夏季某高校圖書館室內空氣品質的調查分析

李陽 于文艷 任守紅

內蒙古工業(yè)大學土木工程學院

高校圖書館是在校師生自習,借閱圖書和瀏覽書籍的重要公共場所。圖書館室內藏書量大，且室內人員密度大、流動性大、滯留時間長，使圖書館室內存在溫度不適、空氣異味、室內人員呼吸困難等問題，這些問題不單直接影響圖書館內師生工作學習效率，更與室內師生身體健康密切相關。因此調查分析高校圖書館建筑的室內空氣品質以營造健康舒適的閱覽空間十分重要。

1 實驗部分

1.1 測試對象

測試對象為呼和浩特市某高校圖書館401，402 和403 三個閱覽室，其平面布局如圖1 所示。401 閱覽室室內面積471.68 m2，擺放24 列圖書架，140 個座位.402 閱覽室室內面積278.64 m2，靠墻擺放報刊架，有160 個座位.403 閱覽室室內面積119.36 m2，靠墻擺放報刊架，有72 個座位。

圖1 圖書館平面布置圖

1.2 測試時間與測試儀器

測試時間為2018 年6 月～2018 年7 月，每月進行連續(xù)一周的現(xiàn)場測試，每天8:00-20:00 每隔15 min記錄1 次測試數(shù)據(jù)。測試參數(shù)溫度、相對濕度、CO2濃度、TVOC 濃度。RR002B 型溫濕度記錄儀，工作溫度-25～55 ℃，準確度±0.3 ℃，工作濕度15%～85%，準確度5%。Telaire7001 型二氧化碳/溫度檢測儀。CO2測量范圍：0～10000 ppm，靈敏度：1ppm，準確度：50ppm 或5%，英國CASELL AVOC Pro 總揮發(fā)性有機物檢測儀。量程為0.1～2000 ppm，精度：±10%或±2 ppm。

1.3 測點布置

根據(jù)GB/T 18204.1-2013《公共場所衛(wèi)生檢驗方法第1 部分：物理因素》中的相關要求布置測點[1]。測點布置如圖2 所示，401 閱覽室布置5 個測點，402 閱覽室布置5 個測點，403 閱覽室布置2 個測點，測點距地面高度1.2 m。

圖2 閱覽室空間測點布置

2 結果和分析

2.1 室內空氣溫度

室內空氣溫度直接影響人的冷熱感，是表征室內熱環(huán)境的重要參數(shù)。圖3 和圖4 為夏季圖書館建筑401，402 和403 三個閱覽室的室內、外溫度逐時變化曲線。可分析出：

1） 最熱月為7 月，7 月室外氣溫波動范圍為22.3～26.9 ℃，室外日平均溫度為25.1 ℃。

2）403 閱覽室室內空氣溫度最高，402 閱覽室室內空氣溫度居中，401 閱覽室室內空氣溫度最低。其原因在于：401 閱覽室南北向開窗，403 閱覽室東西向開窗，401 閱覽室的自然通風條件比403 閱覽室好，因此，401 閱覽室的室內空氣溫度低于403 閱覽室。可見，通風狀況對室內熱環(huán)境的影響不容忽視。

3）隨著室外空氣溫度的升高，各閱覽室室內空氣溫度的波動幅度逐漸減小，室內溫度的主要影響因素為室外溫度。

4）各閱覽室室內空氣溫度逐時變化曲線和室外空氣溫度逐時變化曲線都呈先上升后下降的變化趨勢。由于建筑圍護結構熱惰性，各閱覽室室內溫度相對于室外溫度都存在明顯的延遲，夏季，14:40 室外溫度最高，各閱覽室室內空氣溫度在15:00 左右達到最高。但由于室內人體散熱，閱覽室得熱不斷增加，導致閱覽室的室內溫度明顯高于室外溫度。

5）圖書館建筑室內空氣溫度波動范圍為25.2～30.1 ℃，室內空氣溫度偏高，不符合GB 50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》舒適性空調夏季Ⅱ級熱舒適度26～28 ℃和GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》中規(guī)定的夏季空調室內空氣溫度為22～28 ℃的要求[2-3]。而且，溫度高于28 ℃的持續(xù)時間長（4 h 20 min～7 h 20 min）調查問卷也顯示絕大多數(shù)人感覺圖書館閱覽室下午熱。

圖3 6 月份室內、外溫度逐時變化曲線

圖4 7 月份室內、外溫度逐時變化曲線

2.2 室內相對濕度

圖5 和圖6 為夏季圖書館建筑401，402 和403 三個閱覽室的室內、外相對濕度逐時變化曲線。可以分析出：

1）三個閱覽室室內相對濕度都處在GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》中規(guī)定的夏季空調室內相對濕度為40%～80%的范圍內，同時符合GB 50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》舒適性空調夏季Ⅱ級熱舒適度室內設計相對濕度≤70%的要求。

2）三個閱覽室室內相對濕度整體呈下降并略有回升的變化趨勢，基本和室外相對濕度的變化一致。室內、外相對濕度8:00 最高，17:00 最低。室外相對濕度波動范圍為27%～79%，室內相對濕度波動范圍為40%～65%。可見，室內相對濕度主要受到室外相對濕度的影響。夏季呼和浩特市高校圖書館建筑室內相對濕度可以達到舒適性空調夏季Ⅱ級熱舒適度要求。

圖5 6 月各閱覽室相對濕度逐時變化曲線

圖6 7 月各閱覽室相對濕度逐時變化曲線

2.3 室內CO2

圖7 和圖8 為夏季圖書館建筑401，402 和403 三個閱覽室的室內CO2濃度逐時變化曲線。可分析出：

1）室內CO2濃度最低月為7 月，其原因是：6 月各閱覽室采取自然通風措施，7 月各閱覽室采取機械通風加自然通風措施，使室內CO2濃度維持較低濃度。

2）402 閱覽室室內CO2濃度最高。其原因在于：圖書館室內CO2的主要來源為室內人員的呼吸，402 閱覽室是室內人員密集，人員數(shù)量最多的閱覽室。

3）夏季各閱覽室內CO2濃度整體呈上升趨勢但在11:30-14:30、17:00-19:00 有小幅度下降。其原因在于：室內CO2濃度與室內人員的活動規(guī)律有關，隨著室內人員的數(shù)量減少而降低。

4）在6 月份室內CO2濃度偏高，不符合GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》中規(guī)定的CO2濃度上限值0.10%的要求。

圖7 6 月各閱覽室CO2 逐時變化曲線

圖8 7 月各閱覽室CO2 逐時變化曲線

2.4 室內TVOC

圖9 和圖10 為夏季圖書館建筑401，402 和403三個閱覽室的室內TVOC 濃度逐時變化曲線。可以分析出：

1）室內TVOC 濃度最低月為7 月，其原因在于：六月各閱覽室采取自然通風措施，7 月各閱覽室采取機械通風加自然通風措施使室內TVOC 濃度維持較低濃度。

2）403 閱覽室室內TVOC 濃度最低。其原因在于：TVOC 濃度主要由無機材料、人造板、涂料、粘合劑、吸聲和隔聲材料等散發(fā)出來[4-5]，403 閱覽室內放置的桌椅書架數(shù)量較其它閱覽相比較少，則403 閱覽室內TVOC 濃度最低。

3）在夏季室內TVOC 濃度符合GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》中規(guī)定的TVOC 濃度上限值0.6 mg/m3的要求。

圖10 7 月各閱覽室TVOC 逐時變化曲線

3 綜合指數(shù)法評價圖書館室內空氣品質

算術疊加指數(shù)P：

算數(shù)平均指數(shù)Q：

空氣質量綜合指數(shù)I：

式中：Ci為某種室內空氣污染物的實測濃度的均值，ppm/mg/m3；Si為某種室內空氣污染物的標準規(guī)定的濃度上限值，ppm/mg/m3；Ci/Si為室內污染物的分指數(shù)。

表1 為室內空氣質量等級判斷標準，表2 為圖書館各房間室內客觀參數(shù)值，表3 為根據(jù)式（1）～（3）計算得到的圖書館春夏季各房間綜合指數(shù)。

表1 室內空氣質量等級判斷標準

表2 圖書館各房間室內客觀參數(shù)值

表3 圖書館春夏季各房間綜合指數(shù)

室內空氣品質由優(yōu)到劣的排列順序為：403 房間、402 房間、401 房間。各房間均處于未污染狀態(tài)。

4 結論

本文通過對夏季呼和浩特某高校圖書館建筑閱覽室室內空氣品質進行現(xiàn)場測試。結果表明：夏季自然通風條件下，圖書館室內相對濕度符合要求，室內空氣溫度偏高且持續(xù)時間長，夏季自然通風條件下，降低室內空氣溫度是改善圖書館室內熱濕環(huán)境的重點。且僅采取自然通風措施不能使室內CO2含量符合國家標準。各房間均處于未污染狀態(tài)，針對圖書館建筑室內空氣品質現(xiàn)狀，提出以下建議：

控制室內溫度：

1）通風：夏季室內溫度高于28 ℃時，開啟風扇降低室內溫度，改善室內熱環(huán)境。

2）遮陽：在室內設置活動百葉遮陽，在保證室內照度，不提高照明能耗情況下，減少透光外圍護結構太陽輻射得熱，改善室內熱環(huán)境。

3）綠化：圖書館周圍綠化區(qū)域種植冠大蔭濃的喬木，增大遮蔭面積，利用樹木對太陽輻射的減弱作用改善圖書館室外微氣候。

控制室內CO2濃度：

1）高校圖書館內CO2主要來源于室內人員的呼吸，適當減少圖書館閱覽室室內座位數(shù)，以降低室內人員密度，有利于降低室內CO2濃度。

2）室外CO2濃度波動范圍為300～500 ppm，高校圖書館室內CO2濃度是室外CO2濃度的2～4 倍，采取通風措施可起到稀釋室內CO2濃度的作用，可有效降低室內CO2濃度。

3）圖書館室內放置盆栽，植物在進行光合作用的過程中，可降低各閱覽室室內超標的CO2濃度，提高室內O2濃度。