健康环境技术在绿色园区办公楼宇的应用——以烟台国际节能环保科技园为例.pdf

106建筑科技2023 年 第 4 期绿色建筑Green Building健康环境技术在绿色园区办公楼宇的应用以烟台国际节能环保科技园为例刘慧慧1，张高锋1，于波涛21.中节能绿建环保科技有限公司，浙江 杭州 310012；2.中节能（山东）节能环保科技有限公司，山东 烟台 264006摘要：随着新建建筑朝着节能更高效、用能更低碳、居住环境更健康的趋势发展，建筑设计更加强调建筑对人体健康的影响，关注使用者的身心健康。以烟台国际节能环保科技园为例，通过项目实践研究其健康性能与使用的健康技术，分析空气污染控制措施、噪声控制措施、光环境措施、热舒适措施等环境性能指标，将科技园中办公楼的功能设计与生态环境相结合，优化建筑健康性能设计，发挥建筑内在的潜在价值，使其经济、可行，并且技术配置最优化，为健康环境技术的推广和应用提供可借鉴的经验。关键词：健康技术；健康建筑；绿色园区；热湿环境；光环境中图分类号：X8 文献标识码：A 文章编号：2096-3815（2023）04-0106-040引言随着生活质量的提高，人们越来越追求健康的生活。在最新的GB/T 503782019绿色建筑评价标准中，增加了“健康建筑”内容，提升了广大市民对健康建筑的关注度，让使用者感受到健康的优势。健康建筑理念从最初提出，到如今的受到人们普遍重视，其发展体现出人们追求健康生活和生活质量的需求。传统的建筑设计已无法满足健康居住的需求，更无法满足人们对室内热舒适、空气品质的更高要求，新的空间和功能设计需要不断探索、不断创新。在此背景下，诸如VRV系统、直饮水系统、新风系统等新型健康环境技术应运而生。GB 550152021建筑节能与可再生能源利用通用规范中对新建公共建筑提出了72%的节能要求，尤其对太阳得热系数、电气照明、空调性能等关于健康性能的指标都进行提升和加强，在更节能的建筑使用空间中健康性能进一步发挥更大的价值。1健康技术控制措施T/ASC 022021健康建筑评价标准指出，健康建筑是在满足建筑功能基础上，提供更加健康的环境、设施和服务，促进使用者的身体健康、心理健康和社会健康，实现健康性能提升的建筑。健康建筑旨在为人们提供健康的生活和工作环境，帮助改善人们的健康、情绪和睡眠，提高工作效率及降低疾病率等，即都强调空气的新鲜、饮用水的优质、环境的安静、光照的良好以及空间的舒适，它从人们的身体和心理健康出发，以绿色建筑和舒适、健康性能提升为目标。因此，从与建筑使用者切身相关的室内外环境、空气品质、水、设施、建材等方面入手，采用多种健康建筑技术来保障建筑健康。1.1空气污染控制措施室内污染的来源主要是甲醛、苯及苯的同系物、氨、氡、TVOC，可通过污染源处防治、传播途径防治进行控制，因此室内空气品质保证主要从空气污染源、室内空气净化系统、室内通风系统、空气质量健康系统、建筑空间部品材料等方面进行控制。一是从源头控制污染源，对于建筑内部及周边全面禁烟。一方面减少空气污染物进入室内，从材料的源头限制室内污染物、换气次数、空气过滤、通风方式等指标，采用经认证的绿色环保建材来控制室内污染源，控制装修过程中的甲醛含量及相关的地板、胶粘剂、涂料等建材污染物浓度，107建筑科技2023 年 第 4 期绿色建筑Green Building通过施工环节进行层层把关；另一方面优化建筑空间部品材料，如使用独立横向的排气设备以减少污染串流，使用同层排水系统以减少管网渗漏串层，优化气流路径的对流空间，实现自然通风。二是提高室内空气净化系统的洁净标准，采用高效新风净化系统，严格控制室内污染物浓度。三是对于热源和污染源同时存在的地方，建议采用高效率的新风热回收系统，并优化置换式通风的气流组织形式来增强室内通风系统的性能。四是对空气质量进行监测和记录，通过室内空气质量传感器和智能化BA自动控制，实时监测到与健康相关的PM10、PM2.5、CO2、甲醛、VOC等参数，维持建筑室内健康舒适的环境 1。1.2噪声控制措施室内外噪声声源的影响因素主要有周边交通、社会生活噪声、内部功能布局、电器设备等。在规划设计时优化建筑选址，远离噪声源，设置隔音屏、绿化带降低噪声；在方案设计时优化建筑平面、空间布局，使得动静分离，设备层、机房采取合理的隔振和降噪措施，采用低噪声设备；在建筑部品使用上，采用轻钢龙骨隔断填充隔音材料，设置隔声垫、隔音墙面材料、隔声窗、隔声门等措施2。1.3保障光环境措施光环境的设计，可通过中庭、采光井、导光筒等自然采光的设计来增强采光效果，同时加强室内照明参数如眩光值、照度、照明功率密度值等参数的控制3，实现良好的照明效果。一是增强日照采光，如可以合理进行建筑布局来避免周边建筑遮挡；优化建筑立面，合理开窗；优化建筑平面，避免大进深房间；采用导光筒、反光板等装置来补充自然光。二是控制眩光来提高照明量，如合理设置遮光措施、设置内墙面颜色、设置照明灯具等。1.4提高热舒适措施室内健康提升另一重要关注点是热湿环境。热湿环境是建造室内环境中最直观的感受，包括空气温度、湿度、风速和热舒适，是围护结构、空调系统等方面相结合的终端体现和对环境的直观感受。加强热湿环境的控制，可通过建筑节能设计、空调温湿度调控4等措施来控制空气温度、湿度、流动（风速）和平均热辐射，实现良好的热舒适性。除了建筑设计中良好的保温隔热围护系统和高性能的空调设备能减少能耗外，遮阳技术也是实现热湿环境比较好的手段之一。遮阳技术除了通过固定外遮阳（百叶）、室内高反射率的内遮阳提升围护结构权衡计算外，可调节遮阳、中控玻璃夹层智能内遮阳等，能够遮挡外界40%以上的太阳光辐射。此外，通过人体工位学设计提高办公使用的舒适性；通过增加绿色植物，提升办公环境的美学和人接触大自然的愉悦心情，这些都是与环境直观感受相关的措施。2健康成效分析根据盖轶静等5人对我国48个健康建筑项目健康成效统计分析，包括室内空气品质、室内噪声级、热舒适性、健康设施等指标。空气质量上，通过通风净化过滤等技术，获得健康建筑的项目室内颗粒物水平远优于普通建筑，其室内PM2.5年均浓度平均值可达到14.8 g/m3，室内PM10年均浓度的平均值可达到23.9 g/m3，表明新风净化过滤是提高空气品质的有效手段。室内甲醛浓度的平均值为43 g/m3，约是北京、天津等地的调研测试结果平均值的1/7。TVOC浓度的平均值为228 g/m3，约是我国现行国家标准GB/T 188832002室内空气质量标准规定限值的1/3。噪声上，通过场地环境噪声控制，房间隔声性能、吸声减噪设计等措施，主要功能房间可感知的室内噪声级平均值为32 dB(A)。热舒适度上，通过围护结构、遮阳、高性能空调、自然通风等优化提升，85.4%的项目主要功能房间人工热舒适度等级可达到GB/T 507852012民用建筑室内热湿环境评价标准中的级要求。本文根据健康建筑：从理念到实践6和健康建筑20207几个实践案例的分析，绘制了室内健康环境技术应用汇总表，如表1所示，通过下列技术的采用实现较好的健康性能提升。表1室内健康环境技术应用汇总表序号分类技术措施项目1项目2项目3项目4项目5项目6项目7项目81空气VRV系统2新风系统3空气净化装置4空气离子净化技术5空气质量在线监测系统6中央吸尘系统7独立排风系统/厨卫通风设置8高气密性外窗9装修材料零甲醛控制10室内污染物浓度预评估108建筑科技2023 年 第 4 期绿色建筑Green Building序号分类技术措施项目1项目2项目3项目4项目5项目6项目7项目811水直饮水系统12生活饮用水系统在线监测系统13生活热水系统14水质处理系统15中水回用利用16恒温混水阀17同层排水18分水器配水19热湿变风量VAV末端+高压微雾加湿20天棚辐射+地板送风系统21毛细管网+罝换新风空调22家用加湿器23自然通风设计（含模拟）24声高隔音性能建筑围护结构25隔声减噪设计26光自然采光设计27电动遮阳百叶28中置百叶遮阳29智能照明控制技术30采光模拟31健身健身场所32公共淋浴房33人文展览厅34图书馆/书店35绿化由表1可知，目前对健康因素关注点主要放在空气、热舒适、声、光和健身方面，设计上和后期运营都较容易实现，运营效果显著。3实践案例烟台国际节能环保科技园位于烟台开发区西侧，柳林河西路以西、长江路以南、规划路以北、高雄路以东，地块东侧为柳林河湿地公园。本项目位于园区内一期6#办公楼，建筑面积为2 197 m2，共3个单体，6户小型办公产品，共4层。本项目作为低密度花园式办公园区，通过规划设计舒适健康的办公空间，形成具有优势和充满竞争力的商务办公环境。3.1空气品质提升3.1.1空气净化和过滤空气质量因天气、灰尘、交通和本地污染源而变化。花粉的季节性变化可能会引发敏感个体出现哮喘和过敏，刺激呼吸道，与肺癌以及心血管发病率和死亡率增加存在关联。活性炭过滤器可以吸收挥发性污染物并去除大颗粒物，与此同时介质过滤器去除小颗粒物，因此，该部分项目设计的意图是通过空气过滤去除室内和室外空气中的污染物。在空气品质提升上项目采用全空气变风量系统。空气处理段采用多功能空气净化装置进行过滤和紫外线杀菌，活性炭除味、双击高压静电除尘的组合处理，安装空气过滤系统以去除PM2.5和VOC，同时在空间各处布置可移动的空气净化器来进一步改善空气质量。这种复合式过滤系统以及低VOC材料的使用，共同提升空气质量。3.1.2空气品质监测和反馈建筑性能（如通风和渗入速率）差异性大，对室内空气质量产生直接影响。为了保持理想的性能指标，项目必须持续收集有关建筑性能的数据，因此该部分项目的设计意图是监测并有效修复室内空气质量问题，并向建筑管理者和住户告知室内空气的质量。项目采用了室内环境监测系统监测CO2、臭氧等，展示PM2.5、CO2、温度和湿度。园区内设置PM2.5检测点，在办公类入口处设置LCD液晶屏，通过智能化系统后台实施监测办公楼的实时空气质量（包括PM2.5数据、温湿度数据、空气质量数据等）。通过收集这些数据，了解并及时修正室内空气指标方面的所有偏差，保持室内良好的空气品质。通过合理的气流组织和正负气压调控，设置独立排风设施等，避免不同功能空间的空气交叉污染和串味；在地下室利用CO浓度检测值自动调控通风系统的启停，引入新风稀释和置换车库被污染了的空气并排出室外，减少车库汽车尾气的影响。为了使室内空气品质全面达标，房间配置了多参数空气品质监测仪，与空调机组进行联动，根据室内空气品质在线监测的最不利数据与设定值的比较，进行空调机组送风量、送风温度、新风比例、加（除）湿量和新风机组静电除尘设备的启停控制。3.2舒适性提升3.2.1围护结构设计建筑外墙设计合理使用建筑围护结构保温技术。保温层采用100厚岩棉板+200厚的加气混凝土砌块（B07），外墙平均传热系数为0.32 W/(m2K)；外窗采用2种窗的围护结构形式：断热铝合金（60系列平开铝合金断热窗5+12A+5Low-E）和90系列铝合金平开窗5双银Low-E+12(16)A+5+12(16)A+5双银Low-E，使加权传热系数达到了1.67 W/(m2K)，通过围护结构的提升，保温更节能，建筑保温隔热性能显著提高。3.2.2声环境控制首先在场地环境上满足国家标准的声环境要求，其次项（续表）109建筑科技2023 年 第 4 期绿色建筑Green Building目外窗采用中空玻璃窗，隔声性能良好，室内主要功能用作办公及会议室，设备等均设置于地下室及屋顶，产生噪声房间未与噪声敏感房间相接，且噪声敏感房间与普通房间之间采用200厚加气混凝土砌块砌墙，楼板采用地毯+100 mm钢筋混凝土楼板，通过控制室外声环境与室内声环境共同达到良好的声景。3.2.3光感系统控制对于光感系统，项目的设计意图是减少对身体昼夜系统的干扰，提高生产力并在需要的地方提供合适的视觉锐度。特殊照明系统可以提高清醒度，改善住户体验并促进睡眠。项目采用了带有防眩光设计的昼夜节律照明灯。人工照明满足显色要求 CRI90；在办公室安装等效黑色素勒克斯高的照明装置，可以让人更清醒，并减缓压力，舒缓疲劳，不需要一直依赖咖啡因提神，减少昼夜节律对办公室工作人员睡眠和情绪的影响。光感系统能提高18%的生产率，提高5%10%积极性。在场地空间极为有限的情况下，尽可能地提供自然采光优化。日光传感器与室内照明控制相连，可实现更大的节能和宜人的办公照明氛围。项目在-1层还设置了导光筒，有利于地下空间充分利用天然光。照明系统采用数字式控制接口，配合高效光源及间接照明方式实现单灯单孔，做到人进入房间自动亮灯，人离开房间灯光自动延时熄灭。3.2.4人体工程学设计该部分项目的设计意图为方便工作人员随时使用活动工位，减少久坐；舒缓对身体的压力、最大化提升符合人体工学的舒适度及安全性。因此，在装饰时采购了活动的工作台、可站立工作桌面、可调的办公桌椅。长时间久坐可能带来许多对健康不利的影响，如增加罹患癌症、体重上升等风险，而且更容易感到疲劳和后背不舒适，因此要创造各种机会减少久坐同时保持工作效率。3.2.5环境美学项目通过公共艺术的融合，结合企业文化底蕴，使员工有归属感。在亲生命性上，置身于自然的视野和景象中有助于缩短治疗和康复的时间，促进积极正面的情绪产生并减少消极情绪。如中庭景观设计，使员工和访客经常驻足观赏；如生态墙不但给办公室带来了绿意盎然的生态景观，更是吸引员工频繁地使用楼梯，增强了员工每天的运动量。4结语近年来国内健康建筑的呼声越加强烈，项目将健康的理念贯穿于规划设计、建筑设计、建材选材，营造健康的办公环境，更加专注于建筑环境对于使用者本身的影响。本文通过调研项目实践案例，筛选性价比高、效果显著的室内空气品质保障措施、室内噪声级控制措施、热舒适性提升措施、健康设施等健康技术，以烟台国际节能环保科技园内办公楼作为试点实践，侧重在空气、声环境、光环境、热舒适性、健康设施和环境美学上进行健康性能设计和优化，包括建筑围护结构热工性能与隔音性能、空气净化与监测装置、照明系统、室内热湿环境监测等技术，后期重点将设计层面的数据通过运营等检测手段，在运行效果上通过室内各类空气污染物的有效控制、建筑综合设计实现最优舒适度等方面进行验证和分析。参考文献：1 刘慧慧，陈启新，陆正刚，等.基于WELL建筑评价体系的室内健康环境关键技术J.建筑科技，2019，3（4）：11-14.2 闫国军，张金乾，吴伟斌，等.健康建筑中的声环境现状分析及其计算机模拟J.建筑技术，2018，49（4）：416-419.3 黄云，张高锋，刘慧慧，等.建筑自然光环境评价在绿色建筑标准中的演变J.建筑科技，2019，3（5）：56-60.4 李力群，麻智伟，袁永东，等.基于室内空气质量建造室内健康环境的方法J.绿色建筑，2017，9（3）：61-62.5 盖轶静，孟冲，韩沐辰，等.我国健康建筑的评价实践与思考J.科学通报，2020，65（4）：239-245.6 王清勤，孟冲，张寅平，等.健康建筑：从理念到实践M.北京：中国建筑工业出版社，2019.7 王清勤，孟冲，张寅平，等.健康建筑2020M.北京：中国建筑工业出版社，2020.收稿日期：2023-07-31作者简介：刘慧慧，硕士研究生，高级工程师，主要从事绿色建筑、健康建筑、零碳建筑等领域工作，现供职于中节能绿建环保科技有限公司。通信地址：浙江省杭州市西湖区文二路391号。