人員密集場(chǎng)所公共衛(wèi)生間通風(fēng)系統(tǒng)研究

黃壽元，朱啟文，梁 鑫，羅 凱，丁 敏

（1.湖南建工集團(tuán)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410001；2.中國建筑五局建筑設(shè)計(jì)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；3.湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410200）

室內(nèi)空氣品質(zhì)（IAQ）與人們的生活息息相關(guān)，惡劣的室內(nèi)空氣品質(zhì)不但會(huì)降低空氣環(huán)境舒適性，而且也無法保障人們的身體健康。而衛(wèi)生間作為一種獨(dú)特的室內(nèi)空間，由于人員停留時(shí)間短，導(dǎo)致衛(wèi)生間內(nèi)的空氣環(huán)境往往被忽略。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）統(tǒng)計(jì)，人一生中會(huì)約3 年的時(shí)間在衛(wèi)生間度過?！靶竺裆?，廁所問題不是小事情，是基本的民生問題，也是重要的文明窗口，改善廁所衛(wèi)生狀況直接關(guān)系到人們的健康和環(huán)境狀況。黨的十八大以來，習(xí)近平總書記對(duì)“廁所革命”這項(xiàng)基礎(chǔ)性民生工作高度重視，并強(qiáng)調(diào)廁所問題不是小事情，是城鄉(xiāng)文明建設(shè)的重要方面，不但景區(qū)、城市要抓，農(nóng)村也要抓，要把這項(xiàng)工作作為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的一項(xiàng)具體工作來推進(jìn)，努力補(bǔ)齊這塊影響群眾生活品質(zhì)的短板。

1 研究背景

從中國興起的“廁所革命”實(shí)踐來看，側(cè)重于廁所的廢水排放和處理。但是，針對(duì)衛(wèi)生間的通風(fēng)效果改進(jìn)優(yōu)化甚少，現(xiàn)有公共建筑衛(wèi)生間空氣品質(zhì)較差是十分普遍的現(xiàn)象[1-2]。尤其是在國家城市更新建設(shè)歷程中，交通的快速便捷更加促進(jìn)了人們的出行旅行，在高速公路服務(wù)區(qū)、高鐵站、火車站等場(chǎng)所人員更為密集，但是，目前這些公共場(chǎng)所尤其是夏季高溫季節(jié)，采用普通的頂排風(fēng)或者壁式換氣扇，通風(fēng)效果極差，異味難聞。雖是短暫的停留，但是嚴(yán)重影響了人們的出行心情。良好清爽與異味難聞、臭氣熏人的公共衛(wèi)生間環(huán)境會(huì)帶來強(qiáng)烈的對(duì)比，給人們的生活、旅行帶來截然不同的體驗(yàn)。因此，迫切需要一種改善密集場(chǎng)所公共衛(wèi)生間的通風(fēng)方式。

2 通風(fēng)方式設(shè)計(jì)研究

2.1 通風(fēng)方式選擇

目前衛(wèi)生間排風(fēng)系統(tǒng)普遍用安裝在衛(wèi)生間天花板或側(cè)墻上的排風(fēng)扇將衛(wèi)生間污濁空氣直接排到室外或者排入豎向排風(fēng)管道后集中屋頂排放，該排風(fēng)方式安裝方便、操作簡(jiǎn)單，適合為獨(dú)立衛(wèi)生間或者排風(fēng)量小、人員聚集性小的公共衛(wèi)生間排風(fēng)，如在居住建筑、辦公等公共建筑中得到廣泛使用。但是對(duì)于人員聚集性大、需要大排風(fēng)量的公共衛(wèi)生間，如高速公路服務(wù)區(qū)、高鐵站、火車站等公共衛(wèi)生間，若仍采用簡(jiǎn)單、單一的排氣扇頂排風(fēng)方式，排氣扇風(fēng)量、風(fēng)壓較小，對(duì)擴(kuò)散在衛(wèi)生間的臭味抽吸作用有限，存在通風(fēng)死角，臭味在衛(wèi)生間內(nèi)不能被及時(shí)有效排除，排氣效果差等缺點(diǎn)；采用排氣扇頂排風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，因糞便、尿液臭氣源散發(fā)的臭味會(huì)在從靠近地面源頭到頂部排氣扇之間的大空間內(nèi)擴(kuò)散漫溢，臭味不可避免會(huì)經(jīng)過人體口、鼻區(qū)域。

為改善衛(wèi)生間排風(fēng)效果，經(jīng)檢索相關(guān)文獻(xiàn)，如謝金釗[3]的防臭衛(wèi)生間及衛(wèi)生間防臭方法、權(quán)友得[4]的衛(wèi)生間通風(fēng)系統(tǒng)，雖然改變了傳統(tǒng)單一的排氣扇等通風(fēng)方式，采用“頂送底排”的氣流組織，但均只適用獨(dú)立衛(wèi)生間、小排風(fēng)量或采用馬桶坐便器的衛(wèi)生間排風(fēng)，尚未檢索到能較好適用于人員密集場(chǎng)所公共衛(wèi)生間排風(fēng)的裝置或方法。王晨輝[5]提出的“上送下排”的通風(fēng)形式相比“上送上排”有更高的通風(fēng)排污效率，較好地保證了公共建筑衛(wèi)生間內(nèi)的空氣品質(zhì)，但該文章中并未給出具體可行的實(shí)施方式。

筆者針對(duì)人員聚集性大、大排風(fēng)量的公共衛(wèi)生間如高速公路服務(wù)區(qū)、高鐵站、火車站等地的公共衛(wèi)生間，從氣流組織、風(fēng)量設(shè)計(jì)、風(fēng)量調(diào)節(jié)、風(fēng)機(jī)控制等多因素綜合考慮，提出了一種“上進(jìn)風(fēng)、底排風(fēng)”的人員密集場(chǎng)所公共衛(wèi)生間優(yōu)化通風(fēng)方式。

2.2 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

“上進(jìn)風(fēng)，底排風(fēng)”通風(fēng)方式的總體原則為上部自然進(jìn)風(fēng)，底部排風(fēng)。排風(fēng)系統(tǒng)采用金屬管道，減小通風(fēng)系統(tǒng)阻力和漏風(fēng)，提高有效風(fēng)量率。該通風(fēng)系統(tǒng)主要由密封空腔（內(nèi)部安裝金屬風(fēng)管）、排風(fēng)機(jī)、下吸風(fēng)口、金屬風(fēng)管組合構(gòu)成，通風(fēng)系統(tǒng)平面圖如圖1 所示。并采用REVIT 建模軟件建立衛(wèi)生間通風(fēng)模型，BIM通風(fēng)模型如圖2 所示。

圖2 BIM 通風(fēng)模型

通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管采用不銹鋼或鍍鋅鋼板等金屬風(fēng)管材質(zhì)?？涨粌?nèi)水平風(fēng)管水平安裝在密封空腔內(nèi)，側(cè)面距密封空腔壁面厚度為50～100 mm，底部距密封空腔底部100～200 mm。該通風(fēng)模式下底排風(fēng)方式巧妙地采用密封空腔，既結(jié)合了裝飾美觀效果要求，減少風(fēng)管沾染尿液等而被腐蝕，密封空腔起到一層外保護(hù)作用，密封空腔寬度小于等于500 mm，密封空腔內(nèi)安裝金屬風(fēng)管既能減少通風(fēng)阻力與漏風(fēng)，又能提高通風(fēng)系統(tǒng)的有效風(fēng)量率，匯集底部排風(fēng)口各分支排風(fēng)于金屬風(fēng)管內(nèi)。

下吸風(fēng)口與空腔內(nèi)水平風(fēng)管相連接，下吸風(fēng)口距地面300～1 000 mm，風(fēng)口尺寸規(guī)格為100 mm×100 mm 或150 mm×150 mm 或200 mm×200 mm，下吸風(fēng)口自帶風(fēng)量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)風(fēng)速風(fēng)量。合理的吸風(fēng)口尺寸及風(fēng)速有利于保證衛(wèi)生間內(nèi)通風(fēng)換氣效果，風(fēng)速宜控制在0.5～3 m/s，風(fēng)速過小抽吸作用不足，衛(wèi)生間內(nèi)排風(fēng)效果差；而風(fēng)速過大，冬季低溫季節(jié)會(huì)給人體帶來強(qiáng)烈的“冷風(fēng)感”。

空腔內(nèi)豎向風(fēng)管在空腔內(nèi)水平風(fēng)管的中間位置處相連接，通風(fēng)系統(tǒng)管道對(duì)稱布置，排風(fēng)氣流組織更為均勻且系統(tǒng)阻力小，有利于保證每個(gè)蹲位或者小便器處的排風(fēng)效果。空腔內(nèi)豎向風(fēng)管在密封空腔內(nèi)的上升高度結(jié)合公共衛(wèi)生間凈高，盡量貼梁底布置，提高衛(wèi)生間內(nèi)的凈高體驗(yàn)效果。排風(fēng)機(jī)布置在系統(tǒng)的出風(fēng)段，室內(nèi)污染空氣在風(fēng)機(jī)的負(fù)壓抽吸作用下經(jīng)下吸風(fēng)口→密封空腔內(nèi)金屬風(fēng)管→吊頂上空金屬風(fēng)管→排風(fēng)機(jī)路徑有效排出室外，排風(fēng)口避開主要人流，在不影響行人前提下，與進(jìn)風(fēng)口相對(duì)布置，便于形成貫穿氣流，而系統(tǒng)新鮮風(fēng)流從入口門洞或外窗自然補(bǔ)風(fēng)。

排風(fēng)機(jī)選型需結(jié)合使用人流量、蹲位與小便器的數(shù)量、衛(wèi)生間體積及噪聲要求等參數(shù)綜合考慮。參照GB 50436—2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)》第6.3.6 條，公共衛(wèi)生間采用機(jī)械通風(fēng)時(shí)，其通風(fēng)量宜按換氣次數(shù)確定，換氣次數(shù)可以取5～10 次/h。對(duì)于人員密集場(chǎng)所，按照GB/T 50337—2018《城市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》，以某公共衛(wèi)生間建筑面積100 m2/座，層高取4 m，換氣次數(shù)取15 次/h，排風(fēng)量為6 000 m3/h，在公共廁所服務(wù)區(qū)內(nèi)男女?dāng)?shù)量相當(dāng)情況下，男女廁位比例宜為1∶2，設(shè)計(jì)40 個(gè)蹲坑、20 個(gè)小便器，按照單個(gè)蹲便器或小便器排風(fēng)量100 m3/h，需要6 000 m3/h，兩者計(jì)算風(fēng)量基本相符。因此，結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)風(fēng)量按照單個(gè)蹲便器或小便器Q排≥100 m3/h 且通風(fēng)換氣次數(shù)大于等于15 次/h 為最佳風(fēng)量選擇，同時(shí)按照使用規(guī)律、使用頻次、人員流量等，采用分時(shí)段控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行如非服務(wù)時(shí)間段風(fēng)機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行。

2.3 通風(fēng)系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

密封空腔內(nèi)金屬材質(zhì)風(fēng)管水平安裝在密封空腔內(nèi)，側(cè)面距密封空腔壁面50～100 mm，底部距密封空腔底面100 ～200 mm，密封空腔寬度小于等于500 mm，既保持了裝飾美觀效果又減小通風(fēng)系統(tǒng)阻力，提高有效風(fēng)量率。

下吸風(fēng)口與密封空腔內(nèi)金屬風(fēng)管相連接，下吸風(fēng)口距地面300～1 000 mm，風(fēng)口尺寸為100 mm×100 mm 或150 mm×150 mm 或200 mm×200 mm，下吸風(fēng)口自帶風(fēng)量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)風(fēng)速風(fēng)量，吸風(fēng)口風(fēng)速宜控制在0.5～3 m/s。

系統(tǒng)風(fēng)量按照單個(gè)蹲便器或小便器Q排≥100 m3/h且每小時(shí)通風(fēng)換氣次數(shù)為15 次為最佳風(fēng)量選擇，同時(shí)按照使用規(guī)律、使用頻次、人員流量，風(fēng)機(jī)采用分時(shí)段控制，系統(tǒng)綠色節(jié)能運(yùn)行。

2.4 工程實(shí)例

以某高速公路服務(wù)區(qū)一公共廁所為例，采用本研究的“上進(jìn)風(fēng)，底排風(fēng)”通風(fēng)模式，將風(fēng)管嵌入式安裝在密封空腔內(nèi)，密閉空腔在距地1.5 m 設(shè)置了簡(jiǎn)易的凸出式平臺(tái)，可以擺放煙灰缸、工具包等行李。密封空腔內(nèi)安裝鍍鋅鋼板材質(zhì)風(fēng)管，下吸風(fēng)口距地面300 mm，吸風(fēng)口尺寸規(guī)格為100 mm×100 mm，系統(tǒng)風(fēng)量按照單個(gè)蹲便器（小便器）100 m3/h，反算換氣次數(shù)約16 次/h（5.8 m 層高）。

公共廁所可采用媒介生物、臭味氣體、微小氣候、采光照明等衛(wèi)生學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)。為了對(duì)比分析采用本研究中“上進(jìn)風(fēng)，底排風(fēng)”通風(fēng)模式與普通的“頂排風(fēng)”通風(fēng)模式優(yōu)缺點(diǎn)，采用四級(jí)臭味強(qiáng)度檢驗(yàn)法進(jìn)行檢驗(yàn)，該方法簡(jiǎn)單直觀，能客觀、公正地反映出通風(fēng)去臭效果。檢驗(yàn)結(jié)果考慮到了不同的時(shí)間段及室外氣候條件，在夏季高溫季節(jié)中午用餐時(shí)段（11：00—13：00）、人流量集中的時(shí)候，氣味強(qiáng)度為“微有氣味”，而在其他時(shí)間段，其氣味強(qiáng)度為“無臭味”。另外，調(diào)研高速公路工作人員和旅客們反饋，對(duì)比其他采用普通的“頂排風(fēng)”方式的服務(wù)區(qū)公廁，本服務(wù)區(qū)通風(fēng)效果去臭效果最佳，給旅客們帶來截然不同的體驗(yàn)。

3 結(jié)論

針對(duì)人員聚集性大、大排風(fēng)量的公共衛(wèi)生間排風(fēng)，如高速公路服務(wù)區(qū)、高鐵站、火車站等公共衛(wèi)生間，提出了一種“上進(jìn)風(fēng)、底排風(fēng)”的通風(fēng)方式，自然進(jìn)風(fēng)，下吸風(fēng)口距地300～1 000 mm。下吸風(fēng)口風(fēng)速宜控制在0.5～3 m/s，臭味就近從下吸風(fēng)口排走，有效抑制臭味擴(kuò)散，氣流組織順暢。

該通風(fēng)模式下“底排風(fēng)”方式巧妙地采用密封空腔，既結(jié)合了裝飾美觀效果要求，減少風(fēng)管沾染尿液等腐蝕，密封空腔起到外保護(hù)作用，密封空腔寬度小于等于500 mm，密封空腔內(nèi)敷設(shè)金屬風(fēng)管既能減少通風(fēng)阻力、減少漏風(fēng)，又能提高系統(tǒng)的有效風(fēng)量率。

人員密集場(chǎng)所公共衛(wèi)生間的風(fēng)機(jī)選型需要綜合考慮使用人流量、使用頻次、運(yùn)行噪聲、蹲位與小便器數(shù)量、衛(wèi)生間體積等影響因素，系統(tǒng)風(fēng)量按照單個(gè)蹲便器或小便器Q排≥100 m3/h且通風(fēng)換氣次數(shù)大于等于15 次/h 為最佳風(fēng)量選擇。同時(shí)按照使用規(guī)律、使用頻次、人員流量，采用分時(shí)段控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行，確保排風(fēng)系統(tǒng)綠色節(jié)能運(yùn)行。衛(wèi)生間是一種獨(dú)特的室內(nèi)空間，作為一名暖通設(shè)計(jì)師，細(xì)節(jié)處更能體現(xiàn)設(shè)計(jì)師的職業(yè)操守和態(tài)度，綠色、健康的衛(wèi)生間通風(fēng)離不開暖通設(shè)計(jì)師的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)，也是在國家城市更新建設(shè)歷程中，為廣大人民出行提供高品質(zhì)的通風(fēng)環(huán)境貢獻(xiàn)一點(diǎn)力量。