呼吸健康视角下建筑空气环境优化策略研究

呼吸健康视角下建筑空气环境优化策略研究

柯磊

身份证：421127199505172832   浙江省宁波市镇海区435200

摘要：建筑作为人居生活环境的基本单元，占据人生命85%的时间，对人体健康关系十分密切。由于我国建筑室内日益严峻的空气质量导致呼吸系统疾病的现象频发，有必要探究如何优化建筑环境以减缓空气污染对人群呼吸健康的影响。本文以建筑环境要素影响室内污染分布作为研究基点，从建筑设计-施工-运营三个阶段提出建筑环境优化策略，希望能为提升我国建筑空气品质的相关研究提供参考，实现健康人居环境。

关键字：健康建筑；呼吸健康；空气环境；优化策略

1.研究背景

随着时代进步发展，我国人居环境问题日益凸显，国内外社会各界对由人居环境引起的生理和心理健康问题产生了的广泛重视。2016年中共中央发布《“健康中国2030”规划纲要》[1]明确提出了促进健康中国建设和改善人居环境的政策措施。

在健康关注的多个方面中，呼吸健康是居民的最基本最主要的需求。近年来随着城镇化建设的加快，建筑环境变化显著，化学污染物(如甲醛、苯等VOCs)和颗粒污染物(如PM2.5等)室内浓度在逐年增加。人一生中在室内停留时间长达85%，每天会呼吸超过15kg空气。由于现代生产和生活方式的变化产生的这类新型室内污染物，即使呼入的浓度较低，也会出现在体内长时累积的情况[2]。环境恶化并影响人们健康的问题严峻性日益突出，改善建筑空气环境显得迫在眉睫。

在当前我国城市高密高层、空间与能源集约发展情况下，狭窄密闭环境和通风不良导致了许多疾病的传播，建筑空间作为人长期生活工作的基本单元，需要迫切地思考优化其通风环境的设计思路。因此，本文试图以人群呼吸健康为切入点，从建筑设计-施工-运营全阶段提出有利于建筑空气健康的优化策略，为健康建筑的发展提供参考。

2、建筑空气环境优化策略

建筑环境污染主要依据其室内外环境要素对传播路径的影响，如外部环境要素（规划布局、建筑形态、容积率、建筑密度、朝向）、建筑内部要素（平面布局、功能结构、建筑开间进深比）等均对污染物传播分布具有重要影响。除了与建筑设计要素相关，还可能与建筑围护结构（如围护结构材料、开窗形式、窗墙比）、细部构造等通过直接影响通风或间接影响颗粒物渗透作用进入室内的要素有关。

2.1 规划设计阶段

在建筑选址上应充分利用地理、气候条件，避开易于加剧空气污染的区域，并宜选址于城市热岛效应较弱的区域。在建筑朝向选择上，不论建筑类型需要综合考虑所在地区太阳辐射和主导风向等因素合理抉择[3]，以使得建筑在夏天防止太阳曝晒的基础上充分引导自然通风，在冬天则防止冬季主导风进入并使得建筑获得足够日照。在建筑组团布局上，建筑尽量小体量并错开布局，增加导流空隙[4]。在相同容积率下，建筑密度越小，建筑组团内舒适区平均风速更宜人；密度较高的建筑组团，采用底层架空的设计更有利于引导通风。

在建筑平面布局上，合理优化室内空间形态，打破其连续的界面，适当设计流动空间，增加中庭天井、绿色庭院等引导更多能进入室内的风场都为有效策略。在建筑开窗形式选择上，有学者[5]针对建筑不同高宽形式的窗口对室内污染物浓度的影响展开研究，结果表明在相同面积下对减少室内污染物浓度的窗口形式扁宽形通风口>方形通风口>窄长形通风口；另有学者[6]针对建筑窗墙比、窗户不同形式与开启角度对室内污染物浓度的影响展开研究，结果表明可开启的窗地比在5%到10%之间时污染物浓度下降速度变化明显；推拉窗能较快降低室内CO2浓度并较快达到稳定，单扇窗和隔栅式窗比双扇窗更利于通风。因此，建筑室内开窗形式设计成“扁宽形”，推拉窗形式代替单扇窗，加大开窗角度等方式以加快引流降低室内污染浓度。

4.2 建筑施工装修阶段

施工装修阶段目的是具体化图纸的设计内容，完成建筑实体及相关设备和系统的构造，管控建筑结构性污染。现阶段我国室内空气污染形势严峻，颗粒物主要通过门窗之间的缝隙以及空调通风管道等进入室内，通过围护结构要降低这部分污染物浓度，需要减小其室内外的渗透因子。

在满足国家相关施工技术与室内装饰装修材料的强制标准要求下，进一步加强室外污染物渗透作用的控制，其主要方法有加强建筑围护结构气密性[7]，对控制PM2.5等室外污染源的渗透作用以及隔离病毒气溶胶以优化室内空气质量有着显著效果。因此，将气密性设计落脚到施工装修上将提高施工与建材选用时的要求，加强密封墙体预留孔洞，如穿墙的预埋件、窗框与外窗洞口缝隙等；合理选择高气密性的外窗构件；门窗及空调通风系统密封条的安装质量需要严格要求；门窗气密性的情况定期检查并及时更换密封条等物理措施。

4.3建筑运营阶段

运行维护阶段是建筑功能与使用功能协调一致的应用阶段，健康建筑的一些关键问题，特别是关注在运行效果上的，需要进一步探索。建筑中人员行为（如开窗行为、清扫）对室内空气环境营造将产生一定影响，在运营阶段需管控生活用品性污染、家具、烹饪、吸烟等。有学者

[8]提出的以控制人员开窗行为来控制室内污染物浓度的方法，证明运行阶段的正常维护有利于增强健康建筑的实际使用性能。不同建筑功能，其开窗行为的规律也不尽相：在办公建筑中，开窗行为与人们的通勤时间密切相关；在住宅建筑中人们的室内活动(做饭、打扫卫生等)以及室内外温度变化对开窗行为影响显著；在教学楼建筑中，开窗频率在课件休息期间明显较高。在开窗方式的运营建议上，需进一步结合室内外污染物长期监测的浓度变化规律进行指导。

另外在设备方面，建筑大数据互联在支持健康建筑运行与管理中崭露头角，未来将在建成环境中发挥更深远的作用。在现阶段，大数据时代的到来有助于加深我们对环境的实时感知，合理利用室内模拟工具与监测系统的支持，实现室内甲醛、TVOC、PM2.5等污染物浓度的预评估与实时监测，有利于建筑设计的及时反馈与后评估。

5.结语

人居环境的健康发展长期以来受到我国的高度重视，历史经验告诉我们唯有保持健康的人居环境，才能实现人们美好生活的愿景。建筑作为人居环境的基本生活空间，对人群健康的影响举足轻重，在国家“健康中国”战略的号召下，健康建筑理念正逐渐深入人心，由于我国健康建筑发展正处于初级萌芽阶段，在各方面都面临着前所未有的机遇与挑战。文章从建筑设计-施工-运营全阶段提出有利于建筑空气健康的优化策略，为改善建筑空气环境提供设计指引。然而，由于环境与人群健康关系的复杂性，实现建筑的健康可持续发展不仅限于空气污染问题，还涉及健康的光环境、声环境以及热湿环境，充分的公共健身空间、饮水健康等多方面内容，需要多学科的合作和持续不断的摸索，早日实现我国健康人居环境的理想。

参考文献

[1] 中共中央 国务院印发《“健康中国2030”规划纲要》[EB/OL]. (2016- 10-25).

[2] 张寅平,邓启红，钱华.中国室内环境与健康研究进展报告2012[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[3] 孙一民、张文宇、张春阳.广东地区医院建筑自然通风设计方法与策略研究[J].华中建筑,2019,37(05):58-62.

[4]陈明，戴菲，傅凡.大气颗粒物污染视角下的城市街区健康规划策略[J].中国园林，2019，35(6)：34-38.

[5] 詹巧智.窗口形式对室内污染物扩散影响的研究[D].长安大学,2013.

[6] 夏颖.住宅窗户对减少室内污染物作用的研究[D].天津大学,2006.

[7] 王清勤，孟冲，张寅平. 健康建筑：从理念到实践[M].北京: 中国建筑工业出版社,2019

[8] Mingyao Yao , Bin Zhao. Window opening behavior of occupants in residential buildings in Beijing.[J]. Building and Environment 124 (2017):441-449.