【華源科普】解析石家莊新風系統
一、新風的由來及其作用
1、新風系統的由來
20世紀70年代石油危機，使得西方社會加強了對建筑節能的重視，提高保溫能力，減少自然通風換氣量，對建筑能耗提出更低的要求。但從結果來看，在這些節能建筑中出現一些以前沒有出現的問題，許多人出現頭暈、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，這是因為室內外通風量不足而產生的，因為這種情況與空調系統的使用同時存在，因此也稱之為“空調病”。
要避免“空調病”，就需要保證建筑的“通風量”。一般來講這個數值與人員多少有關，或者按人均風量來衡量。各國的標準不盡相同，在中國這個數值定為30m3/(h*人)（《GB50736-2012民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》3.0.6 關于新風量設計要求）。不同使用情況（辦公、商場、劇場等），不同污染情況（吸煙等）的人均新風量也是不一樣的。新風系統從公共建筑進入民用住宅，形成了家用新風系統。
2、新風系統的意義
雖然新風的概念不是很明確，但是大家對新風系統的理解還是基本一致的，就是能降低室內污染濃度，改進室內空氣質量的通風系統。
由于空氣污染物種類多，新風系統的原則是：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，超過健康標準要求。
新風系統的核心是保障室內空氣質量水平，使空氣有利居住者的健康。
值得指出的是新風并不是一個有嚴格技術規定的名詞，在國外稱為室外空氣，由于西方國家室外空氣質量往往較高，因此室外空氣可以看成是“好空氣”或“新風”，但在中國大多數城市，由于室外PM2.5和其他污染嚴重，不能把室外空氣當做“好空氣”。準確的說法是使用室內空氣質量指標，作為衡量標準。
3、室內空氣質量標準的意義：通過室內環境衛生學的研究，提出室內污染濃度限值水平和標準測試方法，從而保障室內人員的健康。
國家標準《室內空氣質量標準》（GB/T18883-2002）數據來源主要有二個：參照國際標準和室外空氣標準。由于人類生活在室內的時間占了生命的大多數時間，而時間最長是住宅，室內空氣質量對生活質量的影響及其重要。
國家標準是全國范圍內統一的技術要求，強制性標準由國家質量監督檢驗檢疫總局執法強制執行，而推薦性國標由各方同意納入合同中，成為必須共同遵守的技術依據，具有法律上的約束性。（由于上述標準未將PM2.5濃度列入，新風廠家以室外空氣標準的濃度作為指標。以二級指數75μg/m3作為達標指標。）
4、新風系統的作用
目前所提的新風，一般是指新風系統對室內進行有效的換氣，過濾空氣，提高空氣品質，達到國家相關標準，并能降低空調的能耗，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、新風量的設計標準與計算
自然通風的通風量不穩定，當室外刮風和室內外溫差較大時，通風量增加。反之減少。當自然通風匱乏時，室內污染濃度會超過標準要求。此時需要使用機械通風來增加通風量。
1、住宅新風量取決于兩個因素，一是按人數，一是按室內污染源（主要是裝修污染）。
（1）按人計算的新風量：按人數計算的新風量屬新風量下限，需要必須保證。要保證室內CO2濃度低于1000ppm，則需要保證30m3/h*人（取值《GB/T18883－2002)室內空氣質量標準》)的新風量。
對于人數不恒定的房間（如會議室），取平均使用人數。平均使用人數一般不少于限定人數的50%。
按人數計算新風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。前者的情況是假設各個房間之間存在連通，二氧化碳等會達到整套房間內的平衡；后者則假設各個房間單獨存在，相互之間沒有影響。一般使用前一種假設，在各個房間之間使用透風槽，并采用集中回風。而后一種假設，則是每個房間單獨送風回風。
（2）按污染量計算：當房間內有有散發污染的建材時，必須有相當量的新風排出污染，以保證室內空氣達標。
（3）按國家室內空氣質量標準，每1m3/h的新風可以排除0.1mg/h的甲醛，相當于0.8m2 E1級木板產生的污染，或5m2 E0級木板產生的污染。
2、室內空氣品質影響主要因素：
（1）建材和家具環保（含有害揮發物）情況 ；
（2）新風換氣量大小 ；
（3）室內溫度和濕度條件 ；
（4）室外氣象情況（溫度、風力等）
3、設計計算原則：
（1）在人停留時間超過3小時的房間要保證新風量30m3/h*P，住宅內，是指臥室，無論大小，應該：主臥室≥50m3/h；其他臥室≥30m3/h。
（2）人不停留的區域可以不考慮新風量，如樓梯間、門廳等。
（3）局部通風的區域，如廚房、衛生間、設備間、洗衣間的通風單獨計算，不在新風范圍。
根據上述原則，確定新風面積，根據換氣次數和新風需求量確定每個房間的需要新風。
三、新風類型
1、全熱交換新風系統
全熱交換新風系統是基于雙向流新風系統的基礎上改進的一種具有熱回收功能的送排風系統。它的工作原理和雙向流相同，不同的是送風和排風由一臺主機完成，而且主機內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的新風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，節約了空調能源，在改善室內空氣品質的基礎上，盡量減少對室內溫度的影響。
2、地送風系統
由于二氧化碳比空氣重，因此越接近地面含氧量越低，從節能方面來考慮，將新風系統安裝在地面會得到更好的通風效果。從地板或墻底部送風口或上送風口所送冷風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。由于風速較低，氣流組織紊動平緩，沒有大的渦流，因而室內工作區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，這種現象越明顯。由熱源產生向上的尾流不僅可以帶走熱負荷，也將污濁的空氣從工作區帶到室內上方，由設在頂部的排風口排出。底部風口送出的新風，余熱及污染物在浮力及氣流組織的驅動力作用下向上運動，所以地送風新風系統能在室內工作區提供良好的空氣品質。
地送風雖然有一定的優點，但也有其一定的適用條件。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;對房間的設計冷負荷也有一個上限，目前的研究表明，如果有足夠的空間來大型送風散流裝置的話，房間冷負荷可達120w/㎡，房間冷負荷過大，置換通風的動力能耗將顯著加大，經濟性下降；另外地送風裝置占地、占空間的矛盾也更為突出。
3、正、負壓式新風系統
（1）負壓式新風系統，工作原理：室內污濁空氣從衛生間、廚房等區域排出室外；新鮮空氣從墻體縫隙間進入。負壓式新風系統結構簡單，安裝方便，管道少，造價低，目前應用較為廣泛。
（2）正壓式新風系統，工作原理：在室內中心區域產生空氣正壓區,持續不斷地向室內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）
由此可見，根據新風系統安裝環境的不同，選用的新風系統也會有些差異，只有選擇適合自家的新風系統，才能達到用戶期待的交換空氣效果。
四、新風系統效果評價方式
1、新風風量測量
新風風量測量分為兩種，一種是實際風量，也就是測量風口處的風量；一種是測量效果計算“有效風量”。后者小于前者，兩者之間的比值為效率。
如果新風系統按空調標準（也就是新風量）則需要測試實際風量，而如果按空氣質量標準的話，則按后者測試。“有效風量”不是測實際的風量，而是測量污染物濃度變化速度，進而推導出“有效換氣次數”，乘以實際體積，得到“有效風量”。
2、室內空氣質量測量
空氣質量的測量分為兩個參數：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，發現濃度速度變化呈現先先高后低的情況，當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相關，一般可認為等于3/n（n為換氣次數，h-1）。
對應市內釋放量不變的污染源，不同的新風量（換氣次數）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為通風換氣量m3/h。
可以根據測試中得到的變化情況，對實際污染源、建筑自然通風、機械通風情況進行判斷，爭取制定適合用戶的運行策略，達到健康、舒適、節能的效果。
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