【編者按】在上海市科學技術委員會資助（項目編號：22DZ2304300）下，澎湃新聞聯合《世界科學》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“建筑室內空氣污染控制關鍵技術研究及規模化應用”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）聯合同濟大學、上海市環境科學研究院、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。 

“建筑室內空氣污染控制關鍵技術研究及規模化應用”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，占攝入總質量的75%以上，其中有超過87%的時間在室內度過，呼吸健康的室內空氣已經成為人們生活的基本訴求。”

當談及控制室內空氣污染的重要性時，上海建科集團股份有限公司“建筑室內健康環境”專家工作室首席專家、上海建科環境技術有限公司總工程師李景廣教授級高工援引了上述數據。

然而，室內空氣質量并不一定能得到有效的保障。

國際學術期刊《科學》（Science）雜志曾發表論文指出，盡管汽車尾氣被視為VOCs（揮發性有機化合物）的“罪魁禍首”，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。它們也構成了實實在在的健康威脅。

李景廣牽頭完成的“建筑室內空氣污染控制關鍵技術研究及規模化應用系列研究”項目聚焦于這三類典型的室內空氣污染，圍繞污染物測評方法、凈化設備效率與室內空氣質量設計標準取得突破性的進展。

項目組研制了國內超凈大型室內空氣質量測試艙，改善了柔性獨立可調小型室內空氣質量測試艙系統以及高穩定度凈化組件測試系統，并基于測試艙提供的數據創建了以“釋放率”為導向的建材、家具等VOCs源測評技術體系，大幅度提高了污染源釋放率測試準確性。

此外，項目組還發明了多項高效室內空氣凈化設備和系統，實現了溫度、污染物濃度獨立控制，并構建了室內空氣污染系統防控技術，實現了“驗收+運行”向“設計+驗收+運行”工程建設體系的改變。

項目組部分成員照片。

作為具有重要應用價值的工程項目，團隊成果被應用于上海中心等多個地標。在實際工程建設中，團隊往往會參與“指標設定、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，我們希望在既有標準的基礎上將污染物降低50%，比如甲醛的驗收標準是0.08毫克/立方米，那我們要做到0.04毫克/立方米。相應地，通風量是多少？用什么樣的通風形式？以及，基于通風的要求，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？這些都是設計端要定好的性能指標。設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。”李景廣解釋道。

革新方法和設備，從源頭控制室內空氣污染

從源頭控制室內空氣污染，首先要科學地測量建材和家具對室內空氣的污染，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，在實際工程應用中受到較大約束。”李景廣坦言。

為了更科學地反映實際情況下建材污染物的釋放狀況，項目組將關注點從“含量”轉變為“釋放率”，“釋放率”測試使用環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，一方面可以更科學評價材料的健康性能，另一方面可以根據釋放規律推算房間內空氣污染物濃度，從而更科學地指導實際工程應用中室內空氣質量的設計和裝飾裝修材料選擇。

然而，釋放率測試方法對測試環境有著極高的要求，除了保持恒定的溫度與濕度，測試艙內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備。當時，國外的主流是采取一個測試艙搭配一套空氣處理設備的做法，這不可避免地產生高昂的使用成本。為了解決這一問題，項目組采用統一的中央處理設備，同時供應多個測試艙，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，然而一般的室內場景通常由不同的建材組合而成，如何模擬實際室內空間中污染物的釋放效率成為亟待解決的新問題。對此，上海建科環境總工程師李景廣決定研發高性能全尺寸大型室內空氣質量測試艙，用來模擬多個污染物釋放源疊加后的情況。經過從材料選取到制造工藝的反復試驗，成功填補了我國大型測試設備領域的空白，支撐了《木制品甲醛和揮發性有機物釋放率測試方法——大型測試艙法》等系列標準的制定。

據項目成員、上海建科環境技術有限公司研發中心主任李旻（音mín）雯回憶：“當時大型測試艙的應用并不廣泛，且關鍵技術主要由國外掌控，熱濕調節與通風量的控制都是我們學不來的，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。”

室內空氣質量測試艙。

更高效的通風，平衡污染處理與熱濕調節

“我們為什么要通風？主要有兩個原因，一是為了把室內的污染物帶走，二是為了室內的熱濕調節。然而，處理污染物與調節熱濕的風量要求是不同的，常常面臨著稀釋污染物的風量不足以完成熱濕調節，或者早已達到了熱濕調節的要求，但又造成能源浪費的兩難處境。”李景廣坦言。

為了實現空氣溫濕度與污染物濃度的獨立控制，團隊研發低運行阻力通風空調凈化系統，對結構形式及多參數動態調控策略進行了優化，解決了傳統系統溫度、污染物濃度及能耗不能兼顧等難題，實現了全時段室內PM、熱環境濃度達標，通風能耗下降近50%，顯著提高了通風效率。

但在個人消費領域，類似功能的產品目前在市場上并不多見。比如，“優墅”等品牌的新風機實現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定量評價方法，實現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在民用建筑中的廣泛應用。

家庭使用的窗式新風機

“設計”先行，打造污染控制新標準

“目前室內空氣污染控制主要標準有針對建筑建設和竣工驗收階段的住房和城鄉建設部發布的強制性標準GB 55016-2021《建筑環境通用規范》、GB 50325-2020《民用建筑工程室內環境污染控制標準》，以及針對建筑運營階段的國家衛生健康委員會提出的推薦性標準GB/T 18883-2022《室內空氣質量標準》。現有關于建筑室內環境污染控制的標準主要集中在建筑運營與驗收階段，缺少“設計”這一重大環節。”針對現有國內室內空氣污染控制標準，李景廣分析指出需要增加“設計”環節的規范。

為此，項目組發展了一套“源—釋放—環境濃度”計算方法，建立了建筑室內空氣質量控制設計方法，主編了我國首個公共建筑室內空氣質量控制設計標準JGJ/T 461-2019《公共建筑室內空氣質量控制設計標準》，取得了從定性到定量的突破，支撐了《健康建筑評價標準》T/ASC02制定，被《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2019等標準直接引用，從而實現了“驗收+運行”向“設計+驗收+運行”工程控制技術體系的改變，推動了我國建筑向健康方向的高質量、規模化發展。

為實現建筑室內健康環境，推動我國健康建筑、綠色建筑科學發展的總體目標，項目組從四個層面部署了未來規劃：

一、在科學認知方面，重點關注我國現階段面臨的“典型室內空氣污染物”到“新型室內空氣污染物”的發展，如上海地區壁掛燃氣爐的大量使用導致的二氧化氮污染，以及SVOCs（半揮發性有機物）污染。

二、在工程技術方面，重點研究構建建筑室內空氣污染“感、知、控”技術體系，將抓不到、摸不著、看不見的室內空氣污染以易于感知的方式呈現出來，從而進一步地分析與控制；實現建筑環境控制從“環境污染控制”到“人員外暴露控制”的轉變，即從污染源釋放了多少污染轉變為人員攝入了多少污染，貫徹“以人為本”的核心理念。

三、在推廣應用行業管理提升方面，開展示范、試點工程建設，研編室內空氣質量關鍵標準；

四、在團隊建設方面，繼續加大此領域研究應用投入，產出更好更多研究成果，為上海建設卓越的全球城市做出貢獻。