【編者按】在上海市科學(xué)技術(shù)委員會資助（項目編號：22DZ2304300）下，澎湃新聞聯(lián)合《世界科學(xué)》對獲得國家及上海市科技獎勵的成果進行科普化報道。

本篇報道圍繞2022年上海市科技進步獎二等獎“建筑室內(nèi)空氣污染控制關(guān)鍵技術(shù)研究及規(guī)模化應(yīng)用”項目展開，該獎項由上海建科集團股份有限公司（后文簡稱為上海建科）聯(lián)合同濟大學(xué)、上海市環(huán)境科學(xué)研究院、上海建科檢驗有限公司、青島海爾智慧廚房電器有限公司獲得。 

“建筑室內(nèi)空氣污染控制關(guān)鍵技術(shù)研究及規(guī)?；瘧?yīng)用”項目榮獲上海市科技進步獎二等獎。

“人體每天的空氣攝入量約15kg，占攝入總質(zhì)量的75%以上，其中有超過87%的時間在室內(nèi)度過，呼吸健康的室內(nèi)空氣已經(jīng)成為人們生活的基本訴求?！?/p>

當(dāng)談及控制室內(nèi)空氣污染的重要性時，上海建科集團股份有限公司“建筑室內(nèi)健康環(huán)境”專家工作室首席專家、上海建科環(huán)境技術(shù)有限公司總工程師李景廣教授級高工援引了上述數(shù)據(jù)。

然而，室內(nèi)空氣質(zhì)量并不一定能得到有效的保障。

國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）雜志曾發(fā)表論文指出，盡管汽車尾氣被視為VOCs（揮發(fā)性有機化合物）的“罪魁禍?zhǔn)住?，種類廣泛的家居用品——包括油漆、印刷油墨、清潔用品、芳香劑、指甲油和發(fā)膠等——目前的VOCs排放量并不次于美國城市中汽車尾氣的VOCs排放量。

除了裝飾裝修造成的VOCs污染，典型的室內(nèi)空氣污染還包括烹飪造成的油煙污染和大氣灰霾引起的PM（顆粒物）污染。它們也構(gòu)成了實實在在的健康威脅。

李景廣牽頭完成的“建筑室內(nèi)空氣污染控制關(guān)鍵技術(shù)研究及規(guī)模化應(yīng)用系列研究”項目聚焦于這三類典型的室內(nèi)空氣污染，圍繞污染物測評方法、凈化設(shè)備效率與室內(nèi)空氣質(zhì)量設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)取得突破性的進展。

項目組研制了國內(nèi)超凈大型室內(nèi)空氣質(zhì)量測試艙，改善了柔性獨立可調(diào)小型室內(nèi)空氣質(zhì)量測試艙系統(tǒng)以及高穩(wěn)定度凈化組件測試系統(tǒng)，并基于測試艙提供的數(shù)據(jù)創(chuàng)建了以“釋放率”為導(dǎo)向的建材、家具等VOCs源測評技術(shù)體系，大幅度提高了污染源釋放率測試準(zhǔn)確性。

此外，項目組還發(fā)明了多項高效室內(nèi)空氣凈化設(shè)備和系統(tǒng)，實現(xiàn)了溫度、污染物濃度獨立控制，并構(gòu)建了室內(nèi)空氣污染系統(tǒng)防控技術(shù)，實現(xiàn)了“驗收+運行”向“設(shè)計+驗收+運行”工程建設(shè)體系的改變。

項目組部分成員照片。

作為具有重要應(yīng)用價值的工程項目，團隊成果被應(yīng)用于上海中心等多個地標(biāo)。在實際工程建設(shè)中，團隊往往會參與“指標(biāo)設(shè)定、材料檢測、過程追蹤和項目驗收”整個流程。

“以十三五科技示范工程為例，我們希望在既有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上將污染物降低50%，比如甲醛的驗收標(biāo)準(zhǔn)是0.08毫克/立方米，那我們要做到0.04毫克/立方米。相應(yīng)地，通風(fēng)量是多少？用什么樣的通風(fēng)形式？以及，基于通風(fēng)的要求，我們要用多少板材？板材的釋放率要低于多少？同樣地，我們要用多少涂料？涂料的釋放率又要低于多少？這些都是設(shè)計端要定好的性能指標(biāo)。設(shè)計完成后我們會對采購的材料進行檢測，同時在施工工期內(nèi)進行跟蹤，以確保工藝工法的使用是符合要求的，并在工程竣工后驗收是否達到控制目標(biāo)?！崩罹皬V解釋道。

革新方法和設(shè)備，從源頭控制室內(nèi)空氣污染

從源頭控制室內(nèi)空氣污染，首先要科學(xué)地測量建材和家具對室內(nèi)空氣的污染，克服既有測評方法的缺陷成為項目組要解決的第一個問題。

“2001-2016年期間，我國主要建材和家具主要以‘含量’為控制目標(biāo)進行測評，僅僅對建材中的有害物含量進行測試，并不能客觀反映污染釋放到房間空氣中的快慢和多少，在實際工程應(yīng)用中受到較大約束?！崩罹皬V坦言。

為了更科學(xué)地反映實際情況下建材污染物的釋放狀況，項目組將關(guān)注點從“含量”轉(zhuǎn)變?yōu)椤搬尫怕省?，“釋放率”測試使用環(huán)境測試艙檢測建材釋放污染物速率，并且能表征隨時間變化的釋放特性。

如下圖所示，通過釋放率測試，技術(shù)人員可以獲得建材隨時間變化的污染物釋放強度，一方面可以更科學(xué)評價材料的健康性能，另一方面可以根據(jù)釋放規(guī)律推算房間內(nèi)空氣污染物濃度，從而更科學(xué)地指導(dǎo)實際工程應(yīng)用中室內(nèi)空氣質(zhì)量的設(shè)計和裝飾裝修材料選擇。

然而，釋放率測試方法對測試環(huán)境有著極高的要求，除了保持恒定的溫度與濕度，測試艙內(nèi)還必須保證高潔凈的背景濃度，這也意味著測試艙的運行離不開強大的空氣處理設(shè)備。當(dāng)時，國外的主流是采取一個測試艙搭配一套空氣處理設(shè)備的做法，這不可避免地產(chǎn)生高昂的使用成本。為了解決這一問題，項目組采用統(tǒng)一的中央處理設(shè)備，同時供應(yīng)多個測試艙，從而大幅降低空氣處理的成本，推動了釋放率測評方法的應(yīng)用與推廣。

測量單個建材的污染物釋放效率可以在小型測試艙完成，然而一般的室內(nèi)場景通常由不同的建材組合而成，如何模擬實際室內(nèi)空間中污染物的釋放效率成為亟待解決的新問題。對此，上海建科環(huán)境總工程師李景廣決定研發(fā)高性能全尺寸大型室內(nèi)空氣質(zhì)量測試艙，用來模擬多個污染物釋放源疊加后的情況。經(jīng)過從材料選取到制造工藝的反復(fù)試驗，成功填補了我國大型測試設(shè)備領(lǐng)域的空白，支撐了《木制品甲醛和揮發(fā)性有機物釋放率測試方法——大型測試艙法》等系列標(biāo)準(zhǔn)的制定。

據(jù)項目成員、上海建科環(huán)境技術(shù)有限公司研發(fā)中心主任李旻（音mín）雯回憶：“當(dāng)時大型測試艙的應(yīng)用并不廣泛，且關(guān)鍵技術(shù)主要由國外掌控，熱濕調(diào)節(jié)與通風(fēng)量的控制都是我們學(xué)不來的，只能自己去嘗試。為了安裝大型的測試艙，我們甚至敲掉了實驗樓的一面墻?！?

室內(nèi)空氣質(zhì)量測試艙。

更高效的通風(fēng)，平衡污染處理與熱濕調(diào)節(jié)

“我們?yōu)槭裁匆L(fēng)？主要有兩個原因，一是為了把室內(nèi)的污染物帶走，二是為了室內(nèi)的熱濕調(diào)節(jié)。然而，處理污染物與調(diào)節(jié)熱濕的風(fēng)量要求是不同的，常常面臨著稀釋污染物的風(fēng)量不足以完成熱濕調(diào)節(jié)，或者早已達到了熱濕調(diào)節(jié)的要求，但又造成能源浪費的兩難處境?！崩罹皬V坦言。

為了實現(xiàn)空氣溫濕度與污染物濃度的獨立控制，團隊研發(fā)低運行阻力通風(fēng)空調(diào)凈化系統(tǒng)，對結(jié)構(gòu)形式及多參數(shù)動態(tài)調(diào)控策略進行了優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)溫度、污染物濃度及能耗不能兼顧等難題，實現(xiàn)了全時段室內(nèi)PM、熱環(huán)境濃度達標(biāo)，通風(fēng)能耗下降近50%，顯著提高了通風(fēng)效率。

但在個人消費領(lǐng)域，類似功能的產(chǎn)品目前在市場上并不多見。比如，“優(yōu)墅”等品牌的新風(fēng)機實現(xiàn)了兼顧人體舒適度感知和能耗等多因素控制的策略，與前述項目組的研發(fā)理念不謀而合。

此外，為解決烹飪造成的油煙污染，項目組重新定義了吸油煙機捕集率，提出了中式烹飪油煙散發(fā)定量評價方法，實現(xiàn)廚房油煙捕集率提高近10%，降低了廚房油煙污染濃度，促進了空氣凈化治理技術(shù)在民用建筑中的廣泛應(yīng)用。

家庭使用的窗式新風(fēng)機

“設(shè)計”先行，打造污染控制新標(biāo)準(zhǔn)

“目前室內(nèi)空氣污染控制主要標(biāo)準(zhǔn)有針對建筑建設(shè)和竣工驗收階段的住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的強制性標(biāo)準(zhǔn)GB 55016-2021《建筑環(huán)境通用規(guī)范》、GB 50325-2020《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，以及針對建筑運營階段的國家衛(wèi)生健康委員會提出的推薦性標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18883-2022《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》?，F(xiàn)有關(guān)于建筑室內(nèi)環(huán)境污染控制的標(biāo)準(zhǔn)主要集中在建筑運營與驗收階段，缺少“設(shè)計”這一重大環(huán)節(jié)?！贬槍ΜF(xiàn)有國內(nèi)室內(nèi)空氣污染控制標(biāo)準(zhǔn)，李景廣分析指出需要增加“設(shè)計”環(huán)節(jié)的規(guī)范。

為此，項目組發(fā)展了一套“源—釋放—環(huán)境濃度”計算方法，建立了建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量控制設(shè)計方法，主編了我國首個公共建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量控制設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 461-2019《公共建筑室內(nèi)空氣質(zhì)量控制設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，取得了從定性到定量的突破，支撐了《健康建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》T/ASC02制定，被《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50378-2019等標(biāo)準(zhǔn)直接引用，從而實現(xiàn)了“驗收+運行”向“設(shè)計+驗收+運行”工程控制技術(shù)體系的改變，推動了我國建筑向健康方向的高質(zhì)量、規(guī)?；l(fā)展。

為實現(xiàn)建筑室內(nèi)健康環(huán)境，推動我國健康建筑、綠色建筑科學(xué)發(fā)展的總體目標(biāo)，項目組從四個層面部署了未來規(guī)劃：

一、在科學(xué)認知方面，重點關(guān)注我國現(xiàn)階段面臨的“典型室內(nèi)空氣污染物”到“新型室內(nèi)空氣污染物”的發(fā)展，如上海地區(qū)壁掛燃氣爐的大量使用導(dǎo)致的二氧化氮污染，以及SVOCs（半揮發(fā)性有機物）污染。

二、在工程技術(shù)方面，重點研究構(gòu)建建筑室內(nèi)空氣污染“感、知、控”技術(shù)體系，將抓不到、摸不著、看不見的室內(nèi)空氣污染以易于感知的方式呈現(xiàn)出來，從而進一步地分析與控制；實現(xiàn)建筑環(huán)境控制從“環(huán)境污染控制”到“人員外暴露控制”的轉(zhuǎn)變，即從污染源釋放了多少污染轉(zhuǎn)變?yōu)槿藛T攝入了多少污染，貫徹“以人為本”的核心理念。

三、在推廣應(yīng)用行業(yè)管理提升方面，開展示范、試點工程建設(shè)，研編室內(nèi)空氣質(zhì)量關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)；

四、在團隊建設(shè)方面，繼續(xù)加大此領(lǐng)域研究應(yīng)用投入，產(chǎn)出更好更多研究成果，為上海建設(shè)卓越的全球城市做出貢獻。