉窒息，神经炎，肺炎等。苯类物质能刺激呼吸道，破坏造血功能，长期接触会引起严重后果。

3．放射性污染：室内空气中的放射性氡气污染主要来自地下土壤和岩石。此外用工业废渣制造的建材如粉煤灰水泥，粉煤灰砖，磷石膏板等由于对放射性物质有不同程度的富集，对室内也造成放射性污染。普通建材中的花岗岩、页岩、砼、红砖、大理石等建材，都有一定程度的放射性污染。

通常情况下，人一生中受到的天然性照射量有一半来自氡气。高浓度的氡可直接导致肺癌、白血病和呼吸道病。被美国科学家称为"小能量炸弹"，国外流行病学调查资料显示：人类15%的肺癌患者发病与其摄入的氡及其子体的量有关。

4．生物污染：室内空气中的生物污染主要包括细菌、霉菌、尘螨、病毒、花粉、生物体皮屑等。目前已知的能引起呼吸道感染的病毒，包括"非典"病毒在内有200多种，这些感染大部分是在室内通过空气传播的。加拿大的调查认为，室内空气质量问题中有21%是因生物污染引起的。从各国的调查资料看，生物污染主要有以下几种：

霉菌：能引起恶心、呕吐、哮喘、痢疾等呼吸道和肠道疾病、法国专家认为霉菌导致的哮喘比花粉和动物皮毛导致的皮肤过敏要严重的多。

尘螨：是空气中最常见的微生物之一，尘螨能引起过敏性疾病如皮炎、鼻炎等。地毯和室内空调的普遍使用为尘螨的滋长繁殖创造了条件。根据室内环境监测中心调查，不洁的空调吹送出的螨虫至少在万只以上。

军团病：是一种可以寄生在人工管道水中的细菌。在自来水中可存活一年，军团病表现为发热、肌疼、头疼、咳嗽、呼吸困难，病死率达15%-20%，我国调查的资料表明军团病占成人肺部感染的11%，占小儿肺部感染的5.45%。军团菌经空气的传播性很强。

生物体皮屑：近年来家庭喂养笼物曾多，笼物皮屑及其产生的毛发、唾液、尿液对空气的污染会给人体带来哮喘，过敏性皮炎等变态反应性疾病。

二. 建筑中污染室内空气的主要因素

建筑物内的空气品质是很多复杂的因素相互作用的结果，至今对这个领域的研究还很不够，对各种因素作用的认识也很有限，就目前研究情况看，污染建筑物室内空气的主要因素有以下几项：

1． 建筑场地

一般情况下室内空气中的放射性氡气主要来自场地的土壤和岩石，各地土壤氡浓度是不一样的在地质断裂带，从土壤和岩石中析出的氡气浓度往往比较大。

2． 建筑材料、家俱、设备系统

对室内空气形成化学污染的有毒物质，大部分是从建筑材料、家俱和设备系统中释放出来的。在目前常用的涂料、人造板材，壁纸、油漆、石棉板、石材、矿棉等建筑材料以及施工中使用的稀释剂中含有大量的醛类、酯类、醚类以及苯等芳香烃化学成份，在施工和长期使用中可释放出气味，微粒以及甲醛、苯、氨及挥发性有机化合物VOC，构成室内空气的主要污染物质。VOC往往是多种挥发性有机化合物的总和。

如果有足够的湿度和温度，又能为细菌、霉菌的生长提供养料，便会形成新的挥发性微生有机化合物MVOC，对人体健康产生严重危害。

3． 通风系统

供热空调和通风系统中的设备和管道的保温隔音材料，如纤维材料等会象建筑材料一样，释放有毒物质。并且其上容易聚积灰尘，滋生细菌、霉菌、污染室内空气。特别是不良的通风系统往往加剧了细菌和霉菌在室内空气中的传播。

4． 建筑围护结构

这是室外空气渗入室内的主要通道，影响着室内温度、湿度的控制。对室内空气的灰尘、烟雾、悬浮微粒的浓度都有影响。

5． 人和宠物，是室内微生有机物和空气中的过敏源的主要发生源，人的活动和数量也会污染空气。

6． 建筑维护

标准再高的建筑物，不进行清洁和维护必然会积累粉尘、微粒、气味，并使化学有毒物浓度提高，但清洁用具、用品选择不当也会在维护中构成对空气的污染。

室内空气污染对人体健康的危害可以是短期的，也可以是长期的。其危害程度可以从轻微的不适到造成死亡。

室内空气污染后主要引发的病症有三种：

6. 1建筑病综合症：主要症状是疲劳、喉咙痛、昏睡、眼晴痛、呼吸道疼痛等。这种综合症短期较多，一般离开建筑物一段时间会自动消失。

6.2大楼并发症：这是由建筑物内的特别污染源或污染物引起，并可治疗诊断的疾病，如军团病、癌症及这次在室内通过空气等介物传播的非典型肺炎。

6.3多种化学物质过敏症：对这种病症的发病机理及治疗手段，目前都认识的很不够，从调查资料看，这种疾病主要是因为人体吸入VOC或暴露在VOC中引起的，这种疾病可能影响人体多种器官，并能反复出现或消失。

三. 改善室内空气质量的技术措施

在建筑设计和使用中，改善室内空气质量可以通过控制污染源、完善通风、严格维护、控制人和宠物活动四个方面采取措施。

1、 污染源控制

场地、建材、家俱、设备系统内部都可能产生污染物影响室内空气质量。如果控制这些污染源，就有可能减少污染物的数量和浓度，室内形成相对清洁的空气和健康的环境。建筑物污染源的控制，会受到投资、工程进度、技术水平等多方面因素的限制。其可行的控制次序如下：

・场地氡浓度调查，根据场地放射性资料确定工程防氡设计。

・确定优先控制的建筑材料种类（一般为在建筑中将被广泛使用并且有挥发性的材料）

・检查优先控制材料和产品的安全数据，如化学物质成份、物理化学特性、健康危险数据、危险成份等。

・按voc释放量评价材料、产品、家俱。

・评价排放量测试数据。

・确定材料、产品、家俱的气味特性。

根据上述资料确定被检查材料、产品、家俱是否可以采用，或仅在特定的场合下可以采用。有些材料也可以仅在施工过程中临时采用，对于不能采用的材料、产品可以采取"谨慎回避"的办法。

对于挥发性微生有机化合物可以通过下列技术设计进行控制：

・将有助于微生物生长的材料如管道保温隔音材料等进行密封。

・对施工中受潮的易滋生微生物的材料进行清除更换。

・建筑物使用前用空气真空除尘设备清除管道井和饰面材料的灰尘和垃圾。

2、 完善通风。

对于受到污染的室内空气可以采用杀灭、吸附、稀释三种不同的方法进行处理，杀灭的方法代价很高而且难于用一种药物清除室内上百种的有毒有害物质和细菌；吸附是将有害物质吸附到某种物质上，此方法需经常更换吸附材料，并且只能降低一点污染物浓度；稀释是用室外新鲜空气送入室内稀释室内有害物质，并将室内污染物排到室外。相对而言，稀释是最经济有效的方法。在抗"非典"中，十分强调开窗通风，实质上是用稀释办法，改善室内空气质量。

因此完善通风设计和调节是一项非常重要的技术措施，加强自然通风的通畅性，合理设计门窗位置和大小，可以利用室外新鲜空气稀释室内被污染的空气，这是一种最经济有效的方法。对于必须采用机械通风的建筑物，在设计中应注意采用以下措施：

・新风进口应远离停车场、冷却塔、排风口等地方，尽量将新风进口设在空气清新处。

・设置屏障防止新风进口受到鸟污染。

・密封设备和管道中的保温隔音材料。

・安装气流监测系统，调节风量，保障室内良好空气品质所需要的新风量和循环风量。

・对有特殊污染源的房间，安装专用的局部排风系统。

・设计中充分考滤通风系统的可维护性和可清洁性。

・设计合理的新风量。

3、人和宠物活动控制

由于人和宠物不仅散发热量也会产生微生物和过敏源，当人的活动和设备散热超过设计容量时，就会出现室内空气质量问题，设计中可考虑采取如下措施：

・使通风系统容量可进行调剂控制。

・建筑物内人员聚集空间，安装CO2和VOC传感器监测室内空气质量，一旦接近或达到不许可标准时调整通风的新风量。

・限制抽烟，在可能产生油烟的空间里设置专用排油烟通风管井。

4、 建筑维护

建筑物使用过程中，必须对建筑材料、家俱、设备系统定期进行维护和清洁检查，防止室内灰尘，及各种化学微粒的积累，防止细菌滋生。设计中可考虑采取的建筑维护措施如下：

・选择容易维护的建筑材料和系统。

・选择低排放率对环境亲和的清洁剂。

・予留出对设备系统进行维护清洁时的必要空间。

四.结束语

改善室内空气品质问题，是现代建筑设计中的重要课题之一。这个领域的许多问题至今尚未认识，还有大量的研究工作要做，其中的许多工作需要多个专业的共同配合努力，期望建筑界能有更多的专家关注和参与。