綠色室內(nèi)住居環(huán)境構(gòu)建的初探★

王 晶 李昕琪 王宇輝 王冠群

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083)

住居是人類的庇護(hù)所，是人類生活質(zhì)量的重要體現(xiàn)，平均每人每天大約在室內(nèi)度過的時(shí)間能達(dá)到80%以上，在住居中的時(shí)間則又占到室內(nèi)停留時(shí)間的50%以上，因此舒適的綠色室內(nèi)住居的構(gòu)建與國計(jì)民生息息相關(guān)。在當(dāng)今綠色建筑倡導(dǎo)的為人們營造一個(gè)與自然和諧相處的舒適、健康、高效的建筑空間的大背景下，綠色住居的研究已成為構(gòu)建人居環(huán)境的重要組成部分，舒適的室內(nèi)住居環(huán)境對人體活動、生理和心理都會產(chǎn)生積極的影響[1]。

室內(nèi)住居環(huán)境是由多方面因素綜合影響決定的，因此對于綠色室內(nèi)住居的構(gòu)建應(yīng)考慮各個(gè)因素的協(xié)同合作與相互影響?；诰G色建筑全生命周期理論即可持續(xù)發(fā)展角度考慮，綠色室內(nèi)住居的構(gòu)建應(yīng)涵蓋前期綠色住居設(shè)計(jì)、中期綠色施工、后期綠色科學(xué)運(yùn)營與維護(hù)等階段。具體實(shí)施策略包括對住居室內(nèi)物理環(huán)境(光、熱、風(fēng)、聲等)的構(gòu)建，對室內(nèi)建材的慎重選擇和對住居整體性能檢測與后評價(jià)等[2]，從而更加有效地促進(jìn)綠色室內(nèi)住居實(shí)質(zhì)性發(fā)展。

1 室內(nèi)物理環(huán)境

1.1 光環(huán)境

縱觀歷史，在人類的生存和發(fā)展過程中，光是人類的重要生存要素。綠色住居提倡構(gòu)建適宜的光環(huán)境，首先必須滿足采光和日照要求，著重強(qiáng)調(diào)室內(nèi)要盡量采用自然光，輔助與協(xié)調(diào)采用人工照明，合理調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度和均勻度,并且通過多使用節(jié)能照明工具，減少能耗等。構(gòu)建綠色室內(nèi)住居光環(huán)境應(yīng)注意以下幾點(diǎn)[3]：

1)建筑布局及建筑造型優(yōu)化。建筑設(shè)計(jì)前期可建立虛擬模型，并利用日照計(jì)算分析模擬軟件，對遮擋及日照時(shí)間進(jìn)行分析，首先必須滿足建筑規(guī)范，具體來講就是在窗地面積比和采光系數(shù)方面要滿足《建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，在日照方面，則要滿足《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》。之后通過反饋流程對設(shè)計(jì)方案的建筑布局和建筑造型不斷進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對建筑室內(nèi)光環(huán)境的優(yōu)化。

2)采光與朝向優(yōu)化配置。在進(jìn)行建筑平面功能布局和立體空間設(shè)計(jì)時(shí)，對于建筑采光與朝向的選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)，臥室、起居室等主要房間以及廚房均應(yīng)有直接采光，用以滿足居住者生理、心理和健康方面的需求；對于主要房間應(yīng)優(yōu)化朝向選擇配置，關(guān)于采光窗戶朝向的優(yōu)劣，南朝向?yàn)樽顑?yōu)，次之為東南或西南朝向，再次之為東西朝向，最差為東北或西北朝向和北朝向。

3)住居中如何最大限度地合理利用自然光資源，與室內(nèi)住居的采光口大小、窗的構(gòu)造設(shè)置及窗體材料等相關(guān)。確定合理的窗墻比例、開窗位置及選擇適當(dāng)?shù)拈_窗形式等，可有效調(diào)節(jié)建筑所接收的光輻射量和調(diào)節(jié)室內(nèi)照度的分布均勻度。此外在進(jìn)行人工照明室內(nèi)布置時(shí)應(yīng)注意亮度與照度的大小、空間均勻度的控制，并要避免產(chǎn)生眩光。

1.2 熱環(huán)境

熱環(huán)境由多個(gè)影響因素共同組成，而人體熱舒適感是由這些因素綜合作用并處在最佳數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)形成的人體感知反饋。綠色住居的熱環(huán)境應(yīng)最大限度滿足居民的熱舒適度的要求以及節(jié)能環(huán)保的要求，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮熱環(huán)境的構(gòu)建:

1)可通過對大批量的已建普通住區(qū)和綠色示范住區(qū)進(jìn)行后評估，即相關(guān)實(shí)測和數(shù)據(jù)分析。并利用EnergyPlus軟件構(gòu)建熱舒適度模型來進(jìn)行模擬，最終合理確定建筑住居的體型系數(shù)和窗墻面積比。

2)慎重選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料。若圍護(hù)結(jié)構(gòu)使用較大面積的玻璃，在夏季則容易引發(fā)溫室效應(yīng)，而冬季容易產(chǎn)生低溫輻射效應(yīng)。

3)根據(jù)地區(qū)氣候特點(diǎn)，調(diào)節(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。調(diào)整外圍護(hù)墻、分戶墻、屋面板、樓板、門窗的構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，降低傳熱系數(shù)；改善住區(qū)公共區(qū)域熱環(huán)境，有條件時(shí)可加設(shè)樓梯間采暖系統(tǒng)，在外門區(qū)域可加設(shè)門斗并注意保持門窗的完好性。

4)使用清潔綠色能源。如在技術(shù)成熟的情況下，考慮利用太陽能、地源能等解決采暖及制冷問題。

1.3 風(fēng)環(huán)境(室內(nèi)空氣品質(zhì))

通風(fēng)主要有自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種方式，在構(gòu)建綠色住居的設(shè)計(jì)理念下，講求以自然通風(fēng)為主要方式，減少人們對機(jī)械通風(fēng)等人工設(shè)施的依賴，為人們提供更好質(zhì)量的空氣環(huán)境。

1.3.1建筑規(guī)劃布局及空間組合調(diào)整

建筑設(shè)計(jì)前期建立場地模型，并利用Ecotect與CFD分析模擬軟件，模擬分析住居的室外與室內(nèi)風(fēng)環(huán)境，再比照國家規(guī)范對風(fēng)速的要求，進(jìn)行建筑布局優(yōu)化。設(shè)計(jì)中應(yīng)著重考慮當(dāng)?shù)仫L(fēng)向與住宅朝向的關(guān)系，并充分優(yōu)化建筑群組的空間配置和地理空間相對位置，通過對熱壓風(fēng)壓控制利用等來實(shí)現(xiàn)住區(qū)最大化的自然通風(fēng)[4]。

住區(qū)建筑高度以及建筑組合情況影響室內(nèi)風(fēng)環(huán)境。一般高層建筑的高度因素會有利于自身的室內(nèi)自然通風(fēng)，而對于不同高度的房屋組合，高低建筑錯(cuò)列布置會有利于低層建筑的通風(fēng)。

建筑空間設(shè)計(jì)與通風(fēng)構(gòu)件的運(yùn)用。根據(jù)具體地點(diǎn)的主導(dǎo)風(fēng)向，調(diào)整窗洞、門洞尺寸，結(jié)合樓梯間和走廊設(shè)置通風(fēng)豎井和在外圍護(hù)結(jié)構(gòu)面上設(shè)置通風(fēng)構(gòu)件，都可實(shí)現(xiàn)對住居通風(fēng)的控制與調(diào)節(jié)。例如南立面設(shè)置智能調(diào)節(jié)豎向百葉做導(dǎo)風(fēng)板，百葉的角度隨風(fēng)向和太陽高度角變化而不斷調(diào)整，從而調(diào)節(jié)控制進(jìn)風(fēng)口風(fēng)量。此外局部自然風(fēng)的風(fēng)向、風(fēng)力也可通過建筑物的圍墻設(shè)置和植被等措施來實(shí)現(xiàn)。

1.3.2施加相關(guān)主動式技術(shù)

對于構(gòu)建綠色室內(nèi)住居環(huán)境而言，為了實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)優(yōu)化，需要避免小區(qū)樓間或?qū)娱g的排氣系統(tǒng)相互影響，衛(wèi)生間、廚房的通風(fēng)換氣應(yīng)設(shè)置集中排放系統(tǒng)；使用頻率高、人流量大的房間還應(yīng)安裝空氣凈化裝置，從而使得室內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)的適宜狀態(tài)。

同時(shí)注意嚴(yán)格按照我國國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局和衛(wèi)生部相關(guān)制度的室內(nèi)空氣質(zhì)量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來控制室內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)，如PM2.5、二氧化碳的濃度、懸浮粉塵濃度、甲醛和苯類含量、氨和菌落總數(shù)等。具體標(biāo)準(zhǔn)例如,住居室內(nèi)空氣中PM2.5標(biāo)準(zhǔn)為，年平均濃度不高于35 μg/m3，日平均濃度不高于75 μg/m3。住居室內(nèi)空氣中甲醛的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)低于0.08 mg/m3，新建住居室內(nèi)氨濃度年平均值應(yīng)低于100 Bq/m3，室內(nèi)空氣中氮氧化物要低于0.15 mg/m3，二氧化硫日平均濃度要低于0.15 mg/m3。

1.4 聲環(huán)境

綠色住居聲環(huán)境系統(tǒng)的構(gòu)建關(guān)鍵在于控制噪聲[5，6]，因?yàn)閾?jù)資料顯示，在住區(qū)各類環(huán)境污染的投訴中，投訴噪聲污染的數(shù)量排名第一，約占總數(shù)的1/2。關(guān)于構(gòu)建住區(qū)良好聲環(huán)境和控制噪聲應(yīng)首先考慮選址，其次應(yīng)注意建筑空間之間的分戶隔聲，最后應(yīng)注意建筑材料隔聲和控制設(shè)備噪聲。

1)要考慮住區(qū)區(qū)域選址，基本原則為：遠(yuǎn)離噪聲源，如高速路、機(jī)場、鐵工業(yè)廠區(qū)等；同時(shí)在總平規(guī)劃時(shí)應(yīng)注重樓區(qū)間噪聲相互干擾的問題，并應(yīng)考慮將小區(qū)內(nèi)公用設(shè)施噪聲源集中安置在小區(qū)邊緣與角落處，結(jié)合其他采光通風(fēng)因素盡量將臥室設(shè)置在背向噪聲源的方向，同時(shí)也可采取聲屏障等措施來隔音降噪，在住區(qū)以及室內(nèi)種植綠植、設(shè)置水體等對降噪也有一定效果。

2)建筑師在進(jìn)行住區(qū)建筑平立剖面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具備基本的建筑隔聲概念，如質(zhì)量定律、吸聲、隔振等，尤其要注意的是：分戶墻與分戶樓板隔聲、電梯不能與噪聲敏感房間相鄰、門窗與管道隔聲等，例如采用雙重密封鋼質(zhì)隔音進(jìn)戶門和鋁合金門窗，隔聲性能可達(dá)30 dB。

3)對建筑材料質(zhì)量要嚴(yán)格控制，如可以采用木絲板等隔音材料，同時(shí)也可將吸聲降噪功能加至室內(nèi)裝飾畫與家具上；建筑構(gòu)造處理設(shè)計(jì)應(yīng)合理，施工細(xì)節(jié)要控制到位，注意避免建筑縫隙和聲橋等；最后控制設(shè)備噪聲，可以采取讓住戶房間遠(yuǎn)離設(shè)備用房，如果實(shí)在無法避免則可采取吸隔消減等技術(shù)措施來降低住區(qū)樓內(nèi)設(shè)備噪聲，如對電梯振動噪聲和排水系統(tǒng)的沖擊噪聲應(yīng)進(jìn)行專業(yè)處理。

2 室內(nèi)建材選擇

綠色建材的選擇是構(gòu)建綠色室內(nèi)住居環(huán)境的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。綠色建材包括實(shí)際使用的具體的建筑構(gòu)造設(shè)施和建筑材料等。在選材上，應(yīng)本著最大限度的利用天然能源的原則，使材料具備較高的經(jīng)濟(jì)效益，在使用時(shí)建材應(yīng)具有低碳環(huán)保、耐久性好、可再生利用、無污染和可降解等優(yōu)良性能，從而減少廢料、廢氣、廢物的產(chǎn)生等，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生命周期的室內(nèi)建材綠色化。例如室內(nèi)墻面材料可使用無污染的源于硅藻礦物的硅藻泥；在選擇布藝沙發(fā)等軟裝時(shí)，可主要選牛皮、羊皮或天然棉織等未經(jīng)過化學(xué)漂染的材料等，從而避免其危害人體健康；在選擇室內(nèi)家具或裝設(shè)構(gòu)件時(shí)，可考慮用一些天然低碳的木材料和竹材料。同時(shí)應(yīng)注意對室內(nèi)建材所含微量元素嚴(yán)格檢測與控制。比如在選擇墻漆和室內(nèi)家具裝飾的時(shí)候，對于其中的甲醛含量和其他要進(jìn)行檢測控制，確保建筑材料的甲醛以及其他的放射性有害物質(zhì)較低，從而提高建筑材料的安全性。

此外當(dāng)前建筑界存在一些新型的局部綠色結(jié)構(gòu)設(shè)施，如各種高性能墻面、屋面和窗體等。對其應(yīng)實(shí)測加模擬來綜合分析其對環(huán)境影響程度和對能源的利用情況等綜合效果，評價(jià)其優(yōu)劣性和具體地區(qū)氣候適用性。例如太陽能墻體是當(dāng)前構(gòu)建室內(nèi)住居中應(yīng)用最廣泛的綠色結(jié)構(gòu)設(shè)施之一，該墻體的綠色原理主要是在墻體外側(cè)進(jìn)行黑色打孔鋁板的設(shè)計(jì)，實(shí)際使用中鋁板可吸收太陽光，將其熱能大部分轉(zhuǎn)為可直接使用的太陽能，并通過相應(yīng)的交流泵把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，但是對此太陽能墻體的運(yùn)用應(yīng)考慮使用效率和區(qū)域適應(yīng)性。

3 整體性能檢測與后評價(jià)

以前對于綠色室內(nèi)環(huán)境的關(guān)注多為技術(shù)疊加和單因素(如風(fēng)、光、熱和聲)環(huán)境調(diào)節(jié)，這樣做導(dǎo)致的后果是整體性能效果并不樂觀，在目前認(rèn)證的綠色建筑實(shí)際運(yùn)行中，其室內(nèi)環(huán)境實(shí)際效果與前期的設(shè)計(jì)間存在很大偏差。

一方面因素是由于建筑各個(gè)階段工作的脫離，在設(shè)計(jì)階段一般僅對建筑性能進(jìn)行定性考慮而很少有定量研究；多關(guān)注強(qiáng)制性法律規(guī)范要求，所以設(shè)計(jì)往往達(dá)不到人類居住非常舒適的程度；招標(biāo)采購階段則重點(diǎn)關(guān)注成本，因此建材的質(zhì)量和性能又不能保證；建設(shè)施工階段主要關(guān)注工程進(jìn)度，施工質(zhì)量的好壞又比較難控制。最后的運(yùn)行管理階段又多采取簡化方式；所以要構(gòu)建綠色室內(nèi)住居環(huán)境，必須保證在整個(gè)建筑設(shè)計(jì)到施工再到運(yùn)營的各個(gè)階段的圓滿終結(jié)和協(xié)同作業(yè)。另一方面因素則是當(dāng)前綠色建筑室內(nèi)各項(xiàng)技術(shù)雖然使用越來越廣泛，但是各種綠色技術(shù)策略的使用還沒有完全擺脫隨意堆砌的現(xiàn)狀，因此各項(xiàng)技術(shù)的工作協(xié)同相關(guān)性與排斥性并不能完全控制[7]。

因此就構(gòu)建綠色室內(nèi)住居來說，實(shí)施建成后的實(shí)際運(yùn)營效果的檢測后評估是非常重要的。這樣才能真正發(fā)現(xiàn)問題，了解各項(xiàng)綠色技術(shù)的協(xié)同與排斥性，從而量化歸納綠色技術(shù)措施，切實(shí)推動綠色住居整體性能的實(shí)現(xiàn)和提高室內(nèi)住居環(huán)境的舒適度。

具體對于構(gòu)建綠色室內(nèi)住居而言，用后檢測與評價(jià)是指依據(jù)建筑及相關(guān)室內(nèi)環(huán)境性能標(biāo)準(zhǔn)，通過一定的實(shí)測、實(shí)驗(yàn)方法和相關(guān)主觀形式的調(diào)查問卷形式，結(jié)合一些專業(yè)的室內(nèi)物理環(huán)境檢測與評價(jià)儀器設(shè)備或者其他定量手段進(jìn)行主客觀科學(xué)測算。對建成的綠色室內(nèi)住居環(huán)境進(jìn)行全面的測量和評價(jià)，檢驗(yàn)其實(shí)際使用效果是否達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)與構(gòu)建設(shè)想。

4 結(jié)語

綠色室內(nèi)住居環(huán)境是人居環(huán)境質(zhì)量的重要體現(xiàn)。通過上述對室內(nèi)住居的物理環(huán)境、建材選擇、建成后整體性能檢測與后評估等方面的探討，用綠色建筑全生命周期理論以及科學(xué)定性定量的方法，初步探索綠色室內(nèi)住居環(huán)境建構(gòu)理論框架，為綠色室內(nèi)住居環(huán)境的構(gòu)建提供理論參考。

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