摘要

近年來我國新風機組的產量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長趨勢，住宅和學校使用量大增，新冠肺炎疫情加速了這一產品的發(fā)展。為順應形勢，我國陸續(xù)頒布了50余項新風機組和新風系統(tǒng)的標準規(guī)范和文件，但各自獨立。指出：新風機組只能通過通風換氣稀釋建筑物中的污染物，而不能滅活病毒、殺滅細菌、清除氣態(tài)污染物和室內發(fā)生的顆粒物；同一參數(shù)在不同標準中不統(tǒng)一，不利于標準的實施；“抗疫新風機組”稱謂不規(guī)范，不宜作為招標設備。建議盡快確定各種建筑物的新風量指標，包括控制室內房間的呼吸道感染風險的新風量指標。認為真空膜除濕機的研發(fā)成功擴展了新風機組的應用。

關鍵詞

新風機組；新風系統(tǒng)；市場；標準；新冠肺炎疫情；新型冠狀病毒；新風量；真空膜除濕機

作者：殷平  湖南大學

0 引言

covid-19疫情暴發(fā)后，病毒多次變異，尤其是德爾塔病毒和奧密克戎病毒的出現(xiàn)，使得疫情防控變得異常嚴峻。在防范covid-19疫情的措施中，除了戴口罩、勤洗手、常通風、少聚集，保持社交距離和注射疫苗外，還出現(xiàn)了各種空氣凈化和消毒的技術和設備，其中新風機組（新風系統(tǒng)）被當成應對covid-19的重要設備，不僅被稱之為“抗疫新風機組”廣為宣傳，而且相繼進入市場，參與招標。新風機組是否可以作為抗疫設備？以及迅速推廣的新風機組產品應該如何提高其性能和質量應對疾病的大流行？本文從市場、標準、存在的問題和未來展望多個視角進行探討。

1 市場

從2012年開始，大氣污染形成的“霧霾”和細顆粒物pm2.5對人體健康造成的危害受到廣泛的重視，新風凈化機組成為國內一種高速增長的空調產品。由于新風機組（或稱新風系統(tǒng)）的生產廠家一般均生產多種空調產品，加上國內尚無權威機構對新風機組的生產廠家及其新風機組的產量進行調查統(tǒng)計，所以迄今為止國內新風機組生產廠家數(shù)量和年產量均不清楚。據(jù)國內幾家機構的不完全統(tǒng)計，2020年我國新風機組的產值約200億元，且呈明顯上升趨勢。根據(jù)中國環(huán)境保護產業(yè)協(xié)會調查，國內新風機組用于住宅占比約為45%，公共建筑（學校、醫(yī)院、辦公樓、商場等）約占39%，旅館約占16%。

住宅使用新風機組主要的原因是：1）隨著國民經濟的高速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們開始關注居住環(huán)境的空氣質量，新風機組逐漸成為一種家電產品；2）疫情期間，通風已成為防范新冠肺炎疫情流行的重要措施之一，新風機組應用范圍得以擴大；3）由于國家相繼出臺諸多建筑節(jié)能的標準法規(guī)，居住建筑氣密性明顯提高，引進一定量的新風已成為改善室內空氣質量的重要措施；4）為了迎合市場的需求，提高居住建筑的檔次，房地產商在新建住宅中配套了新風機組；5）多地出臺了居住建筑的地方標準，要求在居住建筑中配套新風系統(tǒng)。

在諸多公共建筑中，由于學校建筑是教育教學活動的載體，是師生工作學習的場所，校舍室內空氣質量和抗疫直接關系到師生的身體健康，受到普遍重視。當前全國各類公辦學校約52萬所，幼兒園27萬所，初中16萬所，高中15.4萬所，高校2 663所；初中校區(qū)建筑面積6.4億m²，高中建筑面積5.4億m²，高校建筑面積8.7億m²（以上數(shù)據(jù)不包含特殊教育）；民辦學校從幼兒園到高校18萬所。如果校舍都安裝新風機組，新風機組的產值將會超過百億元，這是一個非常大的市場。

為了應對如此之大的市場需求，近年各地陸續(xù)頒布了多項新風機組和新風系統(tǒng)的標準，下發(fā)了相關通知，成立了相關協(xié)會，舉辦了系列展覽、會議和活動。其中最引人注目的是2021年4月在湖北啟動的“萬校抗疫新風系統(tǒng)進校園活動”，2021年4月19日，某公司公示了湖北18座城市校園新風系統(tǒng)招標公告。此次招標按每座城市新風機組的數(shù)量大于等于2 000臺、每臺新風機組產品預算金額為6 000元、單臺新風機組5年維保（含耗材費）預算為4 000元，總金額超過3.6億元進行招標。一種空調產品一次招標總金額超過3.6億元較為罕見，因此招標公告一出，震驚國內空調界，引起了廣泛關注。如此龐大的市場需求，新風凈化機組的研發(fā)、生產、宣傳、銷售勢必形成新的高潮。

2 標準和法規(guī)

從2002年開始，截止到2021年8月，國內頒布的涉及新風機組和新風系統(tǒng)的相關標準、規(guī)范、文件達50余項，且主要集中在2016年以后，其中包括國家標準18項，與學校有關的新風機組和新風系統(tǒng)的標準17項，見表1。

新風系統(tǒng)和新風機組的定義不同。根據(jù)gb/t 50155—2015《供暖通風及空氣調節(jié)術語標準》，新風機組是指：專用于處理室外空氣的空氣處理機組；新風系統(tǒng)是指：為滿足衛(wèi)生要求、彌補排風或維持空調房間正壓而向空調房間供應經集中處理的室外空氣的系統(tǒng)。國際上一般不采用新風機組稱謂，也沒有專門的標準，與新風系統(tǒng)相關的是獨立新風系統(tǒng)（dedicated outdoor air system， doas），指使用單獨的設備來調節(jié)室外新風用于建筑物通風，并送到每個房間，或者是直接送入，或者是與這些房間內的分散式或集中式暖通空調系統(tǒng)聯(lián)合運行。

國內新風機組大致可以分成以下幾類：

1）熱回收新風機組（erv）。以顯熱或全熱回收裝置（erc）為核心，通過風機驅動空氣流動實現(xiàn)新風對排風能量的回收和新風過濾的設備。亦稱雙向流新風機。

2）新風凈化器。由風機和過濾器等組成，用于引入并過濾室外空氣的設備，亦稱單向流新風機。

3）具有消毒功能新風凈化機。利用化學、物理等方法殺滅或去除室內空氣中微生物，可帶有內循環(huán)的新風凈化機。

4）雙冷源新風機組。采用不同溫度的冷源對新風進行熱濕處理的一種空氣處理設備。

5）熱泵式熱回收型溶液調濕新風機組。以電能作為驅動能源，熱泵循環(huán)和溶液式空氣處理設備相結合，集溶液式全熱回收段、溶液式調溫調濕段為一體，具備對新風全熱回收、降溫除濕、加熱加濕等處理功能。

6）獨立新風空調設備。一種將新風單獨處理使其負擔室內全部潛熱負荷和部分（或全部）顯熱負荷的空調設備。

7）蒸發(fā)冷卻式新風空調設備。采用蒸發(fā)冷卻的方法集中處理新風的空調設備。

雖然相關標準、規(guī)范繁多，但主要涉及新風量、空氣熱濕處理、空氣凈化等方面，具體如下。

1）新風量。學校建筑、居住建筑和公共建筑的新風量在多個標準中均有規(guī)定，但取值不同。表2顯示了有關學校建筑設計新風量的規(guī)定。

由表2可以看出，不同標準給出的學校設計新風量并不相同。gb 50736—2012參考ashrae standard 62，同時考慮了人員污染和建筑污染，所以給出的新風量指標更貼近實際。

2）空氣熱濕處理。目前應用最廣的是熱回收新風機組。gb/t 21087—2020《熱回收新風機組》的起草單位多達83個，可見這一產品受關注的程度。表3給出了gb/t 21087—2020對熱回收新風機組和熱回收裝置交換效率限值。

目前全熱交換器的熱質交換材料主要采用紙和高分子聚合膜，gb/t 21087—2020對熱質交換材料沒有規(guī)定。

3）空氣凈化。對于新風凈化，按作用對象可分為顆粒物型、氣態(tài)污染物型和微生物型。

表4列出了主要標準給出的新風凈化機組顆粒物過濾效率。除了qb/t 5580—2020《家用和類似用途新風凈化機》標準給出的過濾效率針對的是粒徑大于等于0.3 μm的粒子外，其他標準給出的過濾效率針對的都是細顆粒物pm2.5。

表5給出了主要標準規(guī)定的抑菌率和防霉等級，目前只有t/caqi 180—2021《具有消毒功能的新風凈化機技術要求和試驗方法》附錄c中“規(guī)定了對甲型流感病毒、腸道病毒ev71、冠狀病毒具有殺滅功能的車載消毒機的要求和方法”，但是，實際上附錄c并未給出對冠狀病毒具有殺滅功能的車載消毒機的要求和方法，而且附錄c也只適用于車載消毒機，并非新風機組。

表6給出了主要標準中對氣態(tài)污染物濃度的限值。一般是從以下幾種污染物中選擇一種作為試驗目標污染物：甲醛、苯、甲苯、總揮發(fā)性有機物、二氧化碳、一氧化碳和氨，或者根據(jù)試驗目的選擇氣態(tài)污染物。

3 討論

新風機組的構成簡單，單向流新風機組是由空氣過濾器、風機、控制器和箱體組成；雙向流新風機組除上述組件外增加了新風對排風能量的回收裝置。由于風機、空氣過濾器及新排風能量回收裝置均有專業(yè)化工廠生產，所以面對國內新風凈化機組存在的巨大潛在市場，國內外企業(yè)趨之若鶩，不同行業(yè)的企業(yè)爭相進入這一領域，開發(fā)出各種類型的新風凈化機組，出現(xiàn)了優(yōu)劣并存的局面。

1）標準。

如前所述，與其他暖通空調設備不同，涉及新風機組和新風系統(tǒng)的相關標準50余項，且主要集中在2016年以后頒布，其中包括18項國家標準。如此之多的標準是否有必要，值得商榷，因為標準過多往往會讓設計師和用戶不知所措，還可能引發(fā)以下問題。① 由于新風機組是專門用于處理室外空氣的設備，因此其功能應該與空氣凈化器和集中式空調凈化系統(tǒng)不同，如果只有新風而無循環(huán)風引入新風機組內進行凈化處理，室內產生的污染物只能通過通風稀釋，而無法通過新風機組內設置的空氣凈化裝置去除。如表5、6所示，國內有多個標準所列新風機組并無內循環(huán)，卻要求新風凈化機組能達到多項室內空氣質量標準的規(guī)定，顯然不現(xiàn)實。利用新風換氣來改善室內空氣質量并非是一項新技術，從19世紀末開始國際上一直在研究。covid-19的暴發(fā)使得新風和新風機組再度成為研究的重點。世界衛(wèi)生組織（who）組織多國科學家在2021年6月制定了《who在covid-19疫情下改善和確保室內良好通風的路線圖》，該文件指出：通風是有意將新鮮空氣引入房間，去除室內污濁空氣。如果當?shù)厥彝鈼l件特殊，例如室外存在有高濃度顆粒物，在將其引入建筑物之前，則需要對新風進行處理。建筑物通風的一般目的是確保建筑物內的空氣對呼吸是健康的，目前，這主要是通過稀釋建筑物中的污染物來實現(xiàn)。對于居住建筑和非居住建筑（包括學校、辦公建筑、商場等）應采用merv 14/iso epm1 70%～80%空氣過濾器。ashrae《在大流行中的準備，學校如何實施空氣質量措施保護居住者免受covid-19》和《開學指南》文件中要求獨立新風系統(tǒng)換氣次數(shù)最小為3 h^-1，空氣過濾器merv 13是推薦的最小值，merv 14是首選，上述文件并未要求新風機組安裝其他空氣凈化設備。② 設計新風量是新風系統(tǒng)設計的重要參數(shù)，目前不同標準規(guī)定的設計新風量指標不一，如表3所示，對于學校國標就有3種不同的規(guī)定，且差異明顯，同時也沒有考慮控制室內房間的呼吸道感染風險所需要的新風量。國內有專家建議，對于國標沒有明確給出設計新風量的建筑，可以參照gb 51039—2014《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》第7.1.13條的規(guī)定取值：“集中空調系統(tǒng)的新風量每人應不低于40 m³/h， 或新風量不小于2次換氣”。設計師同時也應關注國際上新的通風指南，關注設計新風量、換氣次數(shù)的取值，以及新風與空氣凈化器對covid-19凈化效果的研究。③ 現(xiàn)有新風機組標準中采用的專業(yè)術語應該規(guī)范，不宜自行定義。④ 相關標準雖然多達50余項，但是諸多標準在編寫時并未參考已經實施的其他標準的內容，尤其是國家標準的內容，結果導致內容重復，各行其是，不盡合理。

2）技術。

① who在《全球空氣質量指南》中指定的需要控制的空氣污染物為：顆粒物（pm2.5、pm10）、臭氧、no₂、so₂、co，由于臭氧、no₂、so₂、co的污染與新風采集點有關，所以目前《全球空氣質量指南》規(guī)定需要控制的主要污染物是顆粒物。國際上新風機組的主要功能是凈化顆粒物，而清除細菌的空氣凈化裝置為帶殺菌功能的阻隔式空氣過濾器，以及帶殺菌功能的新排風能量回收裝置。國內生產的新風凈化機組采用的技術多種多樣，有很多技術就是通用技術，只是為了商業(yè)需要，采用了新的稱謂，其中很多技術在新風凈化機組中設置有無必要值得討論。② 國內多個涉及新風機組（新風系統(tǒng)）的標準、文件中出現(xiàn)了對新風機組臭氧濃度增加量和紫外線泄漏量的限值，之所以規(guī)定臭氧濃度增加量限值，應該是機組內安裝了非阻隔式空氣凈化裝置（包括高壓靜電過濾器、ifd（intense field dielectric）過濾器、負離子過濾器、低溫等離子過濾器）；規(guī)定紫外線泄漏量限值，應該是機組內設有紫外線裝置（或是采用紫外線燈，或是與光催化空氣凈化裝置配套），在新風機組中安裝這些空氣凈化裝置是否合理值得商榷。③ 除了國家標準給出的術語外，目前國內市場上出現(xiàn)了諸多新風機組的新稱謂，例如，抗疫新風機組、抗（除）霾新風機組、高效抗菌新風機組、潔凈新風機組、消毒（殺菌）新風機組、除醛新風機組等，這些稱謂是否合理值得商榷。如前所述，在定義新風機組時，應該根據(jù)凈化對象（室外污染物還是室內污染物）和凈化功能進行分類。

3）招標。

由于新風機組（新風系統(tǒng)）標準繁多，加上專業(yè)上的認知不足，新風機組在招標中出現(xiàn)這樣或那樣的誤解并非罕見。一個典型的例子就是2021年湖北18座城市校園新風系統(tǒng)招標，該招標的名稱為“萬?？挂咝嘛L系統(tǒng)進校園活動”，在招標文件中注明招標的產品是“采用雙向流全熱交換器新風機”。由于是“抗疫新風系統(tǒng)”，所以要求具有三級以上凈化消毒殺菌裝置，采用高效級過濾材料，并具有在有效期內的整機3c認證證書，或cqc認證證書，或ce認證證書。中標單位為達到上述要求，除了采用了三級空氣過濾器之外，還采用了多種消毒殺菌裝置。如前所述，新風機組除了可以過濾室外新風中的顆粒物、稀釋建筑物中的污染物外，并不能滅活室內的covid-19，所以按“抗疫新風系統(tǒng)”的要求進行招標實際上是對新風機組（新風系統(tǒng)）功能的一種誤解。

4 展望

covid-19疫情暴發(fā)后，國務院兩次下發(fā)通知，指出當空調通風系統(tǒng)為全空氣系統(tǒng)時，應當關閉回風閥，采用全新風方式運行，很多專家也持此觀點。但是，目前國內外空調凈化界普遍認為，疫情期間不應關閉空調回風系統(tǒng)，而應增大新風量，減少回風量。雖然充足的室外新風和合理的氣流組織是降低sars-cov-2傳播風險的重要方式，但是迄今為止，尚無法確定究竟需要多少新風量才能大大減少covid-19的空氣傳播。近年來，很多國際組織提出了covid-19疫情下的通風指南，也有多篇有關防止covid-19傳播所需要新風量的文獻，但是未見各種建筑內防止sars-cov-2傳播的具體新風量值（specific ventilation rate）。2021年，歐洲多國科學家會同歐洲供暖通風空調協(xié)會提出了一種新的設計方法用于計算室外空氣通風率，以控制室內房間的呼吸道感染風險，并建議在未來的通風標準中使用這種方法來彌補現(xiàn)有的基于控制室內空氣質量和去除污染物的通風標準。這一新的設計方法值得我國學者研究和借鑒。如前所述，由于目前國內有關新風機組和新風系統(tǒng)的標準中新風量取值規(guī)定不統(tǒng)一，更談不上考慮到疫情下的合理新風量，所以這方面的工作還有待深入研究，標準有待制定。

疫情期間，當加大供暖空調房間的新風量時，暖通空調系統(tǒng)的能耗將隨之增加，co₂的排放量也相應增大，因此如何在新風量增加的同時降低能耗是一大難題。由于在空調能耗中，除濕能耗約占空調總能耗的1/3，而我國大部分地區(qū)夏季室外濕度偏高，如果增大新風量，除濕能耗還將進一步上升。常規(guī)的除濕技術是通過表冷器去除送風中的水蒸氣，需要將空氣溫度降低到露點以下，因此能耗較大。近年來，真空膜除濕技術以其環(huán)保、低能耗的優(yōu)點，在航天飛行器、暖通空調、壓縮空氣除濕等實際工程應用中受到越來越多的關注。其中真空膜除濕機、真空膜熱泵和真空膜空調相繼研發(fā)成功，并陸續(xù)進入市場，成為國際上制冷空調界一大熱點。真空膜除濕機使用過的透濕膜有多種高分子聚合材料，目前效果最好的是石墨烯透濕膜。膜除濕熱泵研究獲得了美國能源署和國防部的贊助，2014年被美國能源署列為17項非蒸氣壓縮暖通空調技術節(jié)能率排名第三的新技術，我國已有多所大學開展了真空膜除濕課題研究，近年來在國際上已發(fā)表數(shù)篇論文。研究表明，當獨立新風系統(tǒng)采用真空膜除濕新風機組時，與采用常規(guī)機械制冷的新風機組相比可節(jié)能57%，與采用轉輪式除濕機的新風機組相比可節(jié)能89%，節(jié)能效果十分明顯。如果將真空膜除濕新風機組與高效、低阻、可殺滅細菌的新型過濾材料相結合，將大大提高新風機組的功能，并實現(xiàn)低碳節(jié)能的目的，所以國內需要盡快開發(fā)此類產品。

5 結論

covid-19仍然在肆虐，由于多種變異病毒的出現(xiàn)，在未來很長一段時間內，人類無法回到疫情前的生活狀態(tài)。新風機組作為一種行之有效的空氣凈化裝置需要深入研究，開發(fā)出更多性能和質量能滿足要求的產品來。

1）為減少室外大氣污染和霧霾對室內空氣質量的影響，應對covid-19疫情，我國新風機組（新風系統(tǒng)）產量近年明顯增加，不過產品的性能和質量優(yōu)劣并存，問題頻現(xiàn)，應對新風機組的性能研究進一步深入，逐步提高產品的性能和質量。

2）從2016年開始，國內先后頒布了50余種新風機組（新風系統(tǒng)）的標準和文件，其中大多數(shù)標準、文件內容重復、各行其是，相同的新風空氣凈化的對象限值往往不同，同時存在這樣或那樣的問題，使得設計師、制造廠家和用戶往往不知所措。

3）新風機組是專門用于處理室外空氣的空氣處理機組，因此其功能應該與空氣凈化器和集中式空調凈化系統(tǒng)不同。如果只有新風而無循環(huán)風引入新風凈化機組凈化空氣，室內產生的污染物只能通過通風稀釋，而無法通過新風機組另外設置的空氣凈化裝置去除。

4）“抗疫新風機組（系統(tǒng)）”稱謂不盡合理，無論對新風采用哪種凈化措施，也無法滅活室內的sars-cov-2；同樣“除醛新風機組”也只能稀釋室內甲醛的濃度。

5）應盡快確立各種建筑的新風量標準，包括防止新冠肺炎病毒傳播的具體新風量的標準。開展新風機組節(jié)能、新風協(xié)同空氣凈化器對sars-cov-2的凈化效果的研究。

6）真空膜除濕機的研發(fā)成功大大地擴展了新風機組的應用，我國應該盡快填補這一空白。

本文引用格式：殷平．疫情下新風機組的技術研究［ｊ］．暖通空調，2022，52（4）：90-96，41．