室内二氧化碳浓度与室内空气质量和通风关系标准指南（D6245-24）

📋 概述与适用范围

本标准由 ASTM D22.05 室内空气质量分委员会制定，最初于 1998 年发布，现行版本为 2024 年修订的 D6245-24。标准旨在系统阐述室内二氧化碳（CO₂）浓度与室内空气质量（IAQ）及建筑通风之间的定量关系，并作为技术指南使用。标准不限定具体的材料或产品类型，而是针对所有需要评估室内空气品质和通风效果的建筑环境，包括住宅、办公室、学校和商业场所等。与 D1356《大气采样与分析术语》、E741《用示踪气体稀释测定单区换气次数试验方法》等 ASTM 标准衔接，同时引用了 ASHRAE 62.1-2022《通风与可接受的室内空气质量》及 ISO 16000-26《室内空气——第 26 部分：二氧化碳采样策略》等国际文件。本标准主要服务于暖通空调工程师、室内空气质量检测人员、建筑运维管理者以及公共卫生研究人员，用于指导利用 CO₂ 数据进行通风诊断、需求控制通风设计以及健康风险评估。

标准在 2018 年版本基础上，重点增加了关于二氧化碳暴露对健康、舒适和工作效率影响的综述性背景，并在感染控制方面引入 CO₂ 作为气溶胶传播风险间接指标的新观点。同时细化了不同人群（性别、年龄、体重、活动水平）CO₂ 产生速率的计算方法，使通风评价更为精准。从适用性看，本标准是理解 CO₂ 与 IAQ 关系的权威技术文件，但明确强调 CO₂ 并非直接污染物，将其作为唯一 IAQ 指标存在局限性；必须结合其他污染物（如 TVOC、PM₂.₅、甲醛等）以及异味感知综合判断。

提示：理解本标准前需明确 CO₂ 本身在常规浓度下（400–5000 ppm）对健康无直接危害，但其浓度变化可灵敏反映建筑换气效率与人员密度，是通风评价的“代用指标”。

⚙️ 通风评估与 CO₂ 测量原理

标准详细给出了利用 CO₂ 浓度评估通风的三类技术原理。第一，质量平衡分析法：假设室内 CO₂ 充分混合，以换气次数为变量，由人员 CO₂ 释放率、室外 CO₂ 本底浓度及稳态室内浓度，逆向求解通风量。其中人员 CO₂ 释放率按代谢当量（MET）计算，标准提供了男、女性在不同年龄、体重和活动强度下的单位释放率（单位为 L/min·人）。例如，成年男性坐姿轻度活动（1.0–1.5 MET）释放率约 0.31 L/min，而高强度活动（3–4 MET）可达 0.80–1.01 L/min。该数据直接支撑新风量核算。第二，示踪气体衰减法：参照 ASTM E741，通过向房间注入 CO₂ 至初始高浓度（一般 2000–3000 ppm），关闭释放并监测浓度衰减曲线，按指数回归计算换气次数。CO₂ 本身作为示踪气，安全无毒且易于现场操作。第三，恒定注入示踪气体技术：在建筑内持续稳定释放 CO₂ 并监测平衡浓度，结合注入速率计算总换气量，适用于多区域或难以充分混合的场所。

标准还深入分析了 CO₂ 与 IAQ 之间的关联机制。CO₂ 浓度升高与人体异味感知强度具有统计学正相关性，这是因为 CO₂ 与人体生物排放（气味物）同源，但这一相关关系受温度、湿度、通风效率等因素干扰。此外，CO₂ 不能直接代表化学污染物或微生物风险，但在缺乏直接监测手段时，CO₂ 可作为通风采样效率的“触媒指标”。关于感染气溶胶风险，标准指出高 CO₂ 浓度（>1000 ppm）常对应低换气率，可增加闭式空间中病原体累积的概率，但 CO₂ 本身并非传染源。因此，利用 CO₂ 预警感染风险需结合其他流行病学参数。

成功要点：通过质量平衡公式 C(t)=C₀+(G/Q)(1-e^{-Nt}) 可反算换气次数 N，其中 G 为 CO₂ 释放率（L/h），Q 为通风量（L/h），该方法已成为建筑通风现场检测的核心手段。

📊 技术参数与指标

标准汇集了多份权威文件中的 CO₂ 限值及通风推荐值，并给出不同条件下的人员 CO₂ 产生率。表 1 列举了典型活动水平下成年人的 CO₂ 释放率，用于质量平衡分析。表 2 列出了国际常用标准中的 CO₂ 浓度阈值。表 3 对比了不同换气次数对应的稳态 CO₂ 浓度（按标准人员密度计算）。

表 1 不同活动水平下成年人 CO₂ 释放率（L/min·人）
🟦 活动类型	📏 代谢当量（MET）	📐 男性（70 kg）	🎯 女性（60 kg）
静坐/休息	1.0	0.18–0.22	0.15–0.19
轻度活动（办公室）	1.2–1.5	0.30–0.35	0.26–0.30
中度活动（行走）	2.0–3.0	0.45–0.65	0.38–0.55
高强度活动（搬运）	3.5–4.0	0.80–1.01	0.68–0.86

表 2 主要标准与法规中的 CO₂ 浓度参考限值
📌 标准/文件	⚡ 限值（ppm）	🎯 说明
ASHRAE 62.1-2022	700（室内外差）	基于人体气味可接受度
CIBSE（英国）	800–1000	一般办公室长期均值
中国 GB/T 18883-2022	1000	日平均浓度限值
WHO 指南（2021）	1000（通风指标）	用于感染风险预警

表 3 不同换气次数下的稳态 CO₂ 浓度（人员密度 10 m²/人，活动 1.2 MET）
📏 换气次数（h⁻¹）	📐 室外 CO₂（400 ppm）	🎯 室内 CO₂（ppm）
0.5	400	1250–1350
1.0	400	820–900
2.0	400	610–660
4.0	400	500–530

🔬 工程应用与注意事项

在工程实践中，本指南最直接的应用是需求控制通风（DCV）系统的设计与调试。通过安装室内 CO₂ 传感器，根据实时浓度调节新风阀开度，可在保证 IAQ 的前提下节省空调能耗。标准指出，DCV 设定值应基于稳态质量平衡计算，并考虑室外 CO₂ 波动（通常 380–500 ppm）和传感器测量偏差。同时，标准强烈建议将 CO₂ 传感器安装在人员经常停留的呼吸区（距地面 1.0–1.5 m），远离门窗、送风口和死角，以避免局部短路或滞流导致的误判。对于大型开放空间，应增加监测点位，按最不利区域控制。

测量注意事项包括：传感器必须定期零点校准和量程校准（建议使用 400 ppm 和 2000 ppm 标准气体），响应时间（T90）不宜超过 3 min；在动态占用工况下，CO₂ 浓度难以达到真正稳态，应采用滑动平均或动态分析而非瞬时值。此外，当建筑采用混合通风或置换通风时，CO₂ 垂直分布差异显著，需要在不同高度采样才能准确评价通风效率。标准还特别警示：CO₂ 浓度作为 IAQ 指标有三个主要局限——无法反映化学污染物，无法定量人体负荷以外的排放源（如燃气器具），在低占用率条件下灵敏度下降。

关键注意：当室内人员密度低于每 10 m² 一人时，CO₂ 浓度变化幅度极小，此时利用 CO₂ 驱动 DCV 容易导致新风量不足或阀门震荡，建议结合其他触发信号（如人体感应、时间表）复合控制。

在实际工程项目中，执行本标准需要结合建筑类型、气候条件和运维能力。标准提供了详细的传感器位置选择指南和误差分析框架，并引用 ISO 12569:2017 和 E741 作为换气测定的标准方法，增强了工程的可操作性。对于已建成建筑，CO₂ 连续监测数据可用于评价通风系统运行效果，发现异常时段（如夜间 CO₂ 持续高位表示新风阀关闭故障），实现预测性维护。

❓ 常见问题解答

🔍 问：室内 CO₂ 浓度达到 1000 ppm 是否表明空气质量不可接受？
答：不绝对。CO₂ 本身在 1000 ppm 时对健康无直接损害，但该值常被用作通风不足的指示。按 ASHRAE 62.1，若室内外差值超过 700 ppm，认为异味可能引起多数访客不满。1000 ppm 是一个实用的预警阈值，但应结合其他污染物指标综合评判。

💡 问：如何根据 CO₂ 确定所需新风量？
答：利用质量平衡公式：Q = G / (Cᵢ – Cₒ)，其中 G 按本标准提供的单位释放率乘以人数计算，Cᵢ 为目标室内浓度（如 900 ppm），Cₒ 为室外浓度（取 400 ppm）。例如 10 人办公室，G 取 3.1 L/min，若控制 Cᵢ = 900 ppm，则新风量至少需 5.1 L/s·人。

⚡ 问：为什么清晨进入密闭会议室会感觉闷，CO₂ 值却不高？
答：闷感主要来源于热负荷、湿度以及人体释放的多种挥发性有机物（VOCs），CO₂ 只是一个同源性指标。若空间有新风但温度偏高或空气流动不强，即使 CO₂ 低于 800 ppm 也可能感觉沉闷。标准强调 CO₂ 不能完全替代 IAQ 综合评价。

📌 问：示踪气体衰减法使用 CO₂ 需要注意什么？
答：释放初始浓度一般不超过 3000 ppm 以保证安全，且必须确保室内完全混合（使用多个风扇）。衰减曲线应至少采集 30–60 min，避开人员出入干扰。此外，若室外 CO₂ 本底发生变化，需对数据进行基线修正。标准推荐同时监测室外浓度并做差分处理。

🎯 问：本标准与 ISO 16000-26 在 CO₂ 采样策略上有何不同？
答：ISO 16000-26 侧重于室内 CO₂ 测量的具体操作规范，包括采样点数量、时间分辨率等。而本指南更注重浓度与通风参数的关联逻辑，将采样策略融入质量平衡框架中，并增加了传感器校准与数据处理的工程指导。两者配合使用可形成完整的评估体系。

注意：标准中所有技术参数均基于充分混合的一室模型，实际建筑可能存在短路或分层，直接影响 CO₂ 与通风的定量关系。操作时需评估气流组织，必要时设置多点监测。

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