重慶大學(xué) 李必成 李百戰(zhàn) 杜晨秋 蔡 姣 要穎慧 王玉玨 姚潤(rùn)明

0 引言

建筑室內(nèi)潮濕暴露如水損壞、結(jié)露、可見(jiàn)霉菌或濕斑等，是影響室內(nèi)人員健康和舒適的主要原因之一[1-2]。霉菌是室內(nèi)潮濕的主要表征之一，而潮濕會(huì)引起多余的水分在建筑材料或者墻體表面累積，當(dāng)達(dá)到霉菌孢子萌芽的臨界溫濕度時(shí)，會(huì)誘發(fā)建筑墻體表面霉菌生長(zhǎng)。建筑內(nèi)霉菌生長(zhǎng)不僅會(huì)增加一些疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)，如哮喘、咳嗽、喘息和上呼吸道感染等[3-4]，一些室內(nèi)真菌孢子甚至還會(huì)產(chǎn)生真菌毒素，嚴(yán)重影響人體健康[5]。此外，建筑表面一些霉菌生長(zhǎng)還會(huì)造成建筑材料變色和變質(zhì)[6]，破壞建筑結(jié)構(gòu)和表面，影響建筑美觀。

許多國(guó)家和地區(qū)的研究表明，住宅中的潮濕風(fēng)險(xiǎn)很大[7-10]。流行病學(xué)橫斷面調(diào)研顯示，在美國(guó)、歐洲、澳大利亞、印度和日本，10%～50%的住宅存在潮濕問(wèn)題[11-13]。2010—2012年，對(duì)中國(guó)室內(nèi)環(huán)境與兒童健康的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，中國(guó)約10%～20%的住宅存在潮濕問(wèn)題[14-17]，特別是在全年高溫高濕的重慶地區(qū)，潮濕情況更加嚴(yán)重，有35.1%的住宅中出現(xiàn)“被褥受潮”現(xiàn)象[16]。此外，由于建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的提高和建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化，如建筑氣密性的提升、陽(yáng)臺(tái)空間的拆除、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能改善、墻壁表面材料的使用等，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能得到提升，減少了建筑室外空氣的滲透，但可能會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)的水分無(wú)法隨空氣及時(shí)排出[18]，造成室內(nèi)過(guò)多的水分在空氣中和墻體材料表面聚集，從而導(dǎo)致室內(nèi)潮濕和霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)增大[19-20]。

重慶地區(qū)具有典型的夏熱冬冷、全年高濕的氣候特征，加上全年降水量較大，住宅室內(nèi)霉菌生長(zhǎng)的風(fēng)險(xiǎn)很大。然而，對(duì)于該地區(qū)真實(shí)住宅的室內(nèi)潮濕和霉菌現(xiàn)狀及建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提高對(duì)室內(nèi)霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)的影響等缺少相關(guān)研究。基于此，本文首先采用問(wèn)卷對(duì)重慶地區(qū)住宅室內(nèi)潮濕和發(fā)霉情況進(jìn)行調(diào)研，進(jìn)而結(jié)合WUFI Plus和WUFI-Bio軟件對(duì)典型樣本住宅進(jìn)行全年室內(nèi)和墻體熱濕情況模擬，評(píng)估墻體內(nèi)表面全年霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)，分析影響霉菌生長(zhǎng)的顯著因素，從而為改善住宅室內(nèi)熱濕環(huán)境、降低霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)提出合理有效建議。

1 調(diào)研現(xiàn)狀與分析

1.1 調(diào)研對(duì)象及方法

為了解重慶地區(qū)住宅室內(nèi)環(huán)境現(xiàn)狀，筆者所在課題組于2019年對(duì)重慶市沙坪壩、九龍坡、渝北3個(gè)區(qū)，共計(jì)34所幼兒園進(jìn)行了大規(guī)模問(wèn)卷調(diào)研，通過(guò)幼兒園將問(wèn)卷發(fā)放給幼兒的家長(zhǎng)，由幼兒家長(zhǎng)填寫(xiě)問(wèn)卷(該調(diào)研為課題組前期橫斷面調(diào)研基礎(chǔ)上的二次重復(fù)調(diào)研，具體信息見(jiàn)文獻(xiàn)[21-23])。

調(diào)研問(wèn)卷的設(shè)計(jì)參考了瑞典一項(xiàng)關(guān)于室內(nèi)潮濕和兒童健康[24]的項(xiàng)目，該調(diào)研問(wèn)卷已經(jīng)在大量建筑室內(nèi)環(huán)境的流行病學(xué)調(diào)研中得到使用。

調(diào)研問(wèn)卷涵蓋了建筑基本信息、建筑年代、建筑室內(nèi)環(huán)境、潮濕和霉菌污染狀況等問(wèn)題，共發(fā)放問(wèn)卷6 547份，回收有效問(wèn)卷4 943份，問(wèn)卷回收率75.5%。具體信息見(jiàn)文獻(xiàn)[23]。

結(jié)合研究目標(biāo)，本文主要研究不同建筑年代、不同臥室/客廳墻壁材料下居民自報(bào)告的潮濕表征及相互的關(guān)聯(lián)性，因此本文重點(diǎn)針對(duì)建筑年代、墻壁表面材料和建筑潮濕表征這幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，并采用SPSS 23.0軟件，用皮爾遜(Pearson)卡方檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析室內(nèi)潮濕環(huán)境與建筑年代的相關(guān)性。

1.2 調(diào)研結(jié)果分析

1.2.1建設(shè)年代

一般而言，不同年份建造的建筑物按照當(dāng)時(shí)頒布的標(biāo)準(zhǔn)采用了不同的設(shè)計(jì)參數(shù)[25-27]。而具有不同設(shè)計(jì)參數(shù)的建筑可能會(huì)影響建筑濕熱環(huán)境及住宅中的潮濕情況。

在本次調(diào)研的住宅中，根據(jù)不同建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的頒布時(shí)間節(jié)點(diǎn)將其劃分為3種類(lèi)型，分別為2001年之前(不包含2001年)、2001—2010年(不包含2010年)和2010年以后(包含2010年)。表1給出了不同建設(shè)年代住宅的比例情況。

表1 不同建設(shè)年代住宅比例

1.2.2墻面材料

本次橫斷面調(diào)研中分別對(duì)住宅客廳和兒童臥室內(nèi)的墻面材料類(lèi)型展開(kāi)研究，包括壁紙、乳膠漆、粉刷墻、水泥、木質(zhì)板、油性漆、海藻泥和其他8種墻面材料，具有完整信息的相關(guān)樣本量為3 765份。在這些樣本中，臥室的墻面材料使用最多的是乳膠漆、粉刷墻和壁紙，依次為1 419、999、923個(gè)，占比分別為37.69%、26.53%、24.52%；使用較少的墻面材料分別為水泥(4.22%)、油性漆(1.43%)、海藻泥(0.98%)和木質(zhì)板(0.35%)；4.28%的人在問(wèn)卷中選擇了其他墻面材料?？蛷d墻面材料的使用規(guī)律與臥室大致相同，從多到少依次為乳膠漆(39.92%)、粉刷墻(25.90%)、壁紙(21.91%)、油性漆(4.36%)、水泥(1.46%)、海藻泥(1.01%)、木質(zhì)板(0.53%)、其他(4.91%)。

圖1和圖2顯示了上述8種墻面材料在不同建設(shè)年代住宅中的使用比例?？梢园l(fā)現(xiàn)：無(wú)論是在客廳還是臥室中，隨著建設(shè)年代的推移，壁紙的使用頻率逐步增加，乳膠漆在2001年之后成為使用最多的墻面材料；粉刷墻在2001年之前使用最多，但是隨著建設(shè)年代的推移，使用頻率正在逐步降低；除了壁紙、乳膠漆、粉刷墻這3種主流的墻面材料，其余墻面材料的使用頻率都比較小。

圖1 不同建設(shè)年代住宅臥室墻面材料使用比例

圖2 不同建設(shè)年代住宅客廳墻面材料使用比例

1.2.3建筑潮濕表征

本次調(diào)研分別對(duì)現(xiàn)有住宅的客廳和臥室進(jìn)行6項(xiàng)潮濕表征調(diào)查：可見(jiàn)的霉斑、可見(jiàn)的濕斑、水損壞、窗戶結(jié)露、衣物/床褥潮濕發(fā)霉和發(fā)霉的氣味，具有完整信息的相關(guān)樣本量為3 843份。有747份問(wèn)卷顯示室內(nèi)有潮濕問(wèn)題，占樣本量的19.48%。

表2給出了調(diào)研對(duì)象住宅室內(nèi)6項(xiàng)潮濕表征的分布情況?？梢钥闯觯诮?2個(gè)月的6項(xiàng)潮濕表征的報(bào)告中，衣物/床褥潮濕發(fā)霉和發(fā)霉的氣味2項(xiàng)最為嚴(yán)重。有493份問(wèn)卷顯示有衣物/被褥潮濕發(fā)霉的情況，占樣本量的12.8%；有236份問(wèn)卷顯示臥室有發(fā)霉的氣味，占樣本量的6.1%；有162份問(wèn)卷顯示客廳有發(fā)霉的氣味，占樣本量的4.3%。通過(guò)對(duì)比臥室和客廳的潮濕情況發(fā)現(xiàn)，臥室各項(xiàng)潮濕表征的比例都高于客廳，這也意味著臥室發(fā)霉的情況和潮濕的情況比客廳更加嚴(yán)重。

不同建設(shè)年代住宅的室內(nèi)潮濕情況如表3所示。

表3 室內(nèi)潮濕環(huán)境與建設(shè)年代和房間類(lèi)型的現(xiàn)狀與相關(guān)性

從表3可以看出，當(dāng)前住宅中潮濕暴露(可見(jiàn)的霉斑、水損壞、發(fā)霉的氣味)和建設(shè)年代存在顯著性聯(lián)系(P<0.05)，表明上述3項(xiàng)潮濕表征在不同建設(shè)年代住宅中的分布差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。住宅的建設(shè)年代越早，室內(nèi)發(fā)現(xiàn)可見(jiàn)的霉斑、可見(jiàn)的濕斑、水損壞和發(fā)霉的氣味的比例越高，而且各個(gè)建設(shè)年代下依舊是臥室的潮濕和發(fā)霉情況高于客廳。

2 建筑熱濕性能模擬和霉菌生長(zhǎng)模擬

上述研究結(jié)果顯示，該地區(qū)住宅室內(nèi)潮濕/霉菌暴露比例較高，且不同建設(shè)年代、不同墻面材料對(duì)住宅全年室內(nèi)熱濕環(huán)境和室內(nèi)潮濕有顯著影響。但是由于問(wèn)卷調(diào)研多是基于用戶自報(bào)告的室內(nèi)潮濕和霉菌暴露，無(wú)法定量評(píng)價(jià)不同建筑特點(diǎn)對(duì)室內(nèi)霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)的影響。因此本文進(jìn)一步結(jié)合建筑熱濕模擬，探究不同建設(shè)年代、不同墻面材料和不同換氣次數(shù)對(duì)墻壁內(nèi)表面霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)的影響，并評(píng)價(jià)各個(gè)因素對(duì)霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)的影響。

2.1 模擬軟件

為了評(píng)估住宅霉菌的生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)，首先需獲得建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的詳細(xì)溫濕度數(shù)據(jù)。本文選擇WUFI Plus軟件進(jìn)行典型樣本建筑建模，并對(duì)其進(jìn)行熱濕模擬，然后把得到的熱濕數(shù)據(jù)導(dǎo)入WUFI-Bio計(jì)算霉菌生長(zhǎng)情況。

WUFI-Bio廣泛應(yīng)用于霉菌生長(zhǎng)預(yù)測(cè)領(lǐng)域[28]，其中瞬時(shí)生物熱濕模型如圖3所示，霉菌孢子具有一定的吸水潛力，這使其能夠從環(huán)境中吸收水分。從數(shù)學(xué)上講，這種潛力可以通過(guò)水分存儲(chǔ)功能來(lái)描述，水分通過(guò)孢子壁的擴(kuò)散進(jìn)行傳輸，孢子壁的擴(kuò)散特性通過(guò)與水分有關(guān)的擴(kuò)散阻力來(lái)描述，擴(kuò)散阻力會(huì)使孢子水分與環(huán)境水分的交換有一定的延遲。隨著環(huán)境溫度和濕度的變化，孢子中的含水量也會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)孢子中的含水量達(dá)到臨界含水量時(shí)，孢子開(kāi)始萌發(fā)。

圖3 墻壁表面的霉菌孢子生長(zhǎng)示意圖

臨界含水量可由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，把曲霉孢子在不同溫度和相對(duì)濕度下發(fā)芽所需的時(shí)間在溫濕度圖上標(biāo)出，得到曲霉生長(zhǎng)等值線，如圖4所示。以霉菌生長(zhǎng)最低的等值線為邊界，把霉菌生長(zhǎng)劃分為可能生長(zhǎng)區(qū)域和不可能生長(zhǎng)區(qū)域。把不同霉菌種類(lèi)的最低等值線統(tǒng)計(jì)到一個(gè)圖中，這個(gè)圖中的下包絡(luò)線就是所有霉菌生長(zhǎng)的最低等值線，如圖5所示。在這條曲線之下，所有種類(lèi)的霉菌都不會(huì)生長(zhǎng)；在這條曲線之上，有一些霉菌能夠生長(zhǎng)。

圖4 曲霉生長(zhǎng)等值線[28]

圖5 不同種類(lèi)霉菌的最低生長(zhǎng)等值線[28]

當(dāng)孢子中的含水量超過(guò)臨界含水量時(shí)，WUFI-Bio就會(huì)假定孢子發(fā)芽并且菌絲開(kāi)始生長(zhǎng)。WUFI-Bio計(jì)算出的孢子中的含水量超過(guò)臨界含水量時(shí)，就會(huì)從霉菌生長(zhǎng)等值系統(tǒng)中讀取對(duì)應(yīng)表面材料和建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)有關(guān)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)下的預(yù)期增長(zhǎng)率，并在模擬的各個(gè)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行累加。當(dāng)孢子中的含水量低于臨界含水量時(shí)，菌絲停止生長(zhǎng)，并當(dāng)再次超過(guò)臨界含水量時(shí)立即恢復(fù)生長(zhǎng)。因此，霉菌生長(zhǎng)程度是指霉菌生長(zhǎng)區(qū)域的邊緣隨時(shí)間向外移動(dòng)的距離，最終的霉菌生長(zhǎng)程度就是霉菌污染區(qū)域的半徑?；诖?，本文進(jìn)一步結(jié)合WUFI-Bio中的瞬時(shí)生物熱濕模型，對(duì)樣本住宅室內(nèi)墻體表面霉菌生長(zhǎng)程度進(jìn)行模擬與評(píng)價(jià)。

2.2 物理模型

為簡(jiǎn)化模擬，使其結(jié)果更具有代表性，本文選擇一個(gè)典型中層公寓的中間層進(jìn)行模擬。典型樣本建筑模型如圖6所示，模擬住宅有2間臥室和1間客廳，總建筑面積105 m2。模型布局如圖7所示，包括3面外墻和1面內(nèi)墻(入口門(mén)位于內(nèi)墻)。

圖6 住宅模型

圖7 住宅平面

2.3 模擬設(shè)置

根據(jù)表3的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，住宅不同建設(shè)年代與潮濕相關(guān)指標(biāo)存在顯著差異。隨著建筑節(jié)能目標(biāo)的不斷提高，夏熱冬冷地區(qū)于2001年、2010年先后頒布了不同的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，更新了建筑設(shè)計(jì)參數(shù)[26-27]?？紤]到不同建設(shè)年代的建筑執(zhí)行不同的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，其室內(nèi)熱濕環(huán)境存在著顯著差異，為了進(jìn)一步模擬不同建設(shè)年代對(duì)室內(nèi)霉菌生長(zhǎng)的影響，本文參考了不同年代的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如表4所示。

表4 居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與熱工性能

參照不同年代的標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料，如表5所示，2001年之前建筑的換氣次數(shù)為2 h-1，2001年之后建筑的換氣次數(shù)均為1 h-1。窗戶都沒(méi)有設(shè)置遮陽(yáng)裝置。除此之外，為了驗(yàn)證圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)對(duì)室內(nèi)濕熱性能和墻壁霉菌生長(zhǎng)情況的影響，其余的設(shè)置在不同建設(shè)年代的建筑中保持一致。

表5 不同建設(shè)年代的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)

人員在室時(shí)間見(jiàn)表6[29]。

表6 人員在室時(shí)間

人員不同狀態(tài)的散熱散濕量如表7所示。

表7 人員不同狀態(tài)的散熱散濕量

假定有3人在家，考慮到他們的工作/學(xué)習(xí)和休息時(shí)間表，默認(rèn)有人在家時(shí)，電氣設(shè)備為運(yùn)行狀態(tài)，人工照明設(shè)置為17:00后開(kāi)啟。人工照明密度設(shè)定為6 W/m2，設(shè)備功率密度設(shè)定為4.3 W/m2。

2.4 模擬結(jié)果

首先由WUFI Plus軟件模擬得到各個(gè)墻壁表面和室內(nèi)的全年逐時(shí)溫濕度，然后把熱濕數(shù)據(jù)導(dǎo)入WUFI-Bio，根據(jù)導(dǎo)入的溫濕度數(shù)據(jù)和所選的基材類(lèi)別，模擬計(jì)算得到一年內(nèi)逐時(shí)的孢子含水量和臨界含水量，當(dāng)計(jì)算得到的孢子含水量大于臨界含水量時(shí)，軟件就會(huì)從霉菌生長(zhǎng)等值系統(tǒng)中讀取對(duì)應(yīng)建筑材料和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的預(yù)期增長(zhǎng)率，并對(duì)一年內(nèi)霉菌生長(zhǎng)情況進(jìn)行累加，從而得到全年逐時(shí)霉菌生長(zhǎng)程度。

2.4.1不同建設(shè)年代住宅霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比

本文模擬計(jì)算了不同建設(shè)年代住宅各個(gè)方向的內(nèi)表面霉菌生長(zhǎng)情況，如表8所示。

表8 各方向墻體內(nèi)表面霉菌生長(zhǎng)程度對(duì)比 mm

根據(jù)WUFI-Bio的霉菌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，除了2001年之前住宅的東北側(cè)墻體，其他墻體的霉菌生長(zhǎng)程度均小于129 mm，屬于可容忍的霉菌風(fēng)險(xiǎn)程度[28]。由表8可以看出，霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)與房間朝向和建設(shè)年代有很大的相關(guān)性。就朝向而言，西北側(cè)房間和西南側(cè)房間的內(nèi)表面霉菌生長(zhǎng)程度相對(duì)較小，東北側(cè)房間的內(nèi)表面霉菌生長(zhǎng)程度最大，并且明顯大于其他房間墻體內(nèi)表面。結(jié)合重慶市太陽(yáng)輻射總量分布(如圖8所示)可以發(fā)現(xiàn)，重慶市北向和東向太陽(yáng)輻射總量最少，導(dǎo)致東北側(cè)的房間相比其他方位房間獲得的太陽(yáng)輻射總量最少，空氣溫度較低，相對(duì)濕度較大，從而墻體表面孢子含水量相對(duì)較高，導(dǎo)致墻體霉菌生長(zhǎng)程度較大。

圖8 重慶市太陽(yáng)輻射總量分布

就建設(shè)年代而言，由表8可以看出，2001年之前的住宅總體霉菌生長(zhǎng)程度明顯大于2001年之后的住宅，特別是非東北側(cè)墻體霉菌生長(zhǎng)差異更加顯著，總體來(lái)說(shuō)，2001—2010年的住宅相比2001年之前的住宅可減少68.9%的霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)，2010年以后的住宅相比2001—2010年的住宅可減少74.2%的霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)?001—2010年的住宅和2010年以后的住宅熱工性能有了明顯改善，以東北側(cè)房間為例，圖9、10顯示了不同建設(shè)年代住宅東北側(cè)房間溫濕度的變化。可以看出，2001—2010年的住宅和2010年以后的住宅室內(nèi)溫濕度基本相同，但是2001年之前的住宅室內(nèi)溫度普遍偏低，而且大部分時(shí)間相對(duì)濕度更大，室內(nèi)相對(duì)濕度波動(dòng)也更大，這是因?yàn)?001年之前的住宅與2001年之后的住宅相比保溫性能和吸放濕性能相對(duì)較差，墻體干燥過(guò)程較慢，容易對(duì)室內(nèi)造成過(guò)多的濕負(fù)荷[30]。

圖9 不同建設(shè)年代住宅東北側(cè)房間空氣溫度變化

2.4.2不同建設(shè)年代住宅霉菌生長(zhǎng)含水量對(duì)比

選取霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)最大的東北側(cè)北向的墻壁為例分析不同建設(shè)年代住宅的墻壁臨界含水量和孢子含水量全年逐時(shí)變化情況，如圖11所示。

圖11 不同建設(shè)年代住宅的墻壁臨界含水量和孢子含水量全年變化情況

由圖11可以看出，不同建設(shè)年代住宅的墻壁臨界含水量和孢子含水量變化趨勢(shì)大致相同，霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)較大的時(shí)間段大致相同，主要集中在2—7月，但是由于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不同，顯然可以看到2010年之前的建筑在10—12月更容易發(fā)霉，特別是2001年之前的住宅在此階段更加明顯。由圖11進(jìn)一步分析可得到圖12、13。圖12給出了不同建設(shè)年代住宅的霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)小時(shí)數(shù)，也就是臨界含水量大于孢子含水量的小時(shí)數(shù)，可以看出隨著建設(shè)年代的推遲，霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)的小時(shí)數(shù)明顯降低。圖13給出了不同建設(shè)年代住宅的霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)小時(shí)數(shù)下的臨界含水量和孢子含水量的平均值，可以看出隨著建設(shè)年代的推遲，不僅霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)的小時(shí)數(shù)得到了明顯的降低，孢子含水量平均值和臨界含水量平均值的差值也在進(jìn)一步縮小，說(shuō)明在霉菌生長(zhǎng)的時(shí)間段霉菌生長(zhǎng)的速率也在減慢。圖12、13進(jìn)一步表明了隨著建設(shè)年代的推遲，建筑性能有了明顯改善，對(duì)霉菌生長(zhǎng)有明顯的抑制作用。

圖12 不同建設(shè)年代住宅的霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)小時(shí)數(shù)

圖13 不同建設(shè)年代住宅的霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)小時(shí)數(shù)下的含水量

此外，從圖11還可以發(fā)現(xiàn)，不同建設(shè)年代住宅墻壁的孢子臨界含水量不同，每一時(shí)刻的臨界含水量取決于當(dāng)時(shí)的溫度，且臨界含水量越高，霉菌越不容易生長(zhǎng)[28]。2001—2010年的住宅和2010年以后的住宅孢子臨界含水量大致相同，但是2001年之前的住宅臨界含水量明顯高于2001年之后的住宅。分析東北側(cè)墻壁的溫濕度可以發(fā)現(xiàn)，由于2001年之前的住宅隔熱性能較差，空氣滲透較多，導(dǎo)致室內(nèi)空氣溫度和墻壁溫度比2001年之后的住宅低，這對(duì)抑制霉菌生長(zhǎng)是有利條件，但是2001年之前的住宅霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)卻更大，所以進(jìn)一步分析模擬結(jié)果中的墻壁表面相對(duì)濕度，發(fā)現(xiàn)墻壁表面相對(duì)濕度大于80%的時(shí)間2001年之前的住宅為4 406 h，2001—2010年的住宅為3 761 h，2010年以后的住宅只有3 198 h，這也是隨著建設(shè)年代的推遲，霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)降低的主要原因，從這個(gè)結(jié)果也可以看出濕度比溫度對(duì)霉菌生長(zhǎng)的影響更大。

2.4.3墻面材料對(duì)霉菌生長(zhǎng)的影響

墻體內(nèi)表面使用材料的不同，會(huì)顯著影響其表面溫濕度和水分在墻體表面的積累情況。圖1、2結(jié)果顯示，2001—2010年的住宅最多，且使用最多的墻面材料為乳膠漆、粉刷墻和壁紙，因此這里選取2001—2010年住宅霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)最大的東北側(cè)北向的墻壁作為典型墻壁進(jìn)行不同表面材料的霉菌生長(zhǎng)模擬，模擬結(jié)果如圖14、15所示。

圖14 不同材料表面孢子含水量和臨界含水量

圖14顯示了模擬出的不同材料表面孢子含水量和臨界含水量隨時(shí)間的變化，在相同的模擬條件下，不同墻面材料的臨界含水量相同，但是由于墻面材料對(duì)水分的吸收能力和擴(kuò)散能力不同，導(dǎo)致不同表面材料的孢子含水量不同，壁紙材料的孢子含水量明顯大于其余材料。

從圖15可以看出，各個(gè)表面材料的霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)明顯不同，壁紙的發(fā)霉風(fēng)險(xiǎn)最高，其次是乳膠漆、粉刷墻，水泥砂漿和粉刷墻的霉菌生長(zhǎng)程度基本相同，在圖中線條重合。對(duì)比4種表面材料的物性參數(shù)(見(jiàn)表9)可以發(fā)現(xiàn)，墻面材料的水蒸氣擴(kuò)散阻力系數(shù)與霉菌生長(zhǎng)程度存在明顯的相關(guān)性，意味著降低水蒸氣擴(kuò)散阻力系數(shù)可以有效地降低霉菌的生長(zhǎng)速率，水蒸氣擴(kuò)散阻力系數(shù)低的粉刷墻相比水蒸氣擴(kuò)散阻力系數(shù)高的壁紙可減少54.5%的霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)，相比于水蒸氣擴(kuò)散阻力系數(shù)較高的乳膠漆可減少18.6%的霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

圖15 不同材料表面霉菌生長(zhǎng)情況

表9 墻體不同材料內(nèi)表面霉菌生長(zhǎng)程度對(duì)比

2.4.4不同換氣次數(shù)對(duì)霉菌生長(zhǎng)的影響

室內(nèi)通風(fēng)量的變化會(huì)顯著影響室內(nèi)空氣及墻體內(nèi)表面溫濕度變化。因此，這里以2001—2010年的住宅為例，選取不同通風(fēng)換氣次數(shù)(1、2、3、4、5、10 h-1)進(jìn)行熱濕模擬，考慮到建筑東北側(cè)墻壁霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)最大，以東北側(cè)北向的墻壁作為典型墻壁進(jìn)行霉菌生長(zhǎng)模擬，墻面材料為粉刷墻，模擬結(jié)果如圖16所示。

圖16 不同換氣次數(shù)下霉菌隨時(shí)間的生長(zhǎng)情況

圖16顯示了不同換氣次數(shù)下霉菌一年內(nèi)的生長(zhǎng)情況，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)換氣次數(shù)從1 h-1增加到2 h-1時(shí)，霉菌生長(zhǎng)情況得到了顯著的緩解，霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)降低了94%，但當(dāng)換氣次數(shù)繼續(xù)增加時(shí)，霉菌生長(zhǎng)程度卻又緩慢增加，而且當(dāng)通風(fēng)換氣次數(shù)為1 h-1時(shí)，霉菌在春季的生長(zhǎng)程度很?chē)?yán)重而且速率最大，換氣次數(shù)繼續(xù)增加時(shí)，春季幾乎沒(méi)有發(fā)霉風(fēng)險(xiǎn)，由此可見(jiàn)換氣次數(shù)2 h-1為最優(yōu)值。這是由于重慶大部分時(shí)間室外空氣濕度較大，通風(fēng)換氣次數(shù)增加，會(huì)導(dǎo)致室外的濕氣進(jìn)入室內(nèi)，水分在室內(nèi)積累，導(dǎo)致霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)升高，所以并不是通風(fēng)量越大越好，要合理地進(jìn)行通風(fēng)，從而降低霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

1) 對(duì)重慶地區(qū)住宅潮濕情況的調(diào)研顯示，重慶潮濕情況嚴(yán)重，有747家住戶表示室內(nèi)有潮濕問(wèn)題，占樣本量的19.48%，且住宅建設(shè)年代越早，室內(nèi)發(fā)現(xiàn)可見(jiàn)的霉斑、可見(jiàn)的濕斑、水損壞和發(fā)霉的氣味的比例越高。

2) 對(duì)不同建設(shè)年代住宅進(jìn)行霉菌模擬發(fā)現(xiàn)，重慶市2001年之前、2001—2010年和2010年以后建造的住宅室內(nèi)潮濕情況存在顯著差異，2001年之前的住宅霉菌生長(zhǎng)程度明顯大于2001年之后的住宅，說(shuō)明建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改善能顯著降低霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)，與調(diào)研結(jié)果相同。且在全年中，霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重的時(shí)間段為2—5月，在所有朝向中，東北側(cè)的房間內(nèi)表面霉菌生長(zhǎng)程度最大。

3) 對(duì)不同墻面材料進(jìn)行模擬發(fā)現(xiàn)，霉菌生長(zhǎng)程度與不同墻面材料的水蒸氣擴(kuò)散阻力系數(shù)存在明顯的相關(guān)性，表面材料水蒸氣擴(kuò)散阻力系數(shù)越小，霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)越小。水蒸氣擴(kuò)散阻力系數(shù)低的粉刷墻相比水蒸氣擴(kuò)散阻力系數(shù)高的壁紙可減少54.5%的霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)，相比乳膠漆可減少18.6%的霉菌生長(zhǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

4) 對(duì)不同換氣次數(shù)進(jìn)行模擬發(fā)現(xiàn)，通風(fēng)換氣次數(shù)對(duì)霉菌生長(zhǎng)有很大的影響，但并不是通風(fēng)量越大霉菌生長(zhǎng)程度越小，換氣次數(shù)從1 h-1增加到2 h-1時(shí)，霉菌生長(zhǎng)程度顯著降低，但換氣次數(shù)再增加時(shí)，霉菌生長(zhǎng)程度卻慢慢增加。