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中国健康建筑住宅案例的室内空气质量模拟分析

时间:2022-11-09 18:05:07 来源:网友投稿

摘 要:建筑的发展趋势将从关注建筑本身的性能,逐步转向更加关注建筑使用者的体验。以往曾强调的绿色节能将向绿色健康进行提升,健康建筑将成为绿色建筑的更高层次的发展趋势。以人的健康需求为出发点的健康建筑标准,体现了高品质住宅产品,由建筑价值需求,向生命价值需求的变化,回归到使用者的需求原点。室内空气质量是健康建筑的主要检测指标,通过对室内颗粒物及无机气体、挥发性有机污染物、微生物、放射物,如甲醛、TVOC、苯系物等含量的控制,通过对室内家具、涂料、地板等有害物质含量的控制,以满足中国《健康建筑评价标准》的指标要求。

关键词:中国《健康建筑评价标准》 T/ASC02-2016;室内空气质量;甲醛浓度;TVOC浓度

1 引言

随着国务院《“健康中国2030”规划纲要》的发布,健康问题日益受到各界的关注,人体有百分之九十的时间处于建筑中,因此建筑的室内健康情况,是非常值得重视的。随着中国房地产行业的快速发展,房企从品牌维度、舒适居住环境、差异化竞争优势、可控投入的高溢价率方面,均需要打造出符合人体居住的、确实有益于身心健康的建筑产品,以满足人们对高品质的健康生活追求。中国的《健康建筑评价标准》 T/ASC02-2016应运而生,自2017年1月6日起开始实施。该标准对室内空气质量有四点控制要求:建筑室内空气中甲醛、TVOC、苯系物等典型污染物进行浓度预评估,且室内空气质量应满足现行国家标准《室内空气质量标准》GB/T 18883的要求。

建筑室内颗粒物含量,PM2.5年均浓度应不高于35 μg/m3,PM10年均浓度应不高于70 μg/m3;室内使用的建筑材料应满足现行相关国家标准的要求,不得使用含有石棉、苯的建筑材料和物品;木器漆、防火涂料及饰面材料等的铅含量不得超过90 mg/kg;含有异氰酸盐的聚氨酯产品不得用于室内装饰和现场发泡的保温材料中;木家具产品的有害物质限值应满足现行国家标准《室内装饰装修材料 木家具中有害物质限量》GB 18584的要求,塑料家具的有害物质限值应满足现行国家标准《塑料家具中有害物质限量》GB 28481的要求。《健康建筑评价标准》T/ASC02-2016第4.1.1条对建筑空气质量设计提出的要求。应对室内甲醛、TVOC、苯系物等典型污染物进行浓度预评估,且进行浓度预评估,且室内空气质量应满足现行国家标准《室内空气质量》GB/T 18883的要求。如表 1

本文将采用CFD软件模拟分析某住宅建筑的空气质量情况,通过对甲醛浓度、TVOC浓度的模拟分析,综合考虑通风、装饰材料、基础参数设置,判断本项目是否满足健康建筑的标准要求。

2 模拟概述

2.1 项目概况

本项目通过了《健康建筑评价标准》T/ASC02-2016的要求,获得了中国健康建筑设计标识星级认证,该项目地处江南,建筑面积约6000平米,结构形式为框架剪力墙结构,建筑高度73米,建筑层数24层的单栋住宅。项目处于亚热带季风区,四季分明,雨量充沛。全年平均气温17.8℃,平均相对湿度70.3%,年降水量1454毫米,年日照时数1765小时。夏季气候炎热,湿润,冬季寒冷,干燥。

2.2 通风概述

热压通风分为单侧通风(single-sided natural ventilation)、双侧通风(cross ventilation)。前者的通风量较小,后者的通风量相对较大、气流组织形式较好,但是往往受到建筑结构形式的限制而不允许采用。

3 技术路线

报告主要针对项目室内机械通风状态下对甲醛、TVOC浓度进行模拟分析,以预测室内环境空气质量与装修设计提供参考。

3.1 分析方法

建筑室内通风的预测方法目前主要有区域模型、模型实验以及计算流体力学方法。本报告采用CFD手段对项目室内主要功能房间的空气质量效果进行模拟,报告中综合考虑流场、风速、甲醛、TVOC对项目室内空气质量状况进行分析评价。

3.2 湍流模型

模拟中采用标准κ-ε模型求项目室内空气质量状况,可以写成如下通用形式:

不同的方程,会有不同的表现形式,具体见下表1。

本项目的模拟报告中所采用的k-e 湍流模型,有得到大量工程案例的应用验证,具有较高的可靠性。在自然对流中,浮升力将起到主要作用,因此,密度的变化在动量方程中,将采用BoussiSsq假设来处理,即:输入空气的膨胀系数,近似的认为密度与温度的变化将成线性关系,满足下列公式:ρ2=ρ1/[1+β(t1-t2)]

其中,为β膨胀系数。

3.3 几何模型

本报告根据项目的暖通设计图纸以及其他相关资料建立项目自然通风模拟模型,模型中风口尺寸按照暖通图纸量取设置。本项目热舒适模拟分析模型及网格效果分别如图1、图2所示。

3.4 参数设置

根据项目热舒适模拟模型根据暖通设计图纸等设置相关参数,并综合考虑装修材料化学性质,空调参数具体设置如下:

4 模拟分析

4.1 甲醛浓度

分析图 3、图4可以发现整套居室甲醛浓度厨房处相对较高,甲醛浓度基本在0.05mg/m3左右。其他各个房间相对较为平均,甲醛浓度在0.02 mg/m3~0.04 mg/m3之间。

4.2 TVOC浓度

因房间内气流组织大致相同、污染源相似,室内TVOC浓度分布与甲醛浓度分布相似。其中厨房TVOC位置浓度相对较高,浓度基本在0.06mg/m3~0.05mg/m3之間。其他房间总体TVOC浓度基本在0.025mg/m3~0.04mg/m3之间。

5 结果分析

本项目室内户型甲醛浓度、TVOC浓度与《室内空气质量标准》GB/T 18883-2002标准值参考对比。如表 4。

结果显示:本项目室内户型甲醛浓度、TVOC浓度均低于标准值。

6 结论

本报告通过对该项目室内户型内甲醛、TVOC浓度空气质量状况进行模拟分析,得出以下结论:(1)空气质量。本项目室内户型甲醛浓度、TVOC浓度均低于标准值,满足规范要求。(2)条目判断。本项目通过模拟分析满足,《健康建筑评价标准》T/ASC02-2016第4.1.1条“应对室内甲醛、TVOC典型污染物进行浓度预评估,且进行浓度预评估,且室内空气质量应满足现行国家标准《室内空气质量》GB/T 18883-2002的要求。”

最后,本项目围护结构外窗采用高透5Low-E+19A+5(高性能间隔条暖边中空玻璃),外窗气密性等级为6级,可有效控制室外污染物渗入室内,设置集中新风系统,系统新风量为500m3/h,可有效保证室内的通风换气和污染物排放。同时,设置了PM2.5净化装置对新风进行过滤净化处理,保证室内空气PM2.5和PM10的浓度限值满足要求。建筑材料采购时,保证木器漆、防火涂料及饰面材料等的铅含量不得超过90 mg/kg,保证采购的材料,不含有石棉、苯的建筑材料和物品,室内装饰和现场发泡的保温材料中不含有异氰酸盐的聚氨酯产品,木家具、塑料家具产品家具的有害物质限值满足现行国家标准,则项目满足中国《健康建筑评价标准》T/ASC02-2016的空气质量要求。

参考文献:

[1] 蒋绿林,王昌领,姜钦青,等.室内自然通风環境的数值预测与评价[J].常州大学学报(自然科学版),2016.

[2] 钟静.CFD模拟技术运用于建筑中庭的案例分析[J].建设科技,2014.

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[5] 龚波.自然通风的设计策略及模拟分析[J].建筑热能通风空调,2004.

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[7] T/ASC02-2016.中国,健康建筑评价标准[S].

[8] GB 50376-2012.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].

[9] GB/T 18883-2002.室内空气质量标准[S].

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