以保障和促進(jìn)人體健康為核心的衛(wèi)生間關(guān)鍵技術(shù)研究＊

張哲 趙珍儀 吳光正

1 中國建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

2 國家住宅與居住環(huán)境工程技術(shù)研究中心

3 日本關(guān)東學(xué)院大學(xué)建筑環(huán)境學(xué)部

新冠肺炎疫情爆發(fā)，政府在第一時(shí)間制定了居家隔離的政策，既有居住小區(qū)與住宅建筑成為疫情防控的第一道防線，也是阻斷疫情蔓延擴(kuò)散的重中之重。在香港、廣州等多地出現(xiàn)同一樓棟、同一單元、不同樓層的住戶感染情況，在2003年的SARS事件時(shí)隔17年之后，將生活排水系統(tǒng)（以下簡稱“排水系統(tǒng)”）的衛(wèi)生安全問題再次擺在大眾面前。

當(dāng)居家成為生活的常態(tài)，人們對居家“健康”提出了更高的要求?！墩f文字釋》中詮釋“廁”字：“廁，言人雜在上，非一也……言至穢之處宜常修治，使?jié)嵡逡病！睅畛踉O(shè)置的目的，就是為人所方便，保持環(huán)境清潔。隨著生活水平的提高，以往的便溺空間成為功能齊全的盥洗空間，甚至成為居家放松的場所。健康的衛(wèi)生間不僅可以隔絕污染源，還可以實(shí)現(xiàn)健康促進(jìn)的作用。鑒于國內(nèi)住宅衛(wèi)生間存在諸多衛(wèi)生安全問題，本文將逐一列舉并結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)對該類問題提出解決方案。

1 良好的居住環(huán)境是人體健康的基本保障

眾所周知，排水系統(tǒng)內(nèi)無時(shí)無刻充斥著伴隨著污物排出而產(chǎn)生的臭氣，而臭氣中所含的氣態(tài)污染物大多屬于“三致”污染物（致癌、致畸、致突變），所含的非氣態(tài)污染物也會威脅居民身體健康。住宅建筑高層化和居住人口高密度化大大增加了建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)的負(fù)荷，加劇了排水系統(tǒng)返臭氣現(xiàn)象，而返臭氣則意味著室內(nèi)環(huán)境與排水系統(tǒng)內(nèi)的污染環(huán)境相連通（圖1），排水系統(tǒng)也就失去了應(yīng)有的保護(hù)居民健康的作用。為提升生活排水系統(tǒng)衛(wèi)生安全性能，除了針對室內(nèi)環(huán)境隱性污染開展跨領(lǐng)域定量研究、結(jié)合使用實(shí)態(tài)研究排水系統(tǒng)原理和構(gòu)造、避免裝修對排水系統(tǒng)性能的影響外，還需用量化指標(biāo)表達(dá)排水系統(tǒng)衛(wèi)生安全性能、健全建筑排水系統(tǒng)性能評價(jià)制度[1]。

1.1 濕熱環(huán)境對人體健康的影響

高溫高濕環(huán)境會對人體健康產(chǎn)生不利影響，甚至?xí)斐扇梭w免疫功能減退，是誘發(fā)心腦血管疾病的重要原因之一。研究發(fā)現(xiàn)，我國14%的居民死亡與不適環(huán)境溫度有關(guān)，同時(shí)不適溫度也可誘發(fā)諸如冠心病、缺血性中風(fēng)、出血性中風(fēng)、呼吸系統(tǒng)疾病和慢性阻塞性肺疾病等老年病[2]。

日本東京觀察醫(yī)院的調(diào)查顯示，冬季（12～次年2月）洗澡過程中發(fā)生的猝死事故是夏季的10倍左右（圖2），其主要原因是浴室溫度變化與人的血壓有直接關(guān)系，而且脫衣和洗浴后，由于環(huán)境溫度低，人在遇冷后會導(dǎo)致血壓升高、血管急劇收縮（圖3）[3]。

室內(nèi)熱濕環(huán)境不僅影響人體熱舒適，還會影響室內(nèi)空氣品質(zhì)。熱濕環(huán)境主要通過室內(nèi)污染物間接影響人體健康，過高、過低的濕度環(huán)境都不利于人體的健康。例如，相對濕度小于30%RH時(shí)，塵螨生長受抑制；當(dāng)濕度大于70%RH時(shí)，塵螨孳生現(xiàn)象嚴(yán)重；結(jié)露會伴生霉菌，甚至影響建筑壽命；甲酸、苯的釋放也與溫濕度環(huán)境密切相關(guān)。衛(wèi)生間是住宅濕度最高的地方，淋浴后的封閉環(huán)境或梅雨季節(jié)沿海地區(qū)住宅的衛(wèi)生間濕度可達(dá)到99.9%RH。因此，營造良好的室內(nèi)環(huán)境有助于改善居住者的健康狀況（表1）。

1 受污染氣體在建筑內(nèi)通過排水系統(tǒng)的傳播途徑

2 2011 年日本入浴心肺機(jī)能停止案例數(shù)

3 浴室溫度與入浴時(shí)人體血壓的變化關(guān)系

4 日本衛(wèi)生間的干濕分離

5 三分離式衛(wèi)生間布局

6 我國傳統(tǒng)戶型中衛(wèi)生間的布局

7 北京某在售新房戶型衛(wèi)生間布局

8 二次裝修后的衛(wèi)生間

1.2 衛(wèi)生間的微氣候營建技術(shù)

1.2.1 干濕分離

日本住宅公團(tuán)在1955年建設(shè)的第一批公租房（面積為42m2）設(shè)置了獨(dú)立的浴室和廚房系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了最初的住宅衛(wèi)生間三分離；70年代，洗衣機(jī)的出現(xiàn)使得衛(wèi)生間開始向四分離發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活方式的改變，四分離式又形成了洗浴、如廁、洗漱和洗衣更衣空間（圖4）。日本衛(wèi)生間設(shè)計(jì)的核心理念是“私密性”，分離式衛(wèi)生間的設(shè)計(jì)初衷是為了“減少麻煩”“保護(hù)隱私”和“提升效率”。

考慮到國人的用水習(xí)慣及使用的動(dòng)線、效率，防止?jié)駸岘h(huán)境和坐便器潛在的細(xì)菌交叉污染，建議在今后的新建、改建中考慮將洗漱、便溺、淋浴完全分離（圖5）；可將洗衣與洗漱結(jié)合，或?qū)⑾匆鹿δ芊胖糜陉柵_與晾曬功能結(jié)合。經(jīng)查閱北京在售新房（建筑面積為90m2左右）僅設(shè)一個(gè)衛(wèi)生間的戶型中，衛(wèi)生間布局多為僅將洗漱間分離出，鮮少實(shí)現(xiàn)干濕分離的傳統(tǒng)式（圖6，7）；而在有2個(gè)衛(wèi)生間的大戶型中，較多（至少一個(gè)衛(wèi)生間）做了三分離。在住戶的裝修改造中，越來越多的人意識到了干濕分離的重要性，較多的做法是將淋浴區(qū)分離出，做成單獨(dú)的房間或采用玻璃門分隔（圖8）。

表1 室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)

1.2.2 隔熱保溫與防露

衛(wèi)生間的環(huán)境溫度對人體的健康有直接影響，而室內(nèi)溫度又必然受到外界空氣溫度的影響。因此，衛(wèi)生間地板、墻壁和窗戶的隔熱顯得非常重要。調(diào)研顯示，建筑隔熱等級提升后，支氣管哮喘、過敏性皮炎、過敏性鼻炎等患者的癥狀都得到了相應(yīng)的緩解[4]（圖9）。

改善窗戶的熱工性能和提高窗戶的氣密性是改善冬季室內(nèi)熱環(huán)境的重要手段。窗的改善，一是提高氣密性，阻止縫隙空氣滲透，在窗框與洞口間、窗扇與窗框間及窗扇之間的縫隙處采用高效保溫的氣密材料進(jìn)行封堵；二是提高玻璃、窗框和窗樘等的熱阻，將窗框的薄壁實(shí)腹型材改為空心型材，采用雙層玻璃窗等。

濕度過高或過低對人體健康都有不利影響。高濕度且換氣不足的住宅與換氣量高的相比，患哮喘、皮膚炎、花粉癥的風(fēng)險(xiǎn)更高[4]；而濕度小于40%RH時(shí)流感病毒的生存時(shí)間會延長。除此之外，高濕度會引發(fā)結(jié)露，孳生霉菌。我國南方和沿海地區(qū)空氣濕度較大，梅雨季和回南天時(shí)高濕度更是持續(xù)長達(dá)3個(gè)月，使得衛(wèi)生間內(nèi)結(jié)露問題顯著。

衛(wèi)生間環(huán)境舒適溫度的營造，建筑本身的隔熱保溫性能是基礎(chǔ)。當(dāng)室外環(huán)境大幅度偏離舒適范圍時(shí)，采用設(shè)備進(jìn)行必要的機(jī)械調(diào)節(jié)，改善室內(nèi)熱濕環(huán)境，既考慮到人體自身的適應(yīng)性，又兼顧環(huán)境容量和自然資源的平衡性，是行之有效的策略。

1.2.3 戶內(nèi)新風(fēng)

衛(wèi)生間內(nèi)具有“示蹤性”臭氣成分的是H2S，當(dāng)H2S濃度為0.26ppm時(shí)人體能感受到明顯的臭味。參考國內(nèi)外關(guān)于臭氣強(qiáng)度的六級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，表示“氣味很弱”、惡臭強(qiáng)度為2級時(shí)對應(yīng)的H2S濃度僅為0.06ppm，遠(yuǎn)低于人體的可感知濃度。這種從排水系統(tǒng)中散發(fā)出來且不被人感知的有害氣體一直在悄無聲息地影響著使用者的生活環(huán)境。這對居住環(huán)境的通風(fēng)換氣功能提出了嚴(yán)格要求。

目前，自然通風(fēng)是改善人員活動(dòng)區(qū)域衛(wèi)生條件最經(jīng)濟(jì)有效的方法。住宅內(nèi)通風(fēng)換氣應(yīng)首先考慮采用自然通風(fēng)，在無自然通風(fēng)條件或自然通風(fēng)不能滿足衛(wèi)生要求的情況下，可采用機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)或自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)結(jié)合的復(fù)合通風(fēng)系統(tǒng)。滿足一定通風(fēng)開口面積的明衛(wèi)，可以向衛(wèi)生間內(nèi)補(bǔ)充一定量的新風(fēng)。當(dāng)自然通風(fēng)不能滿足衛(wèi)生要求時(shí)，可采用自然送風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的復(fù)合通風(fēng)方式，使衛(wèi)生間內(nèi)形成一定的負(fù)壓，保證新鮮空氣低進(jìn)、高出，防止交叉污染（圖10）。

保障良好的通風(fēng)對預(yù)防和控制通過空氣傳播的疾病，效果顯著。為避免類似SARS、H1N1流感等病毒通過通風(fēng)系統(tǒng)傳播，應(yīng)使通風(fēng)系統(tǒng)具備在疾病流行期間也可防止不同房間空氣摻混的功能，可采用分戶、獨(dú)立式的新風(fēng)系統(tǒng)。先將空氣送入人員活動(dòng)區(qū)域，再進(jìn)入空氣污染區(qū)域（如衛(wèi)生間）統(tǒng)一排出。衛(wèi)生間內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備可設(shè)置定時(shí)、小風(fēng)量運(yùn)行模式，定時(shí)啟動(dòng)、定時(shí)排風(fēng)，同時(shí)保證衛(wèi)生間內(nèi)的微負(fù)壓狀態(tài)，防止交叉?zhèn)魅尽?/p>

2 衛(wèi)生間使用功能與部品選擇和健康促進(jìn)

2.1 便溺

便溺是衛(wèi)生間最為基礎(chǔ)、私密的功能。在合理的設(shè)計(jì)下，建造單獨(dú)的如廁空間（最小尺寸為780mm×1 280mm），實(shí)現(xiàn)三分離，并不會增加廁所的面積。例如，在廁所內(nèi)設(shè)置洗手盆，若考慮節(jié)水可將小洗手盆與座便器水箱直接連接，也可采用設(shè)有小洗手盆的坐便器；在洗手盆下配置清洗軟管，還能方便廁所清潔（圖11，12）。

現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于蹲便器防止尿液噴濺的功能較弱，采用蹲便器的衛(wèi)生間在離便器稍遠(yuǎn)的地板上仍能檢測出大腸桿菌，因此在住宅內(nèi)應(yīng)減少或杜絕蹲便器的使用[5]。

由于社會老齡化加劇，為了適應(yīng)居家養(yǎng)老，可在廁所內(nèi)安裝L形扶手，供老年人使用；除扶手外，可安裝適老化的智能座便器，這種便器的座圈具有緩慢升降功能，可輔助老年人起身，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的個(gè)性化和人性化（圖13，14）。

在常規(guī)設(shè)計(jì)之外，為了減少使用后的衛(wèi)生紙對室內(nèi)環(huán)境的污染，促進(jìn)推廣可沖可溶的衛(wèi)生紙，減少衛(wèi)生間內(nèi)垃圾桶的使用也勢在必行。為此應(yīng)聯(lián)合設(shè)備、管道和紙業(yè)廠家進(jìn)行測試和研發(fā)，實(shí)現(xiàn)節(jié)水與排水衛(wèi)生的統(tǒng)一。

9 集合住宅隔熱等級與健康改善率

10 住宅內(nèi)的自然送風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)

11 如廁空間的設(shè)置

12 如廁空間的設(shè)置

13 適合老齡化的坐便器

14 適合老齡化的坐便器

15 浴室的供暖與干燥

16 浴室的供暖與干燥

17 摻氣花灑

18 導(dǎo)流地板

19 浴室扶手和洗浴凳

2.2 洗浴

浴室環(huán)境溫度的急劇變化會對人體健康造成很大的影響，同時(shí)由于洗浴造成的濕熱環(huán)境、結(jié)露等問題，維持浴室內(nèi)的微氣候至關(guān)重要。在北方供暖地區(qū)，在衛(wèi)生間內(nèi)設(shè)置供熱設(shè)備的同時(shí)，增加供熱與干燥一體的暖房干燥機(jī)，可快速干燥室內(nèi)環(huán)境、衣物（圖15，16）；在南方地區(qū)，采用暖房、干燥和換氣相結(jié)合的一體機(jī)，除了除濕和干燥作用外，還可在梅雨季、回南天解決衛(wèi)生間內(nèi)的結(jié)露問題?？紤]節(jié)能環(huán)保，可利用夜間加熱蓄熱的方式，也可引進(jìn)或開發(fā)家用燃料電池，提高能源利用率。

優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用消毒技術(shù)，保障熱水水質(zhì)，防止病菌污染。鐘南山院士向歐洲呼吸學(xué)會介紹中國抗擊新冠肺炎疫情的成果和經(jīng)驗(yàn)時(shí)提到，鉆石公主號近20%乘客感染的原因可能是通過管道或淋浴器傳播所致。氣溶膠傳播是集中生活熱水系統(tǒng)傳播細(xì)菌、病毒（如軍團(tuán)菌、分支桿菌）的一種典型方式。如果熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)維不合理，供水溫度過高時(shí)，不僅熱損失大、耗費(fèi)能源，還可能造成燙傷事故，加速加熱設(shè)備和管道結(jié)構(gòu)的腐蝕；供水溫度過低時(shí)，又將為軍團(tuán)菌（最適宜溫度35℃）等病菌提供生存、繁殖的條件與環(huán)境。調(diào)研顯示，超過50%的集中生活熱水系統(tǒng)管道末端出水溫度達(dá)不到規(guī)定的46℃[6]。在生活熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用機(jī)械循環(huán)，保證干管、立管或干管、立管和支管中的熱水循環(huán)，保證末端出水溫度；增設(shè)消毒裝置，如銀離子[7]、紫外光催化二氧化鈦、高溫或二氧化氯等滅菌措施，規(guī)避和消除病毒細(xì)菌的傳播風(fēng)險(xiǎn)。

從人的熱舒適性出發(fā)，優(yōu)化淋浴花灑和混水閥。用水舒適度是指用水者的生理、心理對用水器具出流特征（如水壓、水流、水溫）的滿意程度，用水舒適度不僅影響著人的使用感受，也關(guān)系著用水量。水溫過高、過低或不穩(wěn)定均勻，均會影響淋浴的舒適體驗(yàn)，使用者可能會通過頻繁的調(diào)節(jié)來達(dá)到舒適水溫，而調(diào)節(jié)過程可能造成額外的浪費(fèi)。以節(jié)能節(jié)水為前提兼顧舒適度，淋浴花灑的供水靜壓宜為0.20MPa，淋浴的流量、水溫區(qū)間宜分別為0.13～0.15L/s、39.0～40.0℃[8]。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，淋浴舒適度與花灑噴頭的數(shù)量無關(guān)，與其水流流速和噴灑的角度有關(guān)[9]，將水流與空氣混合是用水舒適度和清潔性能的最佳選擇[10]，開發(fā)、研制、推廣節(jié)水與舒適度并存的花灑（如摻氣花灑）、高品質(zhì)的混水閥與恒溫閥，能夠促進(jìn)洗浴對身體狀態(tài)的恢復(fù)與放松（圖17）。

選擇適合的地板，并在浴室中增加扶手的設(shè)計(jì)。由于洗浴水溫較高，外周毛細(xì)血管擴(kuò)張，導(dǎo)致回心血量不足，可能引起低血壓性休克，致使洗浴者摔倒。老年人在洗澡時(shí)跌倒的情況更是普遍，北京的一項(xiàng)調(diào)研顯示，8.82%的老人曾在洗澡時(shí)摔倒。浴室的地面不易干燥，洗浴后洗滌劑和皮脂等污垢殘留，容易孳生病菌，選擇摩擦系數(shù)大于0.6且具有導(dǎo)流作用的地板，能夠在快速排除地面積水的同時(shí)增加摩擦力，減少跌倒的可能性（圖18）；在浴室內(nèi)設(shè)置L形或Ⅱ形落地式安全扶手，增加洗浴凳，也是防滑、防跌的有效措施（圖19）。

20 尿流量監(jiān)測坐便器

21 身份識別坐便器

2.3 洗漱

熱水舒適度與防燙傷也是洗漱空間的一個(gè)重點(diǎn)。和淋浴類似，應(yīng)選用高品質(zhì)的混水閥和恒溫閥，同時(shí)可采用摻氣龍頭，實(shí)現(xiàn)大沖力和節(jié)水的效果。此外，可伸縮龍頭的應(yīng)用有助于洗滌盆的清潔。實(shí)驗(yàn)顯示，以舒適度為前提，單冷和混合水嘴的供水靜壓宜分別為0.15～0.20MPa和0.20～0.25MPa，洗手的最舒適流量區(qū)間為0.060～0.068L/s[8]。為方便進(jìn)出和清潔，洗漱間門的開口寬度宜大于800mm，且不設(shè)置臺階。實(shí)現(xiàn)干濕分離的洗漱空間不宜設(shè)置地漏。

2.4 健康服務(wù)與預(yù)警

健康服務(wù)是健康住宅的重要一環(huán)。通過新一代信息采集技術(shù)、AI技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采集環(huán)境信息、居民健康數(shù)據(jù)等，推進(jìn)居家健康智慧服務(wù)。住宅衛(wèi)生間的洗浴和如廁區(qū)域應(yīng)設(shè)置緊急報(bào)警器，以便跌倒或發(fā)生其他緊急情況時(shí)使用。同時(shí)，在衛(wèi)生間內(nèi)設(shè)置環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測室內(nèi)空氣品質(zhì)，數(shù)據(jù)發(fā)給住宅設(shè)備的控制系統(tǒng)，可以及時(shí)調(diào)整室內(nèi)設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，減少居民的健康暴露風(fēng)險(xiǎn)；數(shù)據(jù)發(fā)給居民，以便及時(shí)掌握自己的健康狀態(tài)。

此外，具有健康監(jiān)測的坐便器也成為研發(fā)攻關(guān)的熱點(diǎn)。除了已有針對男性的前列腺肥大、女性壓力性尿失禁等監(jiān)測尿流率的監(jiān)測坐便器[11，12]（圖20），更研發(fā)了具備身份識別功能的坐便器，能將健康數(shù)據(jù)采集與多人使用、智能識別相結(jié)合[13]（圖21）。健康數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測功能可并入健康監(jiān)控平臺，豐富居家智慧服務(wù)內(nèi)容。

3 結(jié)語

住宅是一個(gè)成品，是一個(gè)系統(tǒng)，完整的住宅應(yīng)具備空間舒適、空氣清新、水質(zhì)衛(wèi)生、環(huán)境安靜、光照良好和健康促進(jìn)這六方面的功能。衛(wèi)生間作為住宅必不可少的空間組成，是住宅中潛在污染物最多的地方。從保障居民的居住體驗(yàn)和健康的角度出發(fā)，促進(jìn)戶型優(yōu)化和部品的聯(lián)合研發(fā)，讓高效的供熱、保溫、通風(fēng)設(shè)備和高安全性能的排水系統(tǒng)等技術(shù)落地應(yīng)用，促進(jìn)用水器具的熱舒適性和節(jié)水節(jié)能的統(tǒng)一，全面提升衛(wèi)生間的健康性能。