浅论建筑呼吸功能设计

郑 杰

[摘要] 建筑室内空气污染问题越来越引起人们的关注,本文从分析传统的空气置换方式的缺点着手,提出了要进行建筑的呼吸功能设计并就如何改善建筑的呼吸功能提出了具体的措施。

[关键词] 呼吸功能 空气污染 新风系统 变压式通风道

建筑的最基本的目的就是满足人们对物质生存环境的需要。如果把建筑物看作一个生命体的话,那么,内外空间之间的通风就是建筑的呼吸作用。建筑物呼吸功能的好坏,直接关系到人们的生存环境的质量,对人体的健康和生活质量都会产生很大影响。以往,购房者在意的往往是房子的结构、价格、小区环境,而很少关心自己居住的室内环境是否有利健康。而随着人们自我保护意识的提高,健康的内在品质越来越受到人们的重视。“未来应该是室内环境的竞争,而室内环境最重要的是空气质量”,一位资深室内设计师如是说。

一、室内空气污染的现状

在我们的生活环境中,从空间狭小的居室、宿舍,到人流密集的医院、候车室等空间,室内空气污染随处可见。在日常生活中,我们常常会遇到这样的事,推开居住一夜的卧室,打开学生的宿舍,种种气味让人是在不敢恭维。建筑师有足够的能力处理建筑的空间,刻画好建筑的造型,但对建筑内部的空气环境品质却明显重视不够,以至于虽然外观漂亮了,建筑却变成了一具“不会呼吸的生命体”。据卫生部门调查,农村人口中发病率65%是由室内空气污染所致。最近,北京,深圳等地针对儿童房所做的调查表明,几乎所有被调查的儿童房的室内空气所含的污染物浓度都超标,由此引发的白血病等恶性疾病的比例在不断提高。据有关研究表明,由于通风不畅而造成的空气污染,已经引起“室内综合症”、“空调综合症”等在使用人群中大量出现。专家还认为,“亚健康”也与室内空气污染有关。毋庸置疑,室内空气污染已经成为危害人类健康的一个重要因素。世界卫生组织定义的健康住宅有15项标准,其中6项与室内空气质量有关。在欧洲,室内通风被视为与建筑不可分割的一部分,甚至把它上升为对人性的尊重和关怀。因此,建筑师责无旁贷的应该利用一定技术手段解决室内空气污染问题。

室内空气的污染源主要有以下几个方面:一是建筑物自身的挥发物质对室内空气产生的污染。建筑物的挥发物质主要是建筑物的生产和装饰过程中使用的有害的化学成分的挥发,相对来说它对室内空气的污染影响时间短但强度和危害大。二是人在使用建筑过程中所产生的代谢物质对室内空气的污染。除了人们在各类活动中所产生的有害的油烟悬浮颗粒和粉尘外,室内空气中还存在相当数目的细菌、病毒、霉菌、细小花粉、动物皮屑、化学污染物、吸烟味等。同时,由于空气中的含氧量的降低和各种气味的积聚,室内空气自洁能力较弱,室内空气的污染的程度加剧,空气质量明显下降。这种污染是长期的,持续性的,是室内空气污染的主要因素。三是室外受污染的空气对室内空气的影响。污浊的空气不仅对人们的情绪产生影响,更重要的是对健康产生极大的危害。

二、传统的建筑通风换气措施的局限

目前,建筑设计很注重对厨房,卫生间空间的换气问题的解决,但对于建筑物其他功能空间呼吸功能的重视程度明显不足。在国家各类的建筑设计规范里,也只有住宅设计规范提出了在严寒地区住宅的卫生间设计中应设自然排气通道的规定。厨房,卫生间只是建筑中的辅助房间,所占比例很小,若仅是依靠卫生间或者集中式的排风来解决整套建筑物的室内空间通风换气问题,是达不到目的的。

人们对空气品质的要求主要是清新、洁净、富含氧原子,同时要有适宜的温度和湿度。清新空气的来源是室外;美国科学家通过研究得出结论:“室内空气污染程度要比室外高2～5倍,有的甚至要100倍”。所以说,室内外空气可以顺畅置换是保证室内空气质量的前提。传统解决室内空气污染的方法比较单一,在设计师的理念也重视不够;除了在住宅建筑的厨房设计中考虑了机械排除油烟外,在其他功能空间中基本没有稳定的室内外空气置换措施,甚至在有窗的卫生间都没能设置通气道。因此,开启门窗就成了解决室内空气污染的主要途径。这种换气方式在室内外空气能形成对流的情况下,较为快捷和方便,效果明显。但在实际使用建筑的过程中,又会受到很多制约,难以达到应有效果。

首先,在北方,冬季长时间采用开门窗进行室内外空气置换是基本不现实的。其次,在很多情况下也无法通过开启门窗换气。譬如,人在休息时候;又比如,遇到雨、雪、雾,沙尘的恶劣天气时,也是不适宜的;另外,居住在闹市区的住户,由于室外噪音污染严重,开窗就成为一种奢望;家庭安全防范措施的普及又降低了门窗开启的频率。由此可见,开启门窗作为室内外通风的主要手段,是不能满足房间24小时不间断换气要求的。

在不能开窗和不便开窗换气的情况下,人们把房间换气的功能交给空调来完成,认为空调可以改善空气质量;而实际上空调主要是对室内空气温度进行调节。近年来采用集中式中央空调的建筑越来越多,主要是通过送风系统和冷水系统将冷风送入各个房间,这就使建筑物内部空气互相掺混,容易导致交叉感染。

因此,传统的建筑通风换气措施存在很大的局限性,是一种被动式,局限式的换气方式。它无法成为一种稳定的、持久的、受外界因素干扰较小的自主循环式的通风方式,不能为人们提供一个良好的室内空气环境,这将对使用者的身体健康产生不利的影响。

三、改善建筑呼吸功能的措施

建筑物的呼吸功能体现为建筑物能够自主的进行空气交换,保证可以全天候的做到室内外空气的置换,为人们提供一个始终能够保持空气清新、健康的室内环境。要使建筑物具有良好的呼吸功能,就要从根本上改变传统的建筑技术观念,将建筑呼吸功能看作与建筑保温,隔热,防火,防潮等功能等同的,必不可少的基本功能之一。西方国家对此早就给予了高度重视,日本在普通住宅就大力推行24小时换气设施;美国,法国等国家也早采取了很多措施。我国也在出台相关的健康住宅标准。建筑的呼吸功能在受到多方关注。

目前,解决室内通风问题的有自然通风和机械通风两种方法。

1.机械通风

它是以电能为能源,通过机械设备强制性地驱动室内污浊空气向室外排放。机械通风性能稳定,可调节通风量大小,通风效果好;其缺点是通风过程噪音大,需要电能驱动。一般适用于人流集中的大空间、高级建筑物、高层建筑等。

(1)排风换气扇

排风换气扇是比较传统的机械通风设备,主要应用于卫生间、盥洗室以及一些要求不高的房间;厨房则专门使用各种类型的抽油烟机排除油烟。这两种设备在关闭电源后,就不能工作,无法起到全天候换气作用。因此,使用有一定局限性,很少用于其他功能空间。

(2)新风系统

目前市场上有置换式全新风系统和依附于户式中央空调、中央空调的新风系统两种新风系统。

传统的空调系统一般有75%的空气是重复使用的,主要是对室内空气的温度进行调节,不能满足室内外空气的有效置换,甚至有可能造成室内空气的二次污染。建设部在《关于进一步做好建筑系统防治非典型肺炎工作的补充通知》中要求,尽可能不使用中央空调,确需使用的,要对中央空调的过滤网定期清洗,对出风口定期消毒。后来,普通空调市场上出现了采用强力杀菌技术的新产品,在一定程度上解决了二次污染问题。

国外开发的置换式全新风系统在我国推广使用。如爱迪士国际集团的产品包括中央机械式通风系统、中央式真空吸尘系统等,在全球几十个国家被广泛采用。

新风系统可以为人们提高优良的室内空气环境,同时又能满足建筑防火等其他功能的要求,是一种很好的解决建筑室内污染的措施。但考虑其造价的因素,目前在我国主要应用于高级住宅、标准较高的建筑中使用。在美国,房屋的新风换气系统是必须配套的设施,并且受到美国ASHREA标准和欧洲ESA标准的保护。随着我国经济能力的提升,新风系统也必将成为建筑的必备功能之一。

2.自然通风

自然通风是利用风压和热压通风原理,靠自然力的驱动完成室内外空气的流动和置换。该模式借鉴传统的字母通风道的构造做法,构造简单,造价低廉,经济性好,适用于多层普通民用建筑。

(1)普通通风道

它主要通过设置通风道,字母式通风道和通风孔来实现空气流通和交换,虽然能达到通风效果,但由于体积大,通风效果受到室外的影响,甚至出现上下层串味的现象,现在已很少采用了。

(2)变压式通风道

它是科技部和建设部重点推广项目。主要是通过自力式风帽、止回阀等一系列新技术措施,解决了传统通风道存在的排气效果不稳定,串味等现象,同时该风道还具有尺寸小,构造简单、低噪声等优点,目前被广泛应用于住宅建筑中。通过对实验房间(31M2)进行注烟测试,使用截面320MM X 240MM的变压式通风道,经过36分钟,室内烟气被完全排除(门窗紧闭)。这表明,它可以完全作为各功能房间的通风换气设施,由于它良好的性价比,正被广泛使用。

开发建筑物呼吸功能并不是像某些房地产开发商那样玩文字游戏,玩概念,玩炒作,它切实关系到每个住户的身心健康。作为设计师而言,只有从思想意识上高度重视,才能通过适当技术提高建筑物的自洁能力,使建筑变为一个会呼吸的生命体,更好地满足人们的生存需要。

参考文献:

[1]绿色建筑与建筑技术.建工出版社,2006.

[2]李超.再论建筑的呼吸功能设计.工程与建设,2007,(6).

[3]沈春红.构建良好的建筑呼吸系统.住宅科技,2007,(4).