大学建筑年龄对室内CO2浓度的影响：基于198间教室的实证研究与疫情防控启示

南卡罗来纳大学团队针对COVID-19疫情期间高校建筑通风效率问题，通过监测26栋不同年代建筑198间教室的CO2水平，发现1981年后新建建筑的CO2浓度显著高于老旧建筑（差异达126-179 ppm），揭示建筑年龄与HVAC系统效能的关键关联，为高校室内空气质量标准制定提供重要数据支撑。

　　

在COVID-19大流行背景下，室内空气质量成为全球关注的焦点。当科学家们确认新冠病毒可通过气溶胶传播后，如何通过改善通风降低感染风险成为重要课题。尽管已有大量关于中小学教室CO₂水平的研究，但针对高校这一特殊环境——这里的学生代谢率更高、建筑年代跨度更大——的系统研究却几乎空白。更令人担忧的是，美国采暖、制冷与空调工程师学会(ASHRAE)最新标准甚至取消了室内CO₂限值建议，使得高校管理者缺乏科学决策依据。

南卡罗来纳大学环境健康与安全部的Hannah Aycock等研究人员开展了一项开创性研究。他们使用30台Onset HOBO数据记录仪，在2021-2022学年监测了校园内26栋建筑（最古老建于1860年，最新建于2014年）198间教室的CO₂浓度变化，收集了67,296个30分钟间隔的数据点。这项发表在《Indoor Environments》的研究首次系统揭示了建筑年龄与室内CO₂水平的量化关系。

研究采用多维度技术方法：通过校准的HOBO MX1102记录仪每30分钟采集CO₂、温度和湿度数据；按建筑年代（1860-1955、1956-1980、1981-2014）和HVAC系统安装年份分组；结合课程表数据关联教室使用率；采用Tukey HSD检验进行统计学分析。

研究结果呈现多个重要发现：

建筑年龄与CO₂水平
数据显示新建建筑（1981年后）的CO₂水平显著更高。24小时均值比1955年前建筑高126.35 ppm，在课业高峰时段（9am-5pm）差异扩大到178.95 ppm。这种差异具有统计学显著性（p<0.05）。

教室使用率的影响
当教室使用率达50%以上时，新旧建筑CO₂差异更为明显。新建建筑比中期建筑高191.87 ppm，且排除百人以上大教室后差异进一步增大至218.35 ppm。

HVAC系统效能
2000年后安装的HVAC系统表现意外较差，其CO₂水平比老系统高79-113 ppm。线性回归显示，新建建筑CO₂下降速率（65.4 ppm/小时）明显慢于老建筑（77.9 ppm/小时）。

典型案例分析
Jones科学大楼的意外"自然实验"极具说服力：因施工导致3间教室通风中断，其CO₂峰值达4166 ppm（远超1200 ppm安全阈值），而同期正常通风教室最高仅1757 ppm，直观验证了通风的关键作用。

讨论部分揭示了深层次机制：老建筑原本依赖自然通风的设计特性，使其在加装机械通风系统后仍保持较好空气流通；而新建筑的严格密封性虽提高能效，却导致CO₂积聚。值得注意的是，这与常规认知相反——更新、更贵的HVAC系统反而表现更差，这对高校基建决策具有警示意义。

该研究首次建立了高校建筑CO₂数据库，其提出的"四色预警系统"（绿<1200 ppm，黄1200-2500 ppm，橙2500-4000 ppm，红4000-5000 ppm）已被该校采纳为管理标准。团队建议在新建教室部署CO₂传感器联动HVAC的智能调控系统，这不仅能改善空气质量，长期还可通过需求控制通风(DCV)实现节能。

这项研究填补了高等教育环境健康领域的知识空白，其揭示的"建筑年龄悖论"——即现代建筑更高的CO₂风险——为全球高校的疫情防控、教室改造和新建规划提供了重要科学依据。特别是在缺乏统一标准的现状下，该研究提出的量化框架可作为其他高校的参考基准，助力创造更安全、更健康的教学环境。