馮國會  姜編  黃凱良  張億先  張崢
沈陽建筑大學市政與環境工程學院

       【摘 要】隨著居住條件逐漸提高，人們對生活環境的要求越來越高，既追求舒適也追求健康。但室內裝修程度增大的同時，室內的污染源增多。密閉性增強，導致許多污染物不能及時排到室外，影響人的身體健康。研究內容主要分為兩部分：室內空氣品質基礎數據分析、污染物及其影響因素統計學性分析。搭建網絡監測平臺，利用入戶測試和Ikair長期監測方法對比研究不同季節、不同通風工況、不同測點室內甲醛分布規律。利用SPSS軟件，將污染物與其影響因素建立統計學模型，通過回歸分析，探究各因素與甲醛影響的關系和影響程度。

       【關鍵詞】測試數據；甲醛；統計學分析

Abstract：With the improvement of living conditions, people are becoming more and more demanding for the living environment, and they pursue both comfort and health. However, with the increasing of indoor decoration, the indoor pollution sources are increasing.Tighten tightness, which causes many pollutants to not be discharged to the outside in time, affecting the health of the human body.The research contents are divided into two parts: the basic data analysis of indoor air quality, the statistical analysis of the pollutants and their influencing factors.The network monitoring platform was built, and the formaldehyde distribution in different seasons, different ventilation conditions and different measuring points was compared by using household test and Ikair long-term monitoring method.SPSS software was used to establish statistical models of pollutants and their influencing factors, and regression analysis was used to explore the relationship between various factors and formaldehyde and the degree of impact.The SPSS software was used to establish a statistical model of the contaminants and its influencing factors. Through regression analysis, the relationship between the factors and the influence of formaldehyde was explored and the degree of influence was investigated.
Key words:Test data; Formaldehyde; Statistical analysis

0 引言

       隨著經濟和科技的發展，室內空氣污染成為一門重要的研究課題^[1]。中國測試技術研究院的譚和平學者通過分析2008年以來的室內污染物，發現室內空氣中有機污染物檢測重點集中在甲醛、苯、甲苯、二甲苯、TVOC，其中甲醛和苯是重中之重^[2]。譚冰通過調查發現，室內裝修主要污染物為甲醛和苯，高濃度的甲醛是鼻竇癌、鼻腔癌和白血病的主要誘因，每年因室內污染引起的死亡人數達數十萬以上^[3]。

       甲醛最主要的來源為建筑裝飾材料、煙草以及消毒劑等用品。其中用于建筑裝飾人造板材的甲醛釋放最為普遍和嚴重^[4-6]，也是造成室內甲醛超標的最根本原因^[7]。國內外關于新風引入的研究較廣泛，且針對大型公共類建筑的較多，但針對居民住房機械通風換氣的研究較少，因此，本文針對居民住房引入新風后，室內甲醛濃度變化做了深入研究。

1 甲醛測試數據分析

       1.1 測試概況

       對東北地區8戶裝有機械新風系統住戶進行為期一年的室內甲醛濃度測試。測試主要方式為入戶測試和網絡平臺監測；根據裝修時間、裝修方式、樓層和建筑面積選擇測試對象，下表是所選住戶信息。

表1.1 住戶信息表

       測試方法主要分為兩部分：

       （1）入戶測試不同測點（臥室、客廳、廚房）、不同季節（冬季、過渡季、夏季）、不同通風工況（密閉工況、自然工況、機械通風工況）甲醛濃度。

       （2）通過Ikair空氣品質監測設備連續監測被測試住戶室內污染物濃度，與WiFi連接將數據傳輸到監測平臺。

       本文測試甲醛濃度方式分兩種：（1）通過大氣采樣儀對室內空氣采樣，分光光度計法測甲醛濃度。（2）在室內安裝Ikair，通過Ikair獲取甲醛濃度。前者精度高，但操作繁瑣，無法獲取大量數據；后者精度不高，但可獲取連續數據。測試分三種工況：密閉工況、自然工況和機械通風工況。密閉工況是在關閉外窗、內外門12小時后，入戶測試甲醛濃度；自然工況是不限制是否開關窗、機械通風系統測試甲醛濃度；機械通風工況是在機械新風系統開啟1小時后測試甲醛濃度。

       選取東北地區八戶有機械通風裝置的住宅測試甲醛濃度，分析以上兩方法測試結果，研究甲醛在機械通風工況下不同季節的擴散規律。

       1.2 不同季節甲醛濃度測試分析

       測試不同季節（冬季、過渡季、夏季）甲醛濃度，選擇三個測點（臥室、客廳、廚房）。分析典型住戶機械1#室內瞬時連續甲醛濃度，研究不同季節甲醛擴散規律。

       （1）冬季甲醛濃度測試分析

       使用分光光度計分析的方法，對東北地區冬季8戶機械通風住宅在密閉、自然、機械通風工況下進行甲醛濃度測試。經統計計算，8戶住戶在三種工況下平均甲醛濃度分別是：0.098mg/m³，0.068mg/m³，0.049mg/m³。可看出在冬季開啟機械新風系統后甲醛濃度低于其他兩種工況，其中密閉工況甲醛濃度是自然工況的1.44倍，是機械通風工況的2倍。自然和機械通風工況甲醛濃度均不超標。

       然而三種工況無法反應住戶日常生活狀態下室內空氣品質狀況，因此本文通過Ikair監測住戶室內瞬態數據，獲取連續瞬態甲醛濃度變化值，通過兩方法對比，驗證Ikair測試數據的準確性。對比分析入戶測試的甲醛濃度與在線監測的甲醛濃度。測試結果如下：

表1.2 機械1#住戶冬季三種工況下室內甲醛濃度

       測試期間，室內平均溫度為19.9℃，平均濕度為24%。由表知，冬季機械通風工況下機械1#住宅室內甲醛濃度是自然工況下的1/2，東北住戶冬季很少開窗，因此自然工況下甲醛濃度較高。結果表明平臺實時監測的甲醛濃度介于自然與機械通風工況間，這是因為三種工況都無法代表住宅內室內空氣品質的常態，通過Ikair監測的甲醛數據求得供暖季平均甲醛濃度為0.044mg/m³，是自然工況的0.57倍，說明冬季開啟機械通風可改善室內空氣品質。

       （2）過渡季甲醛濃度測試分析

       東北地區春季風速較大，開窗通風時新風量增大，甲醛濃度降低明顯。過渡季（春季）選取2017年5月對8戶機械住宅測試不同工況下甲醛濃度，結果顯示三種工況下甲醛濃度分別為0.121mg/m³，0.053mg/m³，0.049mg/m³，其中密閉工況的甲醛濃度是自然工況的2.28倍，是機械通風工況的2.47倍，因此過渡季自然工況與機械通風工況下的甲醛濃度更接近。春季8戶機械通風住宅密閉工況的甲醛濃度高于冬季密閉工況，春季機械通風工況甲醛濃度略高于自然通風工況。

       春季選取2017年5月18日、5月23日、5月25日在機械1#住宅測試不同工況下甲醛濃度，結果如下：

表1.3 機械1#住戶過渡季三種工況下室內甲醛濃度

       從實時監測數據來看，室內平均溫度為17.7℃，略低于供暖季室內溫度，平均濕度為47.8%，是冬季的2倍。春季甲醛平均濃度為0.035mg/m³，低于冬季甲醛濃度，實時監測的甲醛濃度介于自然和機械通風工況之間。由表1.3知，過渡季機械1#住宅機械通風工況下甲醛濃度是自然工況下的0.76倍，二者數值接近，通過對Ikair監測的甲醛數據求供暖季的平均甲醛濃度為0.035mg/m³，是自然工況的0.76倍，說明過渡季開啟機械通風可降低甲醛濃度，但過渡季開啟機械通風去除甲醛能力與自然通風相差不大。

       （3）夏季甲醛濃度測試分析

       夏季測試8戶住宅臥室內甲醛在三種工況下的濃度，經統計，8戶住戶在三種工況下甲醛平均濃度為：0.147mg/m³，0.065mg/m³，0.097mg/m³，夏季密閉和機械通風工況甲醛濃度均超標，密閉工況超標率達100%。入戶調查時發現夏季人們經常開窗通風來換氣和降溫，而夏季除機械1#住戶偶爾會開啟機械通風，其余住戶均不開啟。同時，夏季室內溫度測試時高達30℃，加劇了甲醛的揮發擴散，若污染物不能通過通風及時排出，會堆積在室內使甲醛濃度升高。

       夏季選取機械1#住宅在2017年7月10日、7月19日、7月20日測試不同工況下甲醛濃度，結果如下。

表1.4 機械1#住戶夏季三種工況下室內甲醛濃度

       從實時監測數據來看，機械1#室內平均溫度為26.7℃，平均濕度為60%，夏季甲醛平均濃度為0.052mg/m³，高于冬季，夏季自然通風工況下室內空氣品質優于開啟機械新風的室內空氣品質。

       1.3 不同測點甲醛濃度分析

       選取三個測點：臥室、廚房、客廳。被測住戶廚房未裝風口，故無法測其機械通風工況下的甲醛濃度。

表1.5 不同季節甲醛濃度

       為對比不同測點甲醛濃度，按通風方式不同將入戶測試數據以簇狀柱形圖的形式展示，如圖1.1-1.3。

圖1.1密閉工況下不同測點甲醛濃度

       由圖1.1：（1）密閉工況下，各測點甲醛濃度超標嚴重。密閉工況下室內甲醛污染源持續釋放甲醛而不能及時去除，導致室內甲醛濃度超標明顯。（2）該工況下，三個季節臥室甲醛濃度均超標，且甲醛濃度：臥室>客廳>廚房。這是因為測試的8戶住宅中，臥室面積比客廳面積小，臥室單位面積內污染物表面積大于客廳，因此臥室甲醛濃度較高。在廚房甲醛濃度測試過程中（不考慮做飯因素），廚房密閉性較小

       由圖1.2：（1）自然工況下，各測點甲醛濃度均不超標；（2）不同季節甲醛濃度變化規律：臥室>客廳>廚房，夏季廚房在自然通風工況下甲醛濃度驟升，夏季自然工況使客廳的高濃度最低。

圖1.2 自然工況下不同測點甲醛濃度

       如圖1.3，機械通風工況下：（1）開啟機械新風系統時，夏季臥室甲醛濃度超標，其余工況均不超標。（2）三個測點不同季節甲醛濃度均滿足：臥室>客廳。三個測點甲醛濃度為：臥室>客廳>廚房。冬季開啟機械通風甲醛濃度大幅下降，春季開啟機械通風甲醛濃度變化不明顯，夏季開啟機械通風甲醛濃度超標。

圖1.3 機械工況下不同測點甲醛濃度

2 室內污染物甲醛及其影響因素回歸分析

       針對影響甲醛濃度的因素進行統計學分析。所用數據為Ikair在線監測數據及氣象站環境空氣質量數據，利用數據統計對污染物和影響污染物濃度因素進行統計學分析。

       2.1線性回歸分析

       根據不同季節，將室內甲醛濃度作為因變量，室內濕度、溫度、室內外溫差、CO₂濃度作為自變量進行線性回歸分析，結果如下：

表2.1 冬季甲醛及其影響因素線性回歸分析

       利用向后法篩選自變量：室內濕度、室內溫度、室外濕度、室內外溫差、CO₂，室外濕度經向后法計算被排除，剩余自變量建立回歸模型。除室外濕度的P值大于0.05，其余自變量P值均小于0.05，因此室內溫濕度、室外溫差、CO₂與室內甲醛濃度呈顯著相關關系。冬季各自變量標準回歸系數描述為：在其他自變量不變情況下，室內溫度、濕度，室內外溫差，CO₂每增加一個單位，甲醛濃度分別增加0.642個單位，0.351個單位，0.182個單位，0.088個單位；因此冬季溫度對甲醛濃度影響比濕度大，其次是室內外溫差，CO₂濃度。

表2.2 過渡季甲醛及其影響因素線性回歸分析

       利用向后法對自變量：室內濕度、室內溫度、室外濕度、室內外溫差、CO₂進行篩選，其中室外濕度、室內溫度經向后法計算被排除，剩余三種自變量建立回歸模型。除自變量室外濕度、室內溫度的P值大于0.05，其余自變量的P值均小于0.05，因此室內濕度、室內外溫差、CO₂與室內甲醛濃度呈顯著相關關系。過渡季節各自變量標準回歸系數描述為：在其他自變量不變情況下，室內濕度，室內外溫差，CO₂每增加一個單位，甲醛濃度分別增加0.135個單位，0.090個單位，0.200個單位，0.088個單位；因此過渡季室內CO₂對甲醛濃度影響大，其次是室內濕度，室內外溫差。

表2.3 夏季甲醛及其影響因素線性回歸分析

       利用向后法對自變量：室內濕度、室內溫度、室外濕度、室內外溫差、CO₂進行篩選，其中室外濕度、室內溫度經向后法計算被排除，剩余三種自變量建立回歸模型。除自變量室外濕度、室內溫度的P值大于0.05，其余自變量的P值均小于0.05，因此室內濕度、室內外溫差、CO₂與室內甲醛濃度呈顯著相關關系。過渡季節各自變量的標準回歸系數描述為：在其他自變量不變的情況下，室內濕度，室內外溫差，CO₂每增加一個單位，甲醛濃度分別增加0.185個單位，0.132個單位，0.303個單位；因此夏季室內CO₂對甲醛濃度影響大，其次是室內濕度，室內外溫差。

       2.2 二元回歸分析

       利用二元logistic回歸分析討論不同開啟機械新風系統甲醛濃度影響。當甲醛濃度小于80μg/m³時，記為“0”，大于等于80μg/m³時，記為“1”。關閉機械新風系統時，記為“0”，開啟時記為“1”。

表2.4 機械新風系統的啟停對甲醛濃度的影響

       在其他條件不變的情況下，冬季開啟機械通風引起室內甲醛濃度超標的概率是不開啟機械通風的0.4倍，即開啟機械通風系統可降低室內甲醛濃度。春季開啟機械通風引起室內甲醛濃度超標概率是不開啟機械通風的0.8倍，冬季開啟機械新風系統時室內甲醛濃度超標概率低于過渡季開啟機械新風系統時超標的概率，因此可近似認為冬季開啟機械新風系統對甲醛濃度的影響比過渡季開啟機械新風系統對甲醛濃度影響大，但冬季和過渡季開啟機械新風系統對室內甲醛濃度是一個保護因素。夏季在不開啟空調的情況下，開啟機械新風系統引起甲醛濃度超標的概率是關閉機械新風系統時的1.43倍，即在夏天開啟機械新風系統是危險因素，會使室內甲醛濃度升高。

3 結論

       通過對8戶機械住戶室內甲醛濃度測試數據和統計學分析發現：

       （1）密閉工況下各季節甲醛濃度：夏季>春季>冬季；自然工況下各季節甲醛濃度：冬季>春季>夏季；機械工況下各季節甲醛濃度：夏季>春季=冬季。

       （2）供暖季和過渡季甲醛濃度：密閉工況>自然工況≥機械通風工況，但在夏季開啟機械通風系統后，甲醛濃度反而超標。因此冬季開啟機械新風系統會使甲醛濃度明顯降低，春季開啟機械新風系統后甲醛濃度與自然工況相差不大，夏季開啟機械新風系統會使甲醛濃度超標。

       （3）分析室內溫度、室內濕度、室內外溫差、CO₂、室外濕度及是否開啟機械新風系統六個因素在不同季節對室內甲醛濃度影響程度：冬季室內溫度對甲醛濃度影響最大，過渡季、夏季室內CO₂對甲醛濃度影響最大。

       （4）在不同季節開啟機械新風系統對甲醛濃度影響程度：冬季>過渡季，夏季開啟機械新風系統會使室內甲醛濃度升高。

參考文獻

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       備注：本文收錄于《建筑環境與能源》2018年10月刊總第15期（第21屆暖通空調制冷學術年會文集）。版權歸論文作者所有,任何形式轉載請聯系作者。