辦公空間環(huán)境的舒適度控制策略研究

潘逸瀚，上?？挚萍紭怯钛芯吭寒a(chǎn)業(yè)研究中心高級(jí)經(jīng)理。畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)建筑系，曾就職于華東建筑設(shè)計(jì)研究院總院（ECADI），任建筑策劃經(jīng)理。現(xiàn)致力于寫字樓、商業(yè)建筑、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、城市更新、TOD開發(fā)等商業(yè)建筑在產(chǎn)品形式、產(chǎn)業(yè)策略、運(yùn)營方式等方面的研究與策劃。

隨著生產(chǎn)生活方式的現(xiàn)代化，人們?cè)谑覂?nèi)生活的時(shí)間越來越長，對(duì)室內(nèi)環(huán)境的舒適度要求也在不斷提升。產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的背景下，互聯(lián)網(wǎng)、高科技企業(yè)擴(kuò)張速度加快，辦公時(shí)間加長。且辦公室工作人員以腦力勞動(dòng)為主，對(duì)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的變化更為敏感，良好的辦公環(huán)境在保障辦公人員身體健康的同時(shí)，還可以提升工作效率。根據(jù)中國經(jīng)濟(jì)周刊發(fā)布的職場(chǎng)人幸福感調(diào)查，超過 20% 的辦公人員認(rèn)為室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)會(huì)對(duì)幸福感產(chǎn)生影響。對(duì)工作環(huán)境與工作效率之間關(guān)系的研究顯示，當(dāng)辦公人員對(duì)工作環(huán)境滿意時(shí)，其工作效率可提升 14%。

建筑室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量是衡量綠色建筑運(yùn)行性能優(yōu)劣的重要組成部分，也是綠色建筑“以人為本”的原則體現(xiàn)。借鑒智能住宅的五恒系統(tǒng)，可提高辦公空間室內(nèi)環(huán)境的舒適度?？赏ㄟ^溫度、濕度、空氣凈化、新風(fēng)配置以及靜音 5 個(gè)方面控制環(huán)境因素，共同營造恒溫、恒濕、恒氧、恒潔、恒靜五恒環(huán)境。同時(shí)，這5 個(gè)方面落實(shí)于控制系統(tǒng)，可分為熱濕環(huán)境控制、空氣品質(zhì)控制、聲環(huán)境控制 3 方面。

1 室內(nèi)熱濕環(huán)境控制策略

室內(nèi)熱濕環(huán)境主要反映了室內(nèi)環(huán)境熱物理參數(shù)對(duì)人體的熱感覺和舒適度的影響?？諝鉁囟取⒖諝鉂穸?、氣流速度和平均輻射溫度以及人體的活動(dòng)和服裝直接影響人體與環(huán)境的熱交換情況，是影響人體熱感覺的直接因素。在目前通行的熱舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)中，PMV 綜合考慮了 4 項(xiàng)環(huán)境因素（空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)速、平均輻射溫度）與 2 項(xiàng)人體因素（人體活動(dòng)代謝率和服裝熱阻），應(yīng)用范圍最為廣泛。

傳統(tǒng)的空調(diào)控制系統(tǒng)以單一的溫度指標(biāo)作為控制參數(shù)，通過對(duì)比實(shí)時(shí)溫度與設(shè)定溫度的差別，利用控制裝置調(diào)控室內(nèi)溫度，進(jìn)而維持用戶設(shè)定的熱濕環(huán)境。此類空調(diào)控制系統(tǒng)僅將溫度作為控制參量，未考慮其他因素，無法滿足使用者的熱舒適需求。

因此，實(shí)現(xiàn)辦公空間環(huán)境的熱舒適需要綜合考慮溫度、濕度、風(fēng)速與輻射溫度，基于 PMV 指標(biāo)實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)控制。目前有兩種手段。

（1）間接控制模式。以環(huán)境因素中的一項(xiàng)為直接控制參數(shù)，如以空氣溫度作為主要控制變量。通過傳感器監(jiān)測(cè)室內(nèi)環(huán)境的各項(xiàng)因素，通過設(shè)定的 PMV 值反向推算舒適的溫度范圍，再通過空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整溫度實(shí)現(xiàn)室內(nèi)熱舒適。間接控制模式原理圖如圖1 所示。

圖1 間接控制模式原理圖

（2）直接控制模式。以 PMV 值作為控制參數(shù)，通過環(huán)境因素傳感器采集或計(jì)算 PMV 數(shù)據(jù)。若 PMV 值超出舒適度區(qū)間，控制器會(huì)命令執(zhí)行器對(duì)室內(nèi) PMV 值調(diào)控，此時(shí)對(duì)應(yīng)的執(zhí)行器就是空調(diào)中調(diào)節(jié)溫度與風(fēng)速的器件，即此時(shí)空調(diào)控制系統(tǒng)通過溫度與風(fēng)速調(diào)控PMV值。直接控制模式原理圖如圖2 所示。

圖2 直接控制模式原理圖

實(shí)際操作中，間接控制方式更易實(shí)現(xiàn)，只需要在傳統(tǒng)定溫控制的基礎(chǔ)上增加一個(gè) PMV 控制器即可，但由于空調(diào)的控制方式仍是溫度導(dǎo)向，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的熱舒適控制。直接控制方式通過設(shè)定的 PMV 值與實(shí)時(shí)檢測(cè)的 PMV 值的對(duì)比結(jié)果，調(diào)節(jié)空調(diào)的溫度與氣流速度，進(jìn)而實(shí)時(shí)控制 PMV 值，控制效果也相對(duì)更好，但設(shè)備成本較高。實(shí)際的空間環(huán)境中，還需通過出風(fēng)口的設(shè)置、地板選材等綜合實(shí)現(xiàn)室內(nèi)熱濕環(huán)境的均勻分布。同時(shí)，可通過個(gè)人桌面風(fēng)扇、加熱座椅等實(shí)現(xiàn)辦公人員個(gè)人熱舒適度調(diào)整。

2 室內(nèi)空氣品質(zhì)控制策略

室內(nèi)空氣品質(zhì)是指在室內(nèi)環(huán)境內(nèi)，空氣中某些要素對(duì)人群工作、生活的適宜程度。在早期的研究中，人們將室內(nèi)空氣品質(zhì)幾乎完全等價(jià)為一系列污染物濃度的指標(biāo)。但隨著對(duì)人體感受關(guān)注的不斷聚焦，室內(nèi)空氣品質(zhì)在以污染物濃度限值作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，集中了醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、建筑設(shè)備環(huán)境、居住心理學(xué)、社會(huì)心理學(xué)等多領(lǐng)域知識(shí)。

室內(nèi)空氣品質(zhì)的核心是對(duì)污染物的控制，控制策略主要通過 3 種途徑實(shí)現(xiàn)。

（1）污染源控制。污染源控制指從源頭著手避免或減少污染物的產(chǎn)生，最理想的方式是用無污染低污染的材料取代高污染材料。如使用原木木材、軟木膠合板和裝飾板，而不用刨花板、硬木膠合板等，可減少室內(nèi)甲醛散發(fā)量。

（2）通風(fēng)。為了改進(jìn)和提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，除了嚴(yán)格控制各種污染源的釋放外，增加換氣次數(shù)保證送入室內(nèi)的新鮮空氣量也是一項(xiàng)重要措施。按照工作動(dòng)力的差異，通風(fēng)方法可分為兩類，即自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。通常認(rèn)為，自然通風(fēng)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，需優(yōu)先考慮。但由于我國大多數(shù)地區(qū)氣候條件冬冷夏熱，且空氣品質(zhì)有待改善，自然通風(fēng)在引入新鮮空氣的同時(shí)，容易導(dǎo)致室內(nèi)熱濕環(huán)境失衡、空氣品質(zhì)下降。因此辦公室內(nèi)空間常以機(jī)械通風(fēng)為主，以自然通風(fēng)為輔。辦公空間中，局部通風(fēng)主要用于吸煙室、文印室等會(huì)集中產(chǎn)生大量污染物的區(qū)域。全面通風(fēng)是指利用新風(fēng)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)室內(nèi)空間進(jìn)行通風(fēng)換氣，稀釋室內(nèi)污染物。為滿足辦公人員的舒適度，新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)換氣量的 30% 以上，并且與 CO2傳感器聯(lián)動(dòng)，保證室內(nèi) CO2值在 0.09% 以下，同時(shí)可輔以加氧設(shè)施保證室內(nèi) O2濃度。

（3）室內(nèi)空氣凈化。污染源控制可以減少建筑自身產(chǎn)生的污染物，通風(fēng)可引入新鮮空氣稀釋室內(nèi)被污染的空氣，室內(nèi)空氣凈化成為了重要的空氣品質(zhì)控制策略。常用的室內(nèi)空氣凈化技術(shù)針對(duì)不同類型的污染物與不同大小的顆粒物，需應(yīng)用不同形式的技術(shù)類型，包括纖維過濾技術(shù)、靜電過濾技術(shù)、吸附凈化技術(shù)、低溫等離子凈化技術(shù)等。在實(shí)際的空氣品質(zhì)控制策略中，通常將通風(fēng)技術(shù)與空氣凈化技術(shù)相結(jié)合，利用空氣凈化技術(shù)將機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)送入的新風(fēng)過濾后送入室內(nèi)。同時(shí)，在污染物集中區(qū)如工位區(qū)等布置小型空氣凈化器，塑造空氣品質(zhì)良好的工作微環(huán)境。

3 室內(nèi)聲環(huán)境控制策略

在以往傳統(tǒng)的封閉式辦公空間中，隔墻阻隔了不同空間之間聲音的傳播，室內(nèi)聲環(huán)境較好。但隨著開放式辦公空間的流線，室內(nèi)聲環(huán)境逐漸成為了辦公空間環(huán)境的重要部分。噪聲會(huì)降低辦公人員的工作積極性，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾，降低工作效率。對(duì)室內(nèi)聲環(huán)境的控制主要通過 3 類策略實(shí)現(xiàn)。

（1）外圍護(hù)隔音措施。為避免室外空間、公共空間對(duì)室內(nèi)空間的噪聲干擾，需對(duì)墻體、樓板、門窗做額外的隔音處理。針對(duì)墻體，可在隔墻內(nèi)部增加隔音巖棉吸音。針對(duì)樓板，可增加減震墊滿足空氣隔聲及撞擊隔聲效果。針對(duì)窗戶，可采用雙層Low-E 玻璃、夾膠玻璃、斷橋型材等方式降低噪聲量。針對(duì)房門，需做好門套密封，控制好門與地面的縫隙處理以及門與墻體密封處理。

（3）設(shè)備靜音措施。在降低外部空間引發(fā)的噪聲干擾后，需要對(duì)建筑內(nèi)設(shè)備做隔音處理，降低內(nèi)部的噪聲干擾。設(shè)備減震采用減震墊、吊裝時(shí)設(shè)彈簧支吊架、風(fēng)管設(shè)消音裝置等措施，減少固體傳聲；管道設(shè)套管+連接處封堵+縫隙隔音填充+密封處理，避免縫隙傳聲。在選用新風(fēng)系統(tǒng)、電梯設(shè)備時(shí)應(yīng)選用低噪聲設(shè)備。

（4）聲環(huán)境分區(qū)。建筑內(nèi)外部的噪聲干擾可通過技術(shù)手段處理進(jìn)行隔絕，但空間內(nèi)部由于人體活動(dòng)引發(fā)的噪聲則需通過設(shè)計(jì)管理手段來控制。在辦公空間內(nèi)，需設(shè)置專門的嘈雜區(qū)域、安靜區(qū)域和混合區(qū)域。如設(shè)置專門的討論區(qū)、個(gè)人專注工作位、電話間等，以應(yīng)對(duì)不同場(chǎng)景、不同聲環(huán)境需求的辦公行為。在對(duì)聲音隔絕要求較高的特殊空間，如會(huì)議室、高管辦公室等，則需在墻面加設(shè)軟包等吸音材料進(jìn)一步吸收環(huán)境噪聲。

通過以上 3 類聲環(huán)境控制措施，可避免建筑外部、內(nèi)部對(duì)辦公空間的噪聲干擾，同時(shí)可通過分區(qū)處理對(duì)辦公空間內(nèi)部的聲環(huán)境做良好的引導(dǎo)，提升辦公人員的工作效率與工作體驗(yàn)。

4 結(jié) 語

在室內(nèi)熱濕環(huán)境方面，可通過基于 PMV 值的熱濕環(huán)境感應(yīng)設(shè)備以控制 HVAC 系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)恒溫、恒濕。在室內(nèi)空氣品質(zhì)方面，在控制污染源后，要結(jié)合通風(fēng)技術(shù)與室內(nèi)空氣凈化從實(shí)現(xiàn)恒氧、恒凈。在室內(nèi)聲環(huán)境方面，要在外圍護(hù)隔音、設(shè)備隔音的基礎(chǔ)上進(jìn)行聲環(huán)境分區(qū)，實(shí)現(xiàn)恒靜。結(jié)合技術(shù)措施和設(shè)計(jì)措施對(duì)辦公室內(nèi)空間環(huán)境的 3 方面形成良好控制，最終可打造恒溫、恒濕、恒氧、恒潔、恒靜的“五恒”環(huán)境。