建筑格局对人类健康的影响

建筑格局对人类健康的影响

一建筑格局与人类生存环境城市建筑是城市财富的主要组成部分。人的一生有70%的时间在建筑物里面，建筑应当有益于使用者的健康，有益于侵害人类的各种传染病和疾病的防治，使室内人员安全、健康、舒适和幸福。只有这样，我们才会有良好的生活质量和很高的工作效率。但是，现在的建筑，尤其是城市建筑，不但有相当一部分达不到这个要求，而且有一部分建筑还会危及人的健康，甚至会使在建筑里面工作和生活的人员染上疾病。2003年的“非典”袭击，就给我们建筑界敲响了警钟。“非典”这种被世界卫生组织（WHO）称为“严重急性呼吸综合症”（SevereAcuteRespiratorySyndrome，SARS）的呼吸道急性传染病有比较强的传染力。当时，卫生专家强调，保持室内的空气质量，经常打开窗户，使空气流通，是最为有效的预防措施之一。但是，我国不少建筑不能或很难实现这项措施。有些办公楼和宾馆、饭店完全封闭，依赖现代空调通风，窗户不能打开或者很难打开；有些居住建筑进深太大，窗户设计不合理，通风很难；绝大多数建筑没有采用自然通风技术；现代空调通风系统缺乏定期检修，很多已经不能达到原来的设计标准，不能保证室内空气的质量。这就是说，建筑同疾病及其预防是相互关联的。那么，建筑怎样成为病态的？在工作生活环境方面存在着采用新技术的新建筑反而不如老建筑的问题。这就要追溯到建筑的形成链，即建筑形成的各个环节。开发商把“质量控制”任务交给建筑师，然后通过工程师设计供热、通风和照明系统。建筑师并非工程师，所以他们只能依赖工程师的设计。工程师采用规范里的公式计算整栋房屋的空气分布系统，而从设计和安装来说，标准系统是最便宜的。假如不知道客户的具体需求或者由于成本的制约而没有考虑客户的具体需求，就会采用不符合客户要求的标准系统。同样，通常会采用统一的照明，很少考虑到具体的照明需要。建筑和工程决策可能彼此很少协调。例如，一个非常吸引人的建筑空间，具有一个高的、包有玻璃而充满阳光的中庭，无法排出聚集在其顶部的热空气。施工开始以后，质量控制的责任转移到承包商。在房屋建造过程中，发生很多变更，从而改变了设计。所以建筑商就会走捷径，搞简化。房屋建成以后，可以在内部构建墙体和隔墙，最后安装设备和机器，但通常不大注意通风进出口的位置或者假设气流通道经过某一个空间。这样，印刷和复印设备安好了，但没有任何专门的通风设置。一个办公室可能只有进风口而没有出风口。安装工程师可能没有正确地安装空调系统，用户入住后，通风系统就不可能平衡运转。错误和不良决策记录表明，问题是隐藏在建筑里面的，不正确的运行和不良的维护只是加剧问题的严重性而已。欧洲的一些国家，如瑞典、德国和荷兰，职工在法律上有权参与雇主改变工作场所的计划。例如，建筑法规规定，每一个人都有权朝向窗户，没有人应当在无窗的深处工作，而且必须有良好的热环境。这些权利使有关环境事宜的谈判变得复杂，很多人说，“北欧的建筑师在画一根线以前，用户就已经围聚在制图板旁边了。”建筑不仅会损害室内人员的健康，而且会损害周围大环境。目前已经知道的损害室内人员健康的病症和疾病有以下三种：①病态建筑综合症（SBS）；②与建筑有关的疾病（BRI）；③多种化学敏感症（MCS）。二病态建筑严重影响人类的健康病态建筑所导致的是“病态建筑综合症”（简称SBS），指发生在生活或工作在病态建筑里面的人员的急性的不舒服感觉等病症。这种病症的出现，同人员滞留在病态建筑里面的时间有关。到目前为止，医生也查不出病因。这种病症可能仅局限于发生在一栋建筑的一个房间或一个区域，也可能整栋建筑里面都有。1.病态建筑综合症的特征①建筑内的人员出现急性不舒适症状。如头疼，眼、鼻、喉发炎，干咳，皮肤干燥或发痒，头晕，恶心，注意力不集中，疲劳，以及对气味敏感等；②症状原因不明；③多数有急性不舒适症状的人反映，离开建筑以后，症状很快就消失。产生病态建筑综合症的主要因素。一是不合适的通风。1900年代早期和中期，建筑通风标准要求每人每分钟要有大约15立方英尺的室外空气，以稀释和去掉身体的气味。到1973年由于石油禁运，美国国家节能措施要求把提供通风的室外空气量减少到每人每分钟5立方英尺。在很多情况下，这种减少室外空气通风率的措施对于保持室内人员的健康和舒适是不合适的。不合适的通风也可能由于供热、通风和空调（HVAC）系统不能有效地把新鲜空气输送到人而引起。实践证明，不合适的通风是病态建筑综合症产生的重要因素。在能源消耗最低的条件下，为了达到可接受的室内空气质量，最近美国供热、制冷和空调工程师学会（ASHRAE）修改了建筑通风标准，提供的室外空气量最低为每人每分钟15立方英尺，办公楼为每人每分钟20立方英尺，根据在该空间经常的活动情况，在某些空间（如吸烟区）可能需要每人每分钟60立方英尺的室外空气量。二是空气和污染物的再循环。现在很多建筑设计在减少吸入室外新鲜空气量，采用室内空气循环回用。因为室内空气冬天已被加热，夏天则已被冷却，比完全吸入室外空气再经加热或冷却要便宜得多。建筑的门窗等与室外相通的部位则尽可能密封，室外空气不可能从这些部位进入室内。三是室内源化学污染物。很多室内空气污染来自建筑内部的污染源。例如，粘附物、地毯、室内装饰、木制品、复印机、杀虫剂和清洗剂可能散发包括甲醛在内的挥发性有机化合物（VOCs）。抽烟环境会造成很高的挥发性有机化合物含量和其他有毒的化合物，还会产生人能呼吸进去的悬浮颗粒。研究表明，有些挥发性有机化合物在高浓度下会对健康产生长期而严重的影响，而有些则是众所周知的致癌物质。低和中等程度的多种挥发性有机化合物也会产生严重的后果。诸如一氧化碳、二氧化氮和可呼吸颗粒等燃烧产物可能来自未排出的煤油和煤气加热器、木材燃烧炉、壁炉和煤气炉。四是室外源化学污染物。进入房屋的室外空气可能是室内空气污染的源头。例如，汽车尾气污染物、卫生管道排气及建筑排放的废气（如从卫生间和厨房排出的）可能通过设置不当的进风口、窗户和其他开口进入房屋。此外，燃烧产物可能从邻近的汽车库进入房屋。五是生物污染物。生物类污染物包括细菌、霉菌、花粉和病毒等。这些污染物可能在滞留于管道、加湿气和排水槽中的不流动的水中繁殖，也可能集聚在排水管沟、地毯或保温材料里的水中繁殖。有时，昆虫或鸟的落下物也可以是生物污染的源头。生物污染引起的疾病有：咳嗽、胸闷、发热、发冷、肌肉疼痛以及粘膜发炎和上呼吸道阻塞等过敏性反应。如一种名为Legionella的室内细菌已经引发过Legionnaire病和Pontiac发热两种疾病。2.解决病态建筑综合症所采用的办法①除去或限制污染源。当污染已知且能够控制时，这是一种解决室内空气质量的有效办法。具体包括：定期维护供热、通风和空调系统，即定期清理或更换过滤层；更换聚集污水的排水管沟和地毯；设置吸烟区；把污染源散发物排到室外；把油漆、粘合剂、溶剂和杀虫剂储藏在通风良好的地方，并在通风良好的地方和无人的时候使用这些污染源物品；以及在人员入驻之前，有足够时间使新建或改建区的建筑材料废气散发。②增加通风率。增加通风率和空气分布常常是降低室内污染程度经济有效的措施。供热、通风和空调系统设计必须满足当地建筑规范通风标准的最低要求。但是，很多系统的运行和维护并不能保证达到设计的通风率。在有严重污染源的场所里，可采用局部通风把污染的废气直接排到室外。在厕所、复印间和印刷设备间，局部通风是排除污染物的最有效的措施。③清洁空气。清洁空气是污染源控制和通风的一项辅助措施，有一定的局限性。应该说，空气清洁器可能是有效的，但使用有局限性。④教育和沟通。从防御和治理室内空气质量管理计划来说，教育和沟通都是重要的措施。当房屋的使用人员、管理人员和维护人员全面沟通，并了解室内空气质量问题的产生原因和后果时，他们就可以更有效地合作去预防问题的发生，或者在问题发生以后，共同去解决。⑤尽可能采用自然通风和照明。从图1看出，在商业建筑的年平均支出中，工资居首位。如果减少缺勤人员和提高工作效率而节省1%的工资，则每年可省出2美元/平方英尺，足以支付能源费用。可见，保证室内空气质量并非是很困难的事。图1商业建筑每年平均支出三与建筑有关的疾病“与建筑有关的疾病”（简称BRI）是医生可以查出来的疾病，而且这种疾病同建筑内部的污染情况直接有关。与建筑有关的疾病的特征：①建筑内的人员出现的症状有：咳嗽、胸闷，发热，发冷，以及肌肉疼痛等。②疾病可以明确诊断，而且可以清楚地查出病因。③病人离开建筑后，需要一段时间才能康复。1984年世界卫生组织的报告指出，世界上大约有30%的新建筑和更新改造的建筑会使内部人员发生同“室内空气质量”（IAQ）有关的病症。例如，1976年在美国费城参加会议的美国军团人员中，有182人患上神秘的肺炎。经过几个月的调查和实验室工作，才查出罪魁祸首是过去从未见过的细菌机体Legionellapneumophila，如果没有外加的干预，这种细菌机体易于在建筑的冷却塔的热水中繁殖。研究人员发现，当这种热水的湿气通过通风系统进入建筑以后，就会使许多人得病。Legionella引起的另一种与建筑有关的疾病是发热，症状是发热、发冷、头疼和周身疼痛。如果职工疑似患有与建筑有关的传染病或疾病，则需要立即到医院。例如，与建筑有关的气喘，如果不及时治疗，可能会对身体产生永久的、不可逆的伤害。根据健康专家们的意见，要注意检查受微生物污染的水体和加湿器，因为他们可能引起与工作有关的哮喘和过敏性肺炎。研究人员还应当调查可能致病的具体毒素。例如，恶心和头疼提示，一氧化碳可能通过空气管道系统潜入房屋。神秘的瘙痒可能是管道外包层玻璃纤维暴露所引起。严重的咳嗽和喉咙发炎可能是不正确地使用地毯吸尘器的最终结果。四多种化学敏感症多种化学敏感症（简称MCS）是人们处在有可识别的特殊的挥发性有机化合物（VOCs）环境中才会发生的病症，现在还没有标准方法通过测试器官功能来解释症状。所以，这是一种目前还不完全了解、尚待研究的复杂的疾病。五自然通风技术我们成天呼唤高新技术，总认为只有高新技术才能改变我们的生活和环境，才能保证我们的建筑有益于人们的健康。实践证明，综合运用古代技术和现有技术，融入可持续理念，设计和建造出来的可持续建筑，不但可以去除几乎所有新建筑所带来的对环境和人类的危害，大大减少运行费用，而且能保持人们所期望的功能。自然通风技术就是古代技术和现有技术的整合。同机械通风相比，在室内同等空气质量的情况下，自然通风不但能减少基建投资和运行成本，而且可降低能耗，减少对环境的污染，有利于使用者的健康和疾病的预防，从而提高劳动生产率，减少医疗费用。正是由于自然通风有这么多好处，自然通风建筑在欧洲和美国越来越普遍，自然通风技术日益受到“绿色建筑”或“可持续建筑”界的重视。正在研究解决的诸如：室外空气通风率的可靠性，室外空气进入室内后的分布，室内空气流动和质量分析，自然通风建筑湿气的控制，室内增压，以及室外污染空气进入等问题。美国学者对采用不同通风系统的房屋做了调查，结果如图2所示。从图可见，总的说来，自然通风效果最好，机械通风次之，全空调效果最差。图2不同通风情况下发现病态建筑综合症的房屋栋数1.自然通风的主要方式①穿越式通风（图3）。室外空气从房屋一侧的窗流入，另一侧的窗流出。此时，房屋在通风方向的进深不能太大，否则就会通风不畅。进气窗和出气窗之间的风压差大，房屋内部空气流动阻力小，才能保证通风流畅。图3穿越式通风②浮力烟囱式通风（图4）。主要依靠密度差异使室外冷空气从高度低的窗处进入室内，室内的暖空气则从高位窗处排出。通常用烟囱或天井来产生足够的浮力，促进通风。但是，即使微弱的风也会在房屋的外表面产生压力，也能促进空气流通。图4浮力烟囱式通风③单侧式局部通风（图5）。局限于房间的通风。此时，空气的流动是由于房间内的浮力效应，微小的风压差和湍流。因此，单侧式局部通风的驱动力甚小，而且变化大。图5单侧式局部通风在建筑设计中，