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室内空气质量(IAQ)和感知空气质量(PAQ)之间的关系-对中国住宅环境的综述和案例分析

时间:2022-11-22  点击量:

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2022年9月,裴晶晶老师课题组博士生渠美楠在国际期刊《Energy and Built Environment》(该期刊已被Ei、Scopus、DOAJ等重要数据库收录,EBE CiteScore Tracker 即时引用分数10.5)发表综述文章:“The relationship between indoor air quality (IAQ) and perceived air quality (PAQ) – a review and case analysis of Chinese residential environment”。(室内空气质量(IAQ)和感知空气质量(PAQ)之间的关系-对中国住宅环境的综述和案例分析)。

题目

The relationship between indoor air quality (IAQ) and perceived air quality (PAQ) – a review and case analysis of Chinese residential environment

作者

Jingjing Pei(裴晶晶,第一作者,通讯作者), Meinan Qu (渠美楠,第二作者) , Luyao Sun (孙璐瑶), Xueyong Wang (王雪永), Yihui Yin (尹奕卉)

研究背景

由于人们大部分时间都在室内度过,室内空气质量不仅与人体健康息息相关,而且显著影响居住者对室内环境的主观感知。随着人们对居住环境要求的提高,人们对室内空气质量的要求已经不仅局限于对其安全、健康性的要求, 而且更加关注其对舒适性及主观感知的影响。主观感知空气质量(PAQ)与许多因素密切相关,包括热参数、污染物浓度和通风性能等。然而,目前的建筑室内空气质量评价方法只基于对室内参数的客观测量,并没有充分考虑居住者的主观感知。本文旨在总结各类PAQ评估方法,并对各评估方法的优点、相似性和差异性进行了比较。文章对中国住宅建筑领域室内空气质量的文献进行综述,探讨了温度、相对湿度、通风性能、挥发性有机化合物(VOCs)浓度和颗粒物浓度对主观感知空气质量的影响。

图形摘要

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主要结论

1. 传统的IAQ评价方法总结

传统的IAQ评价方法包括1)浓度测量。2)通风性能。3)暴露评估。4)综合室内空气质量指数。上述方法都旨在控制客观的室内空气污染物,考虑其对健康的有害影响。然而,良好的室内空气质量不仅需要确保居住者的健康,还需要创造舒适和愉悦的感觉。在评估室内空气质量时,应考虑人们的主观感知。

通常使用主观方法来评估人们对空气质量的感知,主观方法的优点是人可以感知到比客观测量更低的污染物浓度。人们的感官阈值通常在1 ppb以下,而大多数化合物测量仪器的最低检测限在10–910–6μg/m3。在非工业建筑中,污染物浓度可能甚至低于检测到的限值,因此主观评估可以很好地补充客观测量。

2. 感知空气质量(PAQ)的评价方法总结

2.1 不满意率的评估方法

ASHRAE提出的“可接受的IAQ”和“可接受的PAQ”分别对主观不满意率和气味敏感性进行了定性要求,但并没有提出定量要求。本文对与不满意率相关的PAQ的定量评估方法,包括气味评估相关的方法进行了总结。

描述感知污染强度C (olfdecipol)与不满意率PD的关系

描述CO2TVOC浓度与感知气味水平dCddTv的关系

PAQ评估调查问卷

问卷包含6个部分:空气质量的适应度,气味强度,气味刺激,环境感知,病态建筑综合症(SBS)和任务完成度。

2.2 气味评估方法

气味通常被认为是PAQ控制的主要目标,在建筑室内环境中可以同时存在多种低浓度VOCs,一些VOCs由于气味阈值相当小,故在非常低的浓度下仍然可以被人员感知到。气味评估方法一般可分为以下两类:

• 直接的嗅觉评估:

气味调查:使用上述问卷量表进行调查评估;

动态嗅觉测量:稀释气味样本,经训练过的嗅辨小组进行气味评估;

气相色谱-嗅觉-质谱(GC/O/MS):基于传统的GC/MS系统加载嗅探口,人鼻在嗅探口评估气味特征。

• 间接的仪器评估:

气味浓度加和(SOC);

气味活性值(SOAV);

气味强度加和(SOI)。

3.建筑环境参数与PAQ的关系-以中国住宅环境为例

3.1 温度T、相对湿度RHPAQ的关系

本文总结了中国住宅室内T和RH的相关研究,绘制了季节和区域划分的室内温湿度分布图,如图1。当空气焓区间在25 -75 kJ/kg时,PAQ与空气焓和污染水平(0–30decipols)呈负相关,随着焓的增加,污染强度对PAQ的影响越来越不明显。超过70.77 kJ/kg(28°C、70%RH的实验工况下),无论污染强度如何,T和RH似乎是不可接受的PAQ的主要因素。

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(a) TRH的季节分布

(b–1) TRH 的严寒地区分布

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(b–2) TRH的寒冷地区分布

(b–3) TRH 的温和地区分布

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(b–4) TRH 的夏热冬冷地区分布

(b–5) TRH 的夏热冬暖地区分布

1 中国住宅建筑室内TRH的季节和地区分布

3.2 VOCs与PAQ的关系

本文总结了中国住宅建筑室内VOCs的大量研究,绘制了室内VOCs的浓度分布和异味物质浓度分布,如图2和3。中国住宅室内普遍存在丰富的醛类物质(如苯甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、异戊醛、己醛、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛), 且大都浓度超过了相应的气味阈值, 因此是造成室内异味感知的主要原因, 在室内空气质量控制中应予以考虑。

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2 中国住宅建筑室内VOCs平均浓度分布

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3 中国住宅建筑中可能造成异味污染的室内VOCs平均浓度分布

3.3 通风率与PAQ的关系

通风可以有效地稀释或去除室内污染物,显著影响室内空气质量。实验表明,增加通风率可以改善PAQ。目前大多数通风标准是综合考虑提升室内空气质量要求和控制通风能耗之间的折衷。但既有研究标名,低于0.7h-1的换气量对PAQ没有显著差异。 我们总结了中国住宅建筑的换气率如下表1。可以看到,中国住宅的当前通风率可能无法满足良好PAQ的要求,特别是当只有渗透或机械通风率很小时。

1 中国住宅建筑中换气次数汇总, h-1.

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3.4 颗粒物与PAQ的关系

少数文献研究了室内颗粒物对PAQ的影响。虽然既有研究显示50 μg/m3左右可能是造成PAQ影响的浓度水平,但对于造成显著PAQ影响的关键室内颗粒物浓度目前并没有一致结论。本文总结了中国住宅建筑室内颗粒物的浓度分布,如图4。虽然中国住宅室内PM2.5浓度存在显著的城乡差异、地域差异, 但其平均浓度都在56 μg/m3以上,是PAQ不可忽略的因素。

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4 中国住宅建筑室内颗粒物浓度分布

4. 结论

(1)室内空气质量的综合评价不仅应考虑对环境参数客观评价, 还应考虑居住者的主观感知。

2)中国部分住宅建筑中的高温高湿环境会导致感知空气质量不满意。

3)低气味阈值的VOCs通过嗅觉或感官刺激导致PAQ不可接受,应定量研究特定环境中气味VOCs的源特性及其对人员感知的影响

4)中国住宅建筑中自然通风的换气次数低于限值(0.7 h-1),可能不足以达到人员的主观感知。

5)颗粒物对主观感知影响的研究有限,应进一步研究颗粒成分及多种污染物耦合存在对人的主观感知影响。

 

文章引用格式:Pei J J, Qu M N, Sun L Y, Wang X Y, Yin Y H. The relationship between indoor air quality (IAQ) and perceived air quality (PAQ) – a review and case analysis of Chinese residential environment [J]. Energy and Built Environment, 2022. 10.1016/j.enbenv.2022.09.005.

 

编辑人渠美楠

审核人裴晶晶