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第三章 第三章 建筑空气环境建筑空气环境

清华大学 建筑学院清华大学 建筑学院建筑技术科学系建筑技术科学系

20032003 年年

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为什么要研究建筑的空为什么要研究建筑的空气环境气环境 ?? 人们人们约约有有 8080 ％以上的时间是在室内度过％以上的时间是在室内度过

的。的。

很少有人对不清洁的空气所导致的深远影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。 却对人类的寿命产生如此严重的影响。

Hood 1944Hood 1944年年

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SBSSBS －－ Sick Building SyndromeSick Building Syndrome

病态建筑综合症：现代都市病病态建筑综合症：现代都市病 症状症状

头痛、恶心头痛、恶心 疲乏，萎靡不振疲乏，萎靡不振 粘膜有刺激感（眼红、流粘膜有刺激感（眼红、流

泪、咽干等）泪、咽干等） 易感冒易感冒 患哮喘或其它呼吸道疾病患哮喘或其它呼吸道疾病

BRIBRI ：：建筑关联病建筑关联病

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SBSSBS －－ Sick Building SyndromeSick Building Syndrome

病态建筑综合症：现代都市病病态建筑综合症：现代都市病 室内室内空气空气环境环境是是人们人们接触接触最最频繁频繁的的环境环境

室内室内污染物污染物增多：增多：燃料燃料消耗消耗量量、化工、化工产品产品品种、品种、建筑建筑材料材料品种品种增多增多

为了为了减少减少空调空调采暖采暖能耗，能耗，建筑物建筑物密闭密闭程度程度增加增加

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(1) NIOSH(1) NIOSH 的调查 的调查 (2) WHC(2) WHC的调查的调查

问题种类 问题种类 数量 数量 (% ) (% ) 数量 数量 (%)(%)

新风量不足 新风量不足 252 52 710 52252 52 710 52

内部污染物 内部污染物 77 16 165 1277 16 165 12

外部污染物 外部污染物 48 10 125 948 10 125 9

建筑材料 建筑材料 20 4 27 220 4 27 2

微生物污染 微生物污染 26 5 6 0.4 26 5 6 0.4

无无 IAQIAQ 问题 问题 61 12 329 2461 12 329 24(1) NIOSH((1) NIOSH(美国国立劳动安全卫生研究所美国国立劳动安全卫生研究所 )1987)1987年发表的对年发表的对 484484所办所办公建筑物的调查结果公建筑物的调查结果

(2) WHC((2) WHC(加拿大卫生和福利机构加拿大卫生和福利机构 )1990)1990年发表的对年发表的对 13621362所办公建所办公建

筑物的调查结果筑物的调查结果

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空气污染的评价指标空气污染的评价指标 阈值 阈值 纯客观指标 纯客观指标

阈值的种类阈值的种类 时间的加权平均阈值：时间的加权平均阈值： 8h8h 工作日或 工作日或 35h35h 工作周加工作周加

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。均无有害影响。使用最广泛的阈值。

短期暴露极限阈值：短期暴露极限阈值： 1515 分钟暴露无害。分钟暴露无害。 最高极限阈值：瞬间暴露无害。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。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。多种有害物的共同作用难以确定。

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空气污染的评价指标空气污染的评价指标 室内空气品质（室内空气品质（ IAQIAQIndoor Air Quality)Indoor Air Quality)

丹麦工业大学丹麦工业大学 P.O.P.O.FangerFanger 的定义的定义 (1989)(1989) ：品：品质反映了人们要求的程度，如果人们对空气满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。 意，就是高品质；反之，就是低品质。 从纯从纯主观感受出发。主观感受出发。

ASHRAE 62-1989ASHRAE 62-1989 的良好的良好 IAQ IAQ 定义：空气中定义：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的有害浓度指标，并且处于这种空气中的绝大多数人（≥多数人（≥ 8080 ％）对此没有表示不满意 ％）对此没有表示不满意 主主观感受与客观评价结合。观感受与客观评价结合。

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空气污染的评价指标空气污染的评价指标 ASHRAE Standard 62-1989RASHRAE Standard 62-1989R 的定义的定义

Acceptable Indoor Air QualityAcceptable Indoor Air Quality ：空调空：空调空间中绝大多数人没有对室内空气表示不满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。可能对人体产生严重健康威胁的浓度。反反映了主观和客观的结合， 映了主观和客观的结合， ASHRAE StandaASHRAE Standardrd 62-1999 62-1999 给予了继承。给予了继承。

Acceptable Perceived Indoor Air QualiAcceptable Perceived Indoor Air Quality: ty: 感觉上可以接收的感觉上可以接收的 IAQIAQ ，，应该是必要应该是必要条件而不是充分条件，条件而不是充分条件， 62-199962-1999 中未出现。中未出现。

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空气污染的评价指标空气污染的评价指标 室内空气品质的评价方法室内空气品质的评价方法

方法方法 11 ：测量室内污染物浓度：测量室内污染物浓度客观评价客观评价 方法方法 22 ：居住者问卷调查 ：居住者问卷调查 主观评价主观评价 问题：问题：

用什么作为代表性的污染物？用什么作为代表性的污染物？ ((测什么？测什么？ )) 主观评价结果往往与客观评价结果矛盾：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，不知道哪些是人们感觉不舒服的原因很多，不知道哪些是 IIAQAQ 的问题（热环境、颜色、照度、工作压力的问题（热环境、颜色、照度、工作压力等也有影响）。等也有影响）。

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空气污染的评价指标空气污染的评价指标 室内环境品质室内环境品质 (IEQ(IEQIndoor EnvironmeIndoor Environme

nt Quality)nt Quality) 大量研究证明，引起病态建筑综合症的并非某一大量研究证明，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。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。生理和心理上的单独和综合的作用。

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空气污染的评价指标空气污染的评价指标 IAQIAQ 的标准：规定了室内污染物浓度的上限的标准：规定了室内污染物浓度的上限

值。值。 我国：有商用建筑的空气品质卫生标准（公我国：有商用建筑的空气品质卫生标准（公

共场所卫生标准），共场所卫生标准），和和 20022002 年新颁布的民用年新颁布的民用建筑的空气品质标准。建筑的空气品质标准。

芬兰：公寓建筑的室内气候标准。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、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，相当于反映了部分风速、噪声、照明等影响，相当于反映了部分IEQIEQ水平。水平。

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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污染控制规范 民用建筑工程室内环境指标民用建筑工程室内环境指标

ⅠⅠ类民用建筑工程：住宅、宿舍、医院病房、老年建筑、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；幼儿园、学校教室等建筑工程；

II II 类民用建筑工程：旅店、办公楼、文化娱乐场所、书店、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、商场图书馆、展览馆、体育馆、商场 ((店店 )) 、公共交通工具等候、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。室、医院候诊室、饭馆、理发店等公共建筑工程。

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空气污染的评价指标空气污染的评价指标 气味气味

人们往往根据气味评判空气质量人们往往根据气味评判空气质量 鼻子的特征鼻子的特征

比任何测量仪表都灵敏比任何测量仪表都灵敏 嗅觉有时间适应性：难以定量嗅觉有时间适应性：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 鼻子的灵敏度随空气的温湿度改变 P.O. Fanger P.O. Fanger 的研究结论为：的研究结论为： IAQIAQ随空气随空气焓值的降低而提高。焓值的降低而提高。

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鼻子感觉的生理基础

鼻子感觉的生理基础

嗅觉嗅觉温觉温觉

化学感觉化学感觉

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温湿度和温湿度和 IAQIAQ 满意度的关满意度的关系系

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C.P. YaglonC.P. Yaglon制定的臭气强制定的臭气强度指标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

一般控制在一般控制在 22级一下级一下

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根据国家环保局的统一规定，中根据国家环保局的统一规定，中国空气质量划分为国空气质量划分为 55级级

评价评价客观 客观 级别级别 综合指数综合指数 II 说明说明

I I 0 ~ 0.49 0 ~ 0.49 清洁，适宜人类生活清洁，适宜人类生活

II II 0.5 ~ 0.99 0.5 ~ 0.99 未污染，污染物不超标，人类生活正未污染，污染物不超标，人类生活正常常

III III 1.0 ~ 1.49 1.0 ~ 1.49 轻污染轻污染，至少有，至少有 11个指标超标，敏感个指标超标，敏感者者 受害。 受害。

IV IV 1.50 ~1.99 1.50 ~1.99 中污染中污染，， 22－－ 3 3 个指标超标 ，人群 个指标超标 ，人群健康健康 明显受害，敏感者受害严重。 明显受害，敏感者受害严重。

V V 2.00 2.00 重污染。 重污染。 33－－ 4 4 个指标超标 ，人 个指标超标 ，人群健康群健康 明显受害，敏感者可能死亡。 明显受害，敏感者可能死亡。

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19981998 年全国主要城市空气污染年全国主要城市空气污染算术叠加指数（年均值）算术叠加指数（年均值）

n

iiRP

1

SO2 SO2 ，氢氧化物，悬浮颗粒物，氢氧化物，悬浮颗粒物

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用大气质量指数法进行用大气质量指数法进行 IAQIAQ 客观评价（《中国客观评价（《中国生态住宅技术评估手册》建议，生态住宅技术评估手册》建议， 20012001 ））

污染物分指数污染物分指数

算术叠加指数算术叠加指数

综合指数综合指数

污染物衡量标准污染物衡量标准

i

i

S

CR

n

iin R

nRRRI

121 )

1)(,,(max

实测浓度实测浓度

标准上限标准上限

n

iiRP

1

20

污染物衡量标准污染物衡量标准 气体污染物浓度：体积浓度气体污染物浓度：体积浓度 ((ppm)ppm) 、、质量质量

浓度浓度 ((mg/mmg/m33)) 、、放射性气体浓度放射性气体浓度 (Bq/ (Bq/ mm33 )) 放射性比活度 放射性比活度 specific activityspecific activity ：某种材料：某种材料单位质量的某种放射性核素的活度，单位质量的某种放射性核素的活度， Bq/kgBq/kg 。。

悬浮颗粒物悬浮颗粒物 质量浓度：质量浓度： mgmg／／mm33

计数浓度：粒／计数浓度：粒／ cmcm33

微生物微生物 撞击法：菌落形成单位（撞击法：菌落形成单位（ CFUCFU）） /m3/m3 沉降法：个（菌落）沉降法：个（菌落） // 皿皿

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正常大气组分正常大气组分常量常量组分 符号 含量组分 符号 含量 (ppm)(ppm)氮气 氮气 NN22 780840.00 780840.00

氧气 氧气 OO22 209460.00 209460.00

氩气 氩气 Ar 9340.00Ar 9340.00氖气 氖气 Ne 18.18Ne 18.18氦气 氦气 He 5.14He 5.14氪气 氪气 Kr 1.14Kr 1.14氢气 氢气 HH22 0.50 0.50

22

室内空气污染物的来源之一：室内空气污染物的来源之一：室外来源室外来源

大气的易变量组分 大气的易变量组分 符号符号 含量含量 (ppm)(ppm)

水蒸气 水蒸气 HH22O 130000O 130000二氧化碳 二氧化碳 COCO22 350 350甲烷 甲烷 CHCH44 1.67 1.67一氧化碳 一氧化碳 CO 0.19CO 0.19臭氧 臭氧 OO33 0.04 0.04氨气 氨气 NHNH33 0.004 0.004二氧化氮 二氧化氮 NONO22 0.001 0.001二氧化硫 二氧化硫 SOSO22 0.001 0.001一氧化氮 一氧化氮 NO 0.0005NO 0.0005

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室内空气污染物的来源之一：室内空气污染物的来源之一：室外来源室外来源 燃料的燃烧、燃料的燃烧、交通交通工具、工具、工业工业企业、企业、城市城市垃圾垃圾等造成的：等造成的： NNOOxx、、 SSOOxx、、 HH22SS、悬、悬

浮浮颗粒颗粒物、物、烟雾烟雾 等 等 地层放射性污染地层放射性污染 被污染的水被污染的水

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室内空气污染物的来源之二：室内空气污染物的来源之二：室内来源室内来源 生产生产工艺工艺工程：有机溶剂的蒸汽、燃烧产工程：有机溶剂的蒸汽、燃烧产生的有毒气体、刺激性气体、生产性粉尘生的有毒气体、刺激性气体、生产性粉尘等等

家电家电的的电磁电磁辐射辐射 设计或设计或管理管理不良不良的的 HVACHVAC系统系统 ………以及………以及

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生活生活中中的的燃烧燃烧过程：过程：炊炊事、事、吸烟吸烟等等

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装修材料、日化产品装修材料、日化产品

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微生物微生物

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室室内内污污染染物物的的来来源源

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COCO22：：新陈代谢新陈代谢

气味：气味：汗液汗液蒸发、蒸发、呼吸、有机物排泄、微生物分呼吸、有机物排泄、微生物分解、氨气等解、氨气等

衣服上的灰尘、细菌衣服上的灰尘、细菌 烟草烟草的的烟气：烟气： VOCVOC 和 和 COCO

室内空气污染物的来源之三：室内空气污染物的来源之三：人体生物污染人体生物污染

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室内空气污染物的来源之三：室内空气污染物的来源之三：人体生物污染人体生物污染新鲜空气与人体呼气的成分新鲜空气与人体呼气的成分 ((体积体积 %)%)

成分 成分 NN2, 2, O O 2, 2, CO CO2 2 其它其它废气废气

新鲜空气 新鲜空气 78.03 20.99 0.0378.03 20.99 0.03

人体呼气 人体呼气 79.1-80.0 14.5-18.5 3.5-5.0 79.1-80.0 14.5-18.5 3.5-5.0 若若干干

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空气污染物的种类及其所造空气污染物的种类及其所造成的污染成的污染 气体污染物气体污染物

COCO22

氡氡 氨氨 挥发性有机化合物 挥发性有机化合物VOCVOC 气味气味

悬浮颗粒物悬浮颗粒物 微生物（病毒、细菌、尘螨）微生物（病毒、细菌、尘螨） 其它（油烟、烟草烟雾、臭氧等）其它（油烟、烟草烟雾、臭氧等）

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COCO22 常用指标常用指标 室内来源室内来源

主要为人体代谢过程：人体呼出的空气中约占主要为人体代谢过程：人体呼出的空气中约占 44％，％，与人体代谢率有关；儿童为成年人的 与人体代谢率有关；儿童为成年人的 50%50%。排出。排出 CCOO22越多，同时排出其它代谢废气也越多。越多，同时排出其它代谢废气也越多。

有机物燃烧过程：炊事、抽烟有机物燃烧过程：炊事、抽烟 在室外空气中的浓度在室外空气中的浓度

COCO22 为 为 300300 －－ 400 ppm400 ppm，， OO22 为 为 209460 ppm209460 ppm 目前居住建筑的控制标准目前居住建筑的控制标准

高级客房：高级客房： 700 ppm700 ppm 普通居住空间：普通居住空间： 1000 ppm1000 ppm 过渡空间：过渡空间： 2000 ppm2000 ppm

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COCO22 常用指标常用指标 作用作用

一般浓度下，无毒，无臭。一般浓度下，无毒，无臭。 超过超过 700 ppm700 ppm，敏感者能觉察到人体的其它代谢污，敏感者能觉察到人体的其它代谢污

染；染； 超过 超过 1000 ppm1000 ppm，较多人感到不舒服；，较多人感到不舒服； 超过 超过 10000 ppm10000 ppm，呼吸深度显著增加。，呼吸深度显著增加。

为什么测为什么测 COCO22 作指标？作指标？ 易测易测 反映了其它人体代谢污染物产生的水平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不能反映其它过程产生污染物的水平

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COCO22作为空气污染的指标浓作为空气污染的指标浓度度及其意义及其意义 ((日本日本 ))

浓度浓度 ppm ppm 意义意义

7l0 7l0 连续在室的可容许值连续在室的可容许值

1000 1000 一般场合的可容许值一般场合的可容许值

15001500 通风换气计算用的上限值通风换气计算用的上限值

2000-5000 2000-5000 不良状态不良状态

50005000 以上 非常不良状 以上 非常不良状

40000—5000040000—50000 呼吸中枢神经受刺激呼吸中枢神经受刺激 , , 呼吸急促加深呼吸急促加深(4-5%)(4-5%) 连续呼吸连续呼吸 1010分钟分钟 , , 则则发生强发生强烈的呼烈的呼吸吸 困难，头疼困难，头疼

18%18% 以上 以上 致命的致命的

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氨氨 特性：无色，有强烈刺激性气味。碱性物质，特性：无色，有强烈刺激性气味。碱性物质，

可感觉最低浓度为 可感觉最低浓度为 5.3 ppm5.3 ppm。。 来源：来源：

冬季施工过程中在混凝土中添加氨水作为防冻剂，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。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，危装饰材料中的添加剂和增白剂，释放期较短，危害较小。害较小。

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氨氨 危害 危害

对皮肤组织、上呼吸道有腐蚀作用，造成流泪、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；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通过三叉神经末梢反射作用引起心脏停搏和呼吸停止；停止；

通过肺泡进入血液，破坏运氧功能。通过肺泡进入血液，破坏运氧功能。 防止污染措施防止污染措施

禁止使用氨作防冻剂禁止使用氨作防冻剂

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氡氡 (Rn)(Rn) ：： RadonRadon 氡是一种无色、无味、自然界唯一的天然放射氡是一种无色、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。它最稳定作辐射源，在科研中可用于制造中子。它最稳定的同位素是的同位素是 Rn222Rn222 。半衰期为。半衰期为 3.823.82 天。原子序天。原子序数数 8686 ；熔点；熔点 -71℃-71℃；沸点；沸点 -61.8℃-61.8℃；比重（固；比重（固态）态） 44。。

来源来源 地基土壤中有镭。地基土壤中有镭。 花岗岩、水泥、石膏、部分天然石材中含有镭。花岗岩、水泥、石膏、部分天然石材中含有镭。 天然气中含有氡。天然气中含有氡。

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氡氡 (Rn)(Rn) ：： RadonRadon

危害危害 易扩散，溶于水和脂肪。极易进入人体呼吸系统造易扩散，溶于水和脂肪。极易进入人体呼吸系统造成放射性损伤。成放射性损伤。

肺癌的第二大诱因，潜伏期 肺癌的第二大诱因，潜伏期 1515 年以上。年以上。 防护防护

建材局与卫生部建材局与卫生部 19931993 年的天然石材的放射性控制年的天然石材的放射性控制标准：标准： AA 类可居室内使用，类可居室内使用， CC类只能在外表面使用类只能在外表面使用

表面涂层可阻挡氡的逸出；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。加大通风换气次数，降低室内氡气浓度。

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VOCVOC (Volatile Organic Compounds)(Volatile Organic Compounds) 常见种类常见种类

数数 1010种到上百种，主要由脂肪族碳水化合物，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、芳香族碳水化合物组成。例如酒精类、甲醛、甲甲苯、苯、四氯化碳四氯化碳等，主要对人体的呼吸器官和神经等，主要对人体的呼吸器官和神经器官有影响器官有影响 。 。

根据沸点不同可分根据沸点不同可分

50---100 VVOC (Very VOC)℃50---100 VVOC (Very VOC)℃

100---260 VOC℃100---260 VOC℃

260---400 SVOC (Semi-VOC)℃260---400 SVOC (Semi-VOC)℃

400℃400℃ 以上 以上 POM (Particulate organic matter)POM (Particulate organic matter)

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VOCVOC (Volatile Organic Compounds)(Volatile Organic Compounds) 特点特点

单独浓度不高，但多种微量单独浓度不高，但多种微量 VOCVOC的共同作用的共同作用不可忽视。不可忽视。

长期低剂量释放，对人体危害大。长期低剂量释放，对人体危害大。 引起头痛、恶心等症状。引起头痛、恶心等症状。

来源：来源： 各种各种漆、漆、涂料、涂料、胶胶粘粘剂、剂、阻燃剂、防水剂、防阻燃剂、防水剂、防腐剂、防虫剂腐剂、防虫剂

室内建材室内建材 家具家具

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VOCVOC (Volatile Organic Compounds)(Volatile Organic Compounds)

影响室内影响室内 IAQIAQ的主要是的主要是 50---100℃50---100℃的的VVOC VVOC 和 和 100---260℃100---260℃的的 VOCVOC

由于由于 VOCVOC种类很多，难以检测和分类，种类很多，难以检测和分类，世界世界卫生卫生组织组织 WHOWHO在在 19871987年给出了一年给出了一个室内总个室内总 VOC (TVOC)VOC (TVOC) 的含量不能超过 的含量不能超过300300g/mg/m33的上限值；我国的上限值；我国民用建筑工程民用建筑工程室内环境指标室内环境指标 TVOCTVOC指标为 指标为 500500g/mg/m33 。。

疑问： 疑问： IAQIAQ差 差 超标，浓度指标合适吗？ 超标，浓度指标合适吗？

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甲醛甲醛 (HCOH)(HCOH) 特点特点

无色，有强烈刺激性气味。 无色，有强烈刺激性气味。 水溶液为福尔马林水溶液为福尔马林 大气中平均浓度大气中平均浓度 0.005-0.01mg/m0.005-0.01mg/m33 ，低于，低于 0.03mg/m0.03mg/m33 ，， 新装修宾馆可达 新装修宾馆可达 0.85mg/m0.85mg/m33 ，控制标准为，控制标准为 0.12mg/m0.12mg/m33

来源来源 工业废气、汽车尾气、光化学烟雾工业废气、汽车尾气、光化学烟雾 建筑材料：地毯、人造板、泡沫树脂保温板建筑材料：地毯、人造板、泡沫树脂保温板 ****** 装修材料：胶粘剂、涂料装修材料：胶粘剂、涂料 ****** 日化产品：清洁剂、消毒剂、液化石油气日化产品：清洁剂、消毒剂、液化石油气

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甲醛甲醛 危害危害

浓度浓度 0.1mg/m0.1mg/m33 有异味影响有异味影响 0.5mg/m0.5mg/m33 以上刺激粘膜以上刺激粘膜 (( 眼、呼吸道等眼、呼吸道等 )) ，产生，产生变态反应变态反应 (( 眼红、流泪、咽干等眼红、流泪、咽干等 )) 、恶心、胸闷等。、恶心、胸闷等。

6.5mg/m6.5mg/m33 以上引起肺炎、肺水肿，甚至导致死亡。以上引起肺炎、肺水肿，甚至导致死亡。 有致畸、致癌作用。有致畸、致癌作用。 对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害。对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害。

释放特性释放特性 释放期长，释放期长， 33 －－ 1515 年。年。 高温、高湿条件下甲醛散发力度加大。高温、高湿条件下甲醛散发力度加大。

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气味气味分子污染分子污染 影响空气的新鲜度和影响空气的新鲜度和 IAQIAQ 的可接受性。的可接受性。 低浓度污染，不会超过权威机构的上限值。低浓度污染，不会超过权威机构的上限值。 分子的重量为分子的重量为 11mm 微粒的微粒的 1/101/101010倍，扩散倍，扩散速度极快，难以控制。因此源控制最重要。速度极快，难以控制。因此源控制最重要。

来源来源 厨房、卫生间厨房、卫生间 人体生物污染人体生物污染 烟草烟雾烟草烟雾 低浓度低浓度 VOCVOC和其它有气味的污染物和其它有气味的污染物

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包括包括烟气、大气尘埃、纤维性粒子及花粉，烟气、大气尘埃、纤维性粒子及花粉，其中其中直径直径小于小于 10 10 mm的微粒称为可吸入颗粒物。的微粒称为可吸入颗粒物。

按质量计，大气尘中按质量计，大气尘中 10 10 mm以下占以下占 72%72%；工业过程；工业过程产尘，产尘， 10 10 mm以下占以下占 30%30%，可吸入并停留在呼吸道，可吸入并停留在呼吸道中，造成矽肺和肺癌。中，造成矽肺和肺癌。

来源来源 室外来源和生产过程室外来源和生产过程 人员活动：行走、抽烟人员活动：行走、抽烟 石棉建材石棉建材

一、二次扬尘和室内湿度过低是其产生的主要原因。一、二次扬尘和室内湿度过低是其产生的主要原因。避免扬尘、增强过滤、控制湿度等方式以及控制产生避免扬尘、增强过滤、控制湿度等方式以及控制产生源等手段来避免污染源等手段来避免污染

悬浮颗粒物悬浮颗粒物

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微生物微生物 病毒和细菌病毒和细菌

附于悬浮颗粒物上传播，是传染病的来源 附于悬浮颗粒物上传播，是传染病的来源 霉菌：霉菌：滋生于潮湿阴暗的土壤、水体、空调设备中滋生于潮湿阴暗的土壤、水体、空调设备中

军团病军团病 ((legionnaires' diseaselegionnaires' disease)) ：：一种大叶性肺炎一种大叶性肺炎 19761976年在美国费城的宾西法尼亚美军军团会议的年在美国费城的宾西法尼亚美军军团会议的

参加者中发生的军团病是典型的例子。死亡率高达参加者中发生的军团病是典型的例子。死亡率高达 15-15-

20%20%。。

军团肺原菌是一种普遍存在的嗜水性军团肺原菌是一种普遍存在的嗜水性需需氧氧细菌：细菌：LegionellaLegionella ，可通过风道、给水系统进入室内空气。，可通过风道、给水系统进入室内空气。

47

微生物微生物 尘螨尘螨

适宜环境适宜环境 2020 －－ 30℃30℃，， 7575 －－ 8585 ％，空气不％，空气不流通场所流通场所

可引起哮喘、过敏性鼻炎、过敏性皮炎可引起哮喘、过敏性鼻炎、过敏性皮炎 孳生地：纯毛地毯、床垫孳生地：纯毛地毯、床垫 控制方法：通风换气，保持清洁控制方法：通风换气，保持清洁

48

烟草烟雾烟草烟雾：最常见的室内：最常见的室内空气污染空气污染 危害：危害：刺激刺激和和 臭味 臭味 香烟烟气的典型组成成分香烟烟气的典型组成成分 ((mg/mg/支支 ))：： 成分 主流烟气 二次烟气 成分 主流烟气 二次烟气

燃过的烟草 燃过的烟草 350 400 350 400 全部颗粒 全部颗粒 20 4520 45 尼古丁 尼古丁 1 1.71 1.7 一氧化碳 一氧化碳 20 8020 80 二氧化碳 二氧化碳 60 8060 80 氧化氮 氧化氮 0.01 0.080.01 0.08 丙稀醛 丙稀醛 0.08 -----0.08 ----- 产生烟气时间 产生烟气时间 20s 550s20s 550s

49

臭氧臭氧 臭氧臭氧 (O(O33)) ：一种刺激性气体，主要来自室外的：一种刺激性气体，主要来自室外的光化学烟雾。室内的电视机、复印机、激光印刷光化学烟雾。室内的电视机、复印机、激光印刷机、负离子发生器等在使用过程中也都能产生臭机、负离子发生器等在使用过程中也都能产生臭氧。氧。

性质：可氧化空化合物而还原，可杀菌；可被性质：可氧化空化合物而还原，可杀菌；可被橡胶、塑料等吸附。橡胶、塑料等吸附。

臭氧对眼睛、粘膜和肺组织都具有刺激作用，臭氧对眼睛、粘膜和肺组织都具有刺激作用，能破坏肺的表面活性物质，并能引起肺水肿、哮能破坏肺的表面活性物质，并能引起肺水肿、哮喘等。喘等。

50

污染物的控制方法污染物的控制方法 ““堵源”─ 建筑设计与施工特别是围护结构表层材堵源”─ 建筑设计与施工特别是围护结构表层材料的选用中，采用料的选用中，采用 VOCVOC等有害气体释放量少的材料；等有害气体释放量少的材料；

““节流”─ 切实保证空调或通风系统的正确设计、节流”─ 切实保证空调或通风系统的正确设计、严格的运行管理和维护，使可能的污染源产污量降低严格的运行管理和维护，使可能的污染源产污量降低到最小程度；到最小程度；

““稀释”─ 保证足够的新风量或通风换气量，稀释稀释”─ 保证足够的新风量或通风换气量，稀释和排除室内气态污染物。这也是改善室内空气品质的和排除室内气态污染物。这也是改善室内空气品质的基本方法。基本方法。

““清除”─采用各种物理或化学方法如过滤、吸附、清除”─采用各种物理或化学方法如过滤、吸附、吸收、氧化还原等将空气中的有害物清除或分解掉。吸收、氧化还原等将空气中的有害物清除或分解掉。

51

通风换气或空气调节通风换气或空气调节稀释方法稀释方法 通风通风

自然通风：依靠自然风压、热压作用进行通风自然通风：依靠自然风压、热压作用进行通风 机械通风：利用风机等机械设备进行通风机械通风：利用风机等机械设备进行通风

空气调节空气调节 传统方式：调节温湿度、流速、洁净度传统方式：调节温湿度、流速、洁净度 新方式：空气成分、气味新方式：空气成分、气味 污染严重：直流式系统（即机械通风系统）污染严重：直流式系统（即机械通风系统） 污染不很严重：部分回风系统污染不很严重：部分回风系统

52

MMGG ，， CC00

CC

VV

CC

全面通风的基本微分方程全面通风的基本微分方程式（稀释方程）式（稀释方程） G CG C00 d d + M d + M d - G C d - G C d =VdC =VdC

在通风量一定、室内初始浓度为在通风量一定、室内初始浓度为 CC11 的时候，的时候，

求求 CC22 与通风时间的关系：与通风时间的关系：

稳定状态的关系式：稳定状态的关系式：

GCMGC

dC

V

d

0

V

GC

G

M

V

GCC

exp1exp 012

V

GCMGC

d

dC 0

02 CC

MG

53

新风通风换气量新风通风换气量 决定因素决定因素

室内污染物允许浓度室内污染物允许浓度 室外污染物浓度室外污染物浓度 室内污染物发生量：发生量已知否？？？室内污染物发生量：发生量已知否？？？

室内污染物产生对换气量的要求室内污染物产生对换气量的要求 人体代谢生物污染：以人体代谢生物污染：以 COCO22 浓度或臭气强度指数浓度或臭气强度指数

为指标确定换气量为指标确定换气量 消除烟臭的要求根据吸烟量确定消除烟臭的要求根据吸烟量确定 污染物发生量：污染物发生量： VOCVOC等微量产生的污染难以监测，等微量产生的污染难以监测，通风量的确定仍然是需要研究的问题。通风量的确定仍然是需要研究的问题。 ASHRAE SASHRAE ST62T62 －－ 1989R1989R虽合理但目前无法操作。虽合理但目前无法操作。

54

新风通风换气量新风通风换气量常用民用建筑新风量范围常用民用建筑新风量范围

以坐为主、少吸烟、久逗留场所以坐为主、少吸烟、久逗留场所

55

通风量与 通风量与 IAQIAQ

美国美国 (( 欧洲欧洲 ))对学校，办公室的最新研究表明对学校，办公室的最新研究表明新风量与新风量与 SBSSBS 之间有着一定的关系，当新风之间有着一定的关系，当新风量小于量小于 36 m36 m33/h/h人时，人时， SBS SBS 问题变得显问题变得显著。著。

关于关于人体人体代谢代谢 污染的问题，第一印象 污染的问题，第一印象 ((First First

ImpresImpres sion) sion) 使 使 80%80%的人能够满意的最的人能够满意的最 小新风量是 小新风量是 27 m27 m33/h/h人，对于已适应了室内人，对于已适应了室内

环境的 环境的 90%90% 的人能够满足的最小新风量只需 的人能够满足的最小新风量只需9 m9 m33/h/h 人。 人。

56

57

自然通风自然通风 基本原理：只要建筑开口两侧存在压力差基本原理：只要建筑开口两侧存在压力差

PP ，就会有空气流过开口。流过的风速为：，就会有空气流过开口。流过的风速为：

热压：温差引起的空气密度差导致建筑开口热压：温差引起的空气密度差导致建筑开口内外的压差。内外的压差。

风压：室外气流绕流引起建筑周围压力分布风压：室外气流绕流引起建筑周围压力分布的不同形成开口处的压差。的不同形成开口处的压差。

PP 22

＝＝

58

热压通风热压通风)()( nwabab ghPPPP

hhww nn

bb

aa

59

热压通风的基本概念热压通风的基本概念

h

b

a

o o2

h1中和面

余压余压

60

多层建筑的热压引起的

多层建筑的热压引起的

自然通风

自然通风

大中和面

小中和面

H

余压余压 5.1/1

5.1

])

11(

)([)(

m

gHFtotalL

iiiouti

dia

l

5.1/1])[( ghZ

hFL ii

iniouti

iid

ia

61

热压作用模拟的建筑模型热压作用模拟的建筑模型 每层有上下每层有上下两个开口两个开口

62

室内空气速度分布

室内空气速度分布

63

室内空气温度分布

室内空气温度分布

64

风压作用

风压作用

下的自然

下的自然

通风通风

65

风压作用下的自然通风风压作用下的自然通风

ww

f KP 2

2

PPff

往往采用往往采用 CFDCFD

或风洞模型实验的或风洞模型实验的方法求取方法求取 KK 值。值。

风压系数风压系数

66

风洞模型实验风洞模型实验

67

风洞模型实验风洞模型实验

68

风压和热压的联合作用风压和热压的联合作用

69

风压和热压的联合作用风压和热压的联合作用

h

bKb

xbP

a

wt w t nn

xaPKa

w

ww

bnwxaww

bxbb KhgPKPP 2

)(2

22

ww

axaa KPP 2

2

70

气流分布与气流分布与 IAQIAQ 向室内引入的新风是否都进入了呼吸区？向室内引入的新风是否都进入了呼吸区？室内空气更新的快慢如何？室内污染物被室内空气更新的快慢如何？室内污染物被转移出去的迅速程度又如何？转移出去的迅速程度又如何？

71

置换通风数值求解置换通风数值求解方法的空间模型方法的空间模型

1-1- 壁橱，壁橱， 2-2- 桌桌子，子， 3-3-计算计算机，机， 4-4-人，人， 5-5-灯，灯， 6-6- 送风送风口，口， 7-7- 回风口回风口

气流分布的研究方法气流分布的研究方法 数值求解法数值求解法 半经验公式法半经验公式法 示踪气体实验法示踪气体实验法

72

置换通风的速度场置换通风的速度场

73

置换通风的温度场置换通风的温度场

74

置换通风的污染物浓度场置换通风的污染物浓度场

置换通风送风形式，污染物浓度高的部位在上置换通风送风形式，污染物浓度高的部位在上方。方。

75

置换通风的空气年龄场置换通风的空气年龄场 置换通风送风形式，空气年龄长的部位在上置换通风送风形式，空气年龄长的部位在上

方。年龄单位：秒方。年龄单位：秒

76

气流分布性能评价：空气流分布性能评价：空气年龄 气年龄 Air ageAir age

0

0

)(

C

dC

A

污染物的浓度衰减曲线污染物的浓度衰减曲线

77

空气年龄空气年龄 平均空气年龄：平均空气年龄：

换气时间： 换气时间： rr =2 =2 活塞流： 活塞流： ＝ ＝ 出口 出口 / 2/ 2

rr＝ ＝ 出口出口

充分混合流：充分混合流： ＝ ＝ 出口出口， ， rr＝ ＝ 22 出口出口

非完全混合流：入口空气年龄最年轻，出口非完全混合流：入口空气年龄最年轻，出口空气年龄最老。空气年龄最老。

0

0

)(

)(

dC

dC

P

P

＝

排出空气浓度排出空气浓度

78

换气效率换气效率不涉及污染源的位置不涉及污染源的位置

理论上最短的换气时间是多少？理论上最短的换气时间是多少？

活塞流所用时间：活塞流所用时间： nn＝ ＝ VV / G/ G

换气效率定义：换气效率定义：

2n

r

n

79

通风效率通风效率：：涉及污染源的位置涉及污染源的位置 充分混合流 充分混合流 EE＝＝ 1 1 活塞流活塞流

均匀污染源 均匀污染源 EE＝＝ 22 如果污染源在出口呢？如果污染源在出口呢？ 污染源在入口呢？污染源在入口呢？

0

0

CC

CCE p

C

pC

0C

80

其它指标其它指标 能量利用系数：类似通风效率，但用得热代能量利用系数：类似通风效率，但用得热代替污染物，温度代替污染物浓度。替污染物，温度代替污染物浓度。

不均匀系数：反映气流温度场和速度场的不不均匀系数：反映气流温度场和速度场的不均匀程度。均匀程度。 tt

t

tt i

tn

tt

k

i

t

2)(

均方根偏差均方根偏差

81

换气效率换气效率和能量利用系数和能量利用系数

82

其它清除空气污染的方法其它清除空气污染的方法 空气过滤去除悬浮颗粒物空气过滤去除悬浮颗粒物

活性炭吸附气体污染物活性炭吸附气体污染物

光催化纳米材料光催化纳米材料 TiOTiO22

空气离子化空气离子化

紫外线杀菌与臭氧消毒紫外线杀菌与臭氧消毒

83

截留效应 惯性效应

扩散效应重力作用

静电效应

空气过滤：去除悬浮颗粒物空气过滤：去除悬浮颗粒物

不同捕集机理的捕不同捕集机理的捕集效率对不同粒径的集效率对不同粒径的尘粒是不同的。尘粒是不同的。

84

空气过滤：去除悬浮颗粒物空气过滤：去除悬浮颗粒物 (a) (a) 截留效应：粒径小的粒子惯性小，粒子不脱离流截留效应：粒径小的粒子惯性小，粒子不脱离流线。在沿流线运动时，可能接触到纤维表面而被截留。线。在沿流线运动时，可能接触到纤维表面而被截留。

(b) (b) 惯性效应：粒子在惯性作用下，脱离流线而碰到惯性效应：粒子在惯性作用下，脱离流线而碰到纤维表面。纤维表面。

(c) (c) 扩散效应：随主气流掠过纤维表面的小粒子，可扩散效应：随主气流掠过纤维表面的小粒子，可能在类似布朗运动的位移时与纤维表面接触。能在类似布朗运动的位移时与纤维表面接触。

(d) (d) 重力作用： 尘粒在重力作用下，产生脱离流线的重力作用： 尘粒在重力作用下，产生脱离流线的位移而沉降到纤维表面上。位移而沉降到纤维表面上。

(e) (e) 静电效应：由于气体摩擦和其它原因，可能使纤静电效应：由于气体摩擦和其它原因，可能使纤维带电。维带电。

85

86

活性炭吸附气体污染物活性炭吸附气体污染物 材料：硬质的植物和果核材料：硬质的植物和果核 原理：经过活化加工后，碳原理：经过活化加工后，碳

的内部形成了极小的空隙，的内部形成了极小的空隙，表面积很大，表面积很大， 1g1g 的活性炭的的活性炭的有效表面积可以达到有效表面积可以达到 1000m1000m22 ， 具有极强的吸附性。， 具有极强的吸附性。

性能：吸附量一般是其自身性能：吸附量一般是其自身重量的重量的 1/6—1/51/6—1/5 ，到了饱和，到了饱和状态就会失效，需要更换。状态就会失效，需要更换。

87

活性炭的吸附性能活性炭的吸附性能物质名称 饱和吸附量物质名称 饱和吸附量 (%)(%)

SOSO22 10 10ClCl22 15 15CSCS22 15 15CC66HH66((苯苯 ) ) 24 24OO33 能还原为能还原为 OO22

烹调臭味 烹调臭味 3030厕所臭味 厕所臭味 3030

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光催化纳米材料 光催化纳米材料 TiOTiO22

TiOTiO22 是一种是一种 NN型半导体，有很强的氧化性型半导体，有很强的氧化性和还原性。在光化学反应中，以和还原性。在光化学反应中，以 TiOTiO22 作催作催化剂，在太阳光尤其是紫外线的照射下，使化剂，在太阳光尤其是紫外线的照射下，使得得 TiOTiO22固体表面生成空穴固体表面生成空穴 (h(h ＋＋ )) 和电子和电子 (e(e－－ )) ，空穴使，空穴使 HH22OO氧化，电子使空气中的氧化，电子使空气中的 OO22

还原，在此过程中，生成还原，在此过程中，生成 OHOH基团。基团。 OHOH基基团的氧化能力很强，可使有机物（团的氧化能力很强，可使有机物（ VOCVOC）被）被氧化、分解，最终分解为氧化、分解，最终分解为 COCO2 2 和 和 HH22OO 。。

89

光催化纳米材料 光催化纳米材料 TiOTiO22

甲醛光降解反应中的主要氧化还原反应：甲醛光降解反应中的主要氧化还原反应：

氧化反应：氧化反应：

还原反应：还原反应： 原理总结：原理总结： HCHO + HHCHO + H22O + 4hO + 4h+ + + O+ O2 2 + 4e+ 4e- -

HCOOH + 2HHCOOH + 2H+ + + 2h+ 2h++ +O +O22 + 4e + 4e--

COCO22 +4H +4H+ + + O+ O22 + 4e + 4e--

2 H2 H22O + COO + CO22

heTiO hv2

HHCOOHhOHHCHO 222 HCOhHCOOH 22 2

OHHeO 22 244

90

不同污染消除方法的效果不同污染消除方法的效果0.07次 /h

91

空气离子化空气离子化 表示空气离子化程度的指标是离子浓度，即单位体表示空气离子化程度的指标是离子浓度，即单位体积内正离子或负离子的个数。洁净的山区离子浓度为积内正离子或负离子的个数。洁净的山区离子浓度为20002000个个 /cm/cm33 ，农村为，农村为 1000-15001000-1500 个个 /cm/cm33 ，而城，而城市则为市则为 200-400200-400个个 /cm/cm33 ，一般正离子数多于负离子，一般正离子数多于负离子数。一些研究结果认为，负离子对人体有良好的的生数。一些研究结果认为，负离子对人体有良好的的生理作用，包括降低血压、抑制哮喘、对神经系统有镇理作用，包括降低血压、抑制哮喘、对神经系统有镇静作用和有利消除疲劳。静作用和有利消除疲劳。

但室内负离子发生器产生大量臭氧，过多的臭氧反但室内负离子发生器产生大量臭氧，过多的臭氧反而对人体有害。而对人体有害。限定臭氧浓度的上限限定臭氧浓度的上限：： 0.16mg/h0.16mg/h 。。

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杀菌消毒杀菌消毒 紫外线紫外线

可杀灭各种微生物，破坏蛋白质结构可杀灭各种微生物，破坏蛋白质结构 对照射量和照射时间有要求：数分钟对照射量和照射时间有要求：数分钟

臭氧臭氧 氧化剂氧化剂 ，把微生物 ，把微生物还原成氧和水，在环境中还原成氧和水，在环境中不留残留物不留残留物

对反应时间有要求：数分钟对反应时间有要求：数分钟

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本章习题本章习题 请说明换气效率和通风效率的关系。请说明换气效率和通风效率的关系。 与常规空调送风方式相比，个体空调有什与常规空调送风方式相比，个体空调有什

么优缺点？么优缺点？ 在在 SARSSARS 肆虐期间，为安全起见，一些人肆虐期间，为安全起见，一些人

在在空调系统空调系统中放置紫外灯杀毒灭菌，你对中放置紫外灯杀毒灭菌，你对此有何评价？此有何评价？

在在空调系统里面释放臭氧杀菌的方法是否空调系统里面释放臭氧杀菌的方法是否可行？可行？

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本章参考讲座资料本章参考讲座资料 20012001 年年 1010月月 2929 日丹麦工业大学 日丹麦工业大学 P. O. FP. O. F

anger anger 在本研究所的报告： “在本研究所的报告： “ Indoor Indoor

Environment and Health, Environment and Health,

Comfort and Productivity”Comfort and Productivity”

20012001 年年 1010月月 1111 日同济大学龙惟定教授日同济大学龙惟定教授在本研究所的报告：“上海：空调与环在本研究所的报告：“上海：空调与环境”境”