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重庆地区绿色建筑室内环境实测分析*

更新时间:2009-03-28

引言

2006年6月,我国发布了第一部国家标准《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378-2006)[1],2008年4月,开始开展绿色建筑评价标识工作,截至2016年9月底,全国绿色建筑标识项目累计总数已有4515项,总建筑面积达52291万m2[2](图1)。

  

图1 全国绿色建筑标识项目统计[2]

由图1可见近年我国绿色建筑发展速度明显加快,已进入普遍发展阶段,我国已获得绿色建筑标识项目94%集中在设计阶段,运营阶段绿色建筑标识项目较少[2];另一方面,发展仍然在起步阶段,大部分绿色建筑项目尚未在运营过程中得到验证,导致绿色建筑运行情况、实际运行效果无从得知,从而无法反馈设计、优化设计,也无法为绿色建筑适宜性技术研究和各项政策制度的制定奠定基础[3]。目前国内对绿色建筑运行效果的研究较少,主要分两类:一类为对单个具体案例的介绍,分析冷站运行情况、能耗计量系统等,系统综合性的分析多为根据绿色建筑申报材料对节能技术的统计、经济效益的分析[4];另一类文献多从人居环境、建筑空间、用户心理等角度进行分析,在建筑使用后及建设项目完成后进行评估[5、6]。综合来看,国内缺乏从实测数据出发对绿色建筑运行效果的综合研究。进一步了解技术措施实施的效果,这将有助于完善绿色建筑的要求,也有助于设计咨询对绿色建筑技术实施有效性进行评判,为此,作者展开了针对绿色建筑室内物理环境现状的测试与分析研究。

1 调研测试基本情况

1.1 调研测试项目概况

为了开展绿色建筑实际运行状态下的室内环境状态测试与分析,研究基于重庆市绿色建筑运行情况,选取了10个已经投入正常使用的绿色建筑作为研究对象,分别开展了实地室内物理环境状态参数的测试与针对使用人员的室内环境感觉的问卷调研。

本次调研测试针对夏季,选择7~9月的典型工作日,调研测试的方法有实地测试、分发问卷、访谈物管人员。

1.2 测试基本情况

测试的主要内容为室内环境质量,包括室内声环境、光环境、热湿环境、空气品质,主要测试参数包括温度、湿度、噪声、人工照明照度、自然采光照度、风速、二氧化碳浓度、甲醛、TVOC、PM2.5、PM10。依据《民用建筑室内热湿环境评价标准》(GB/T50785-2012)[7]、《建筑照明设计标准》(GB50034-2013) [8]、《民用建筑隔声设计规范》(GB50118-2010)[9]和《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)[10]标准,针对办公建筑,测试区域主要是使用频率最高的办公室以及会议室;针对商场建筑,测试区域是物业办公室、随机选取的商铺、走廊和大堂。

通过摸底动员,工作小组在4月又分别召开不同层次的座谈会和户主会,同时充分发挥党员示范岗的作用,每个党员上门到联系户签订入社意向协议,最终90%村民形成入社共识。

针对10栋绿色建筑,选取标准层中各个朝向的房间进行测试,每栋建筑选取3~4个办公室,1~2个会议室,共50个房间,测试时间为9点、11点、13点、15点、17点。

1.3 调研基本情况

在室内环境质量测试时,为了同时对主、客观情况进行掌握,研究同时对区域内的人员进行了关于室内环境感知的问卷调研,主要内容为室内各环境满意度以及对应不满意的原因,统计出人员对其工作的室内环境的感受及评价,为进一步的分析提供对照。

主观调研的角度看,声环境满意度调研结果如图11,其中仅有近42.9%的人对声环境感到满意,大于50%的人对所处的声环境并不满意或是勉强接受。进一步分析室内噪声来源及室内声环境不满意的原因,统计结果如图12。根据实地调查,绿色建筑主要噪声来源为人员社会活动及设备噪声,人们对于室内声环境不满意的原因主要为噪声持续时间长、隔声效果差、噪声太大,主要是非建筑的人为活动的后期因素造成的不满意,在办公区域的设备噪声主要来源是办公设备,这说明对于绿色建筑的声环境营造更应从管理与空间布局出发,优化建筑空间。

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2 绿色建筑室内环境现状

2.1 室内热湿环境

对于室内空气品质的客观测试,得到了主要工作活动区域的CO2、PM2.5、PM10、TVOC、甲醛的情况,将测试结果与《室内空气中二氧化碳卫生标准》(GB/T17094-1997)[13]中 室 内 CO2浓 度 限 值(2000mg/m3)、《环境空气质量标准》(GB3095-2012)[14]中室内PM2.5二级要求的浓度限值(24小时平均75μg/m3)及PM1 0二级要求的浓度限值(2 4小时平均150μg/m3)、《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)[10]中室内TVOC浓度限值(8小时均值0.60mg/m3)及甲醛的浓度限值(1小时均值0.10mg/m3)进行对比,可以对室内空气品质进行分析。通过实测得到两类建筑的室内外空气污染物浓度情况如图13~17。从客观评价中看,室内二氧化碳浓度低于标准要求;室内颗粒物浓度、TVOC浓度、甲醛浓度基本均达标,受室外浓度的影响较小,反映出随着人们对室内空气污染的重视,绿色建筑采用的室内空气质量监控、室内污染物浓度检测、改善自然通风等技术,可控制室内CO2、PM2.5、PM10浓度,目前整体建筑满足要求。

本文就重庆地区现有绿色建筑室内环境情况进行了实地调研测试,对室内热湿环境、光环境、声环境、空气品质分别进行了主客观评价,得到了重庆地区绿色建筑室内环境各部分现状,从技术角度进行了原因分析,现给出几点建议望对于日后的绿色建筑设计和运营有引导作用:

通过发放调研问卷,统计得到办公人员对室内热湿环境的满意度及热湿环境不满意的原因。通过统计问卷,得到被调研者在当时调研环境下的热感觉投票值(TSV),依据客观情况根据公式计算得到预计平均热感觉指标(PMV),整理数据结果可得图3。从图中可知PMV回归线均处于TSV回归线的上方,说明在这个温度区间内,大部分的人是觉得舒适的,并且这一舒适感高于理论计算的结果,表明人们对于重庆夏季的气候已经具有一定的适应性。

2)第2顺序位为进口靠集装箱港区的船舶。但在同一班次中,如果既有靠泊LNG或油品码头的船舶,又有靠泊洋山港四期的船舶,可先安排靠泊洋山港四期的船舶在LNG船舶或大型油船之前进港。这主要是由于洋山港四期距离LNG码头和油品码头分别达6 n mile和7 n mile,避免等候时间过长。

  

图2 夏季主要办公区实测热湿环境情况

  

图3 夏季PMV、TSV与室内空气温度T的关系

研究在问卷中设置了满意度相关问题,并从很不满意到很满意设置了五级标度,统计得到绿色建筑的室内热湿环境满意度如图4。从中可以发现绿色建筑热湿环境满意度处于满意的比例仅为44.1%,处于不满意的比例为19.3%,还有36.6%的人对热湿环境的评价为勉强接受。结合前面实测数据来看,虽然大部分建筑室内热湿环境达到高或更高标准,但距离人们对绿色建筑高满意度的评价相差较大,说明人们希望现在的工作环境质量有进一步的提升。针对室内环境满意度评价中不满意人群的原因调查,统计结果见图5,从中可发现人们对空气不流通、室内感觉闷、有吹风感的投票比例最高,即对于室内环境人们最不满意的主要问题是室内空气品质问题,而对于夏季室内热湿环境问题,包括冷、热、潮湿、干燥,其投票值均在10%以下,即工作区内室内热湿环境的问题不是很大,说明提升人们舒适度的重点应放在室内空气品质上。

2.2 室内光环境

根据上述测试与调研分析,对于热湿环境中的气流不畅、空气品质差的问题,结合到绿色建筑目前的技术应用,在气流组织方面,现有绿色建筑仅对大型会议室等高大空间提出了气流组织分析的要求,而对于人员长期停留的办公区域并没有进行气流组织的优化设计。笔者建议对于空调季节,应对标准层的气流组织进行计算或者采用CFD软件模拟的形式,对室内气流组织进行优化设计,以提高气流扩散满意度。本次调研中,虽然部分建筑室内热湿环境达到高或是更高标准,但距离人们对绿色建筑热湿环境的评价却未达到更高,说明人们希望现在的工作环境能有进一步的提升。综合主客观评价可见人们在对于热环境的满意度与舒适之间还是有所区别,在舒适判断的时候,主要是依据冷热,而对于满意度往往是从综合效果出发的。例如本次调研中对于热环境的不满意原因大部分是由于气流原因,因此在热环境的营造过程中,应该要注重对于气流组织的要求,而不应单一强调温湿度。

从主观评价中可以发现,尽管客观测试结果只有少数的建筑达不到人工照明照度或者采光系数要求,但是却有近61.9%的人对此感到不满意或是勉强接受,如图8所示,整体满意度不高。进一步分析造成室内光环境不满意的原因,一方面是照度不够,导致室内偏暗;另一方面则是灯具安装不考虑照明质量,出现眩光等问题(图9)。由此可知,在光环境的营造上,一方面要注重照明设计,应充分考虑照度和功率密度,还应考虑照度均匀度和照明质量;另一方面对于项目实施方在施工建设中,也应严格进行照明质量分析,不应单纯从建筑或空间的一个综合指标进行考察。

2.3 室内声环境

对于室内声环境的客观测试,进行了主要办公区域室内噪声测试,根据噪声强度可分析得到室内声环境是否达到标准要求。对其进行客观评价,其等效[连续A计权]声级情况见图10。虽然各种标准中对于隔声降

  

图4 夏季室内热湿环境满意度

  

图5 夏季室内热湿环境不满意原因统计

  

图6 主要办公区域人工照明照度情况

6噪都有相关要求,而且在《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2014)[12]第8.2.2条中还强调了 “主要功能房间的隔声性能良好”,但实际测试结果反映约有72.9%的主要办公区域未能满足现行《民用建筑隔声设计规范》(GB50118-2010)[9]的低限值要求。这与现行各标准对室内噪声的要求存在较大偏差,反映出噪声在实际建筑中难以控制,是影响室内环境质量的一个主要因素,要使室内噪声圆满达到标准要求,对于建筑设计时的预判性提出了很高的要求。

1997年开展的“青海省柴西缘1∶20万区域化探”涵盖了该残山景观区。采样截取粒级为-20~+80目,采样密度以老地层(中生界以前)1个点/km2,新地层(新生界以后)1个点/4km2,采样介质为水系沉积物。

  

图7 主要办公区域采光系数情况

  

图9 室内光环境不满意的原因

  

图10 室内背景噪声强度情况

  

图12 噪声来源统计

  

图13 室内外CO2浓度情况

  

图14 室内外PM2.5浓度情况

  

图15 室内外PM10浓度情况

  

图16 室内外TVOC浓度情况

  

图17 室内甲醛浓度情况

本次调研共得到了约400份问卷,参与调研的男性占总人数的54%,女性占46%,样本主要为25~45岁的青年人。本调研性别比例较为均衡,年龄层分布涵盖主要使用者年龄段,具有代表性。

2.4 室内空气品质

通过对室内热湿环境的测试,参考《民用建筑室内热湿环境评价标准》(GB/T50785-2012)[7]第4.2.5条规定的图示法进行分析。根据测试得到的温度和相对湿度两个参数,在焓湿图上绘出相应的实测点参数,即图2中的散点部分。

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对于室内声环境,绿色建筑在建筑设计、建造和设备系统设计、安装的过程中应考虑建筑平面和空间功能的合理安排,并在设备系统设计、安装时考虑其引起的噪声与振动的控制手段和措施。但在实际运行中,噪声在实际建筑中难以控制,由于建筑所处的环境千变万化,因此为了让建筑室内的噪声达到要求,设计时需要对建成使用的情况进行预判。通过调研,反映出人们对室内声环境的不满意主要来源于非建筑的人为活动的后期因素,因此对于绿色建筑的声环境营造,更应从管理与空间布局出发,一方面通过优化人员活动的管理,减少次生噪音,另一方面对建筑空间的利用进行优化,避免高噪声设备对人员的影响。

  

图18 室内空气品质满意度

  

图19 室内空气品质不满意的原因

3 分析现状与建议

对于室内光环境的客观测试,得到了主要工作区域内人工照明照度值和自然采光采光系数这两个参数,根据这两个参数可以对室内光环境质量进行综合分析。从客观评价来看,对于主要办公区域,其人工照明照度实测值如图6所示。从图6中可以发现,办公建筑照度均值高于标准要求,但约有20.5%的主要办公区未能达到《建筑照明设计标准》(GB50034-2013)[8]中的照度值要求,且有部分建筑的照度值很高,各个建筑间照度差距大。由图7可以发现,绿色建筑采光系数均值高于标准要求,但约有30.8%的主要办公区域不能满足《建筑采光设计标准》(GB50033-2013)[11]中对于第Ⅳ类气候区侧面采光“办公及会议室3.3%的采光系数”标准值的要求。

对于室内光环境,虽然标准中对照明功率密度、照度等有要求,绿色建筑室内照度设计值也均能满足标准要求,但由于照明属于二次设计,在实际工程二次装修设计时,往往忽略绿色建筑的性能指标要求,造成照度不能达标或超标严重的情况。尽管客观测试结果只有少数的建筑无法满足人工照明照度或者采光系数要求,但是却有近61.9%的人对此感到不满意。这主要是由于没有进行更好的室内照明设计,对眩光控制、照度分布等没有进行分析,导致的室内照度分布不均匀及有些工作面不能达到要求,或是个别工作面照度过高,造成照度超标与照度不足共存现象;加之施工时灯具的安装不考虑照明质量,从而造成灯具眩光现象。因此在光环境的营造上,一方面要注重照明设计,应充分考虑照度和功率密度,还应考虑照度均匀度和照明质量;另一方面对于项目实施方,也应严格进行照明质量分析,不应单纯从建筑或空间的一个综合指标进行考察。这也恰恰印证了目前绿色建筑中的一个问题——重指标轻过程。笔者建议对于改善室内光环境方面还应做出多方面的努力,主要包括建筑照明数量、质量要求、采光系数要求和个性化调节等,使室内光环境达到相关标准要求,满足人们的需求。

主观调研方面,通过发放调研问卷,统计得到室内办公人员的空气质量满意度评价、不满意原因等问题。由图18可以发现,仅约有36.4%的人对空气品质表示满意,说明对人们对绿色建筑室内空气品质满意度并不高;由图19可知,其室内空气品质不满意的原因主要是新风不足。这一结果与实测值略有出入,从实测数据来看,各参数基本均达标,且受室外浓度的影响较小。根据《民用建筑供暖、通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)[15],对于室内新风量的设计是按照人数进行设计的,人体排放的污染源主要为二氧化碳,因此可以从二氧化碳的角度来间接判定室内新风的供给情况,室内二氧化碳实测浓度虽然较低,但有近50%的人感觉室内新风不足,人员的感受所期望的要求明显高于标准,希望空气品质更优。而反观标准,目前我国的相关空气质量标准基本上是2012年版、2002年版,甚至是1997年版的,设计标准指标有待优化,可以进一步提升,以便更好的满足人们的需求。

对于室内空气品质,一方面,绿色建筑设置室内空气质量监控系统,以保证健康舒适的室内环境,主要是通过CO2传感器监测室内CO2浓度并与新风系统联动来改善室内空气品质,但安装错误的CO2传感器会则导致系统不能及时与新风系统联动。笔者建议,对于室内空气质量监控系统传感器的安装,需要有相关标准来进行约束,如对于安装位置、安装数量要求等,以保证最佳效果。另一方面,随着大家对室内空气污染的重视,很大部分人群对目前的室内空气品质不满意,主要是反映在空气不新鲜的感觉上,从测试数据来看,涉及到的空气品质指标都是达标的,但是人们的感受所期望的要求要高于标准,希望空气品质更优。通过对数据的分析,可以发现一些参数的标准限值远远大于实测值(如CO2、PM2.5、PM10),对比目前我国的相关空气质量标准基本上是2012年版、2002年版,甚至是1997年版的,反映出相关指标标准有待优化,可以进一步提升,适当降低标准限值,对污染物浓度能有更好的约束,更好的满足人们的需求。

结语

由图2可知,夏季绿色建筑主要办公区热湿环境主要分布区域为:温度25.5℃~27.3℃,相对湿度50%~70%,其中约有60%的点属于热湿舒适I级区,约有30%的点属于热湿舒适Ⅱ级区,还有约10%的点未达到舒适要求。

(1)在热环境的营造过程中,应该要注重对于气流组织的要求,而不应单一强调温湿度。

(2)在光环境的营造上,在注重照明设计的同时,还应考虑照度均匀度和照明质量;在施工建设中,也应进行照明质量分析,不应单纯从建筑或空间的一个综合指标进行考察。

依次迭代以上操作,对全部像素做以上处理,将已赋为-1的像素全部置为0。改进后的算法规则提高了分辨率的兼容性、将数据的物理意义纳入考量范围,使该算法具备了较强的实用性。

(3)对于声环境的营造,应从管理与空间布局出发,通过优化人员活动的管理,减少次生噪音,对建筑空间的利用要进行优化,避免高噪声设备对人员的影响。

(4)对于室内空气品质,标准指标有待优化,需要根据美好生活的需求予以适度的更新。

图片来源

更大的新型宿主潜艇09852型“别尔哥罗德”号将在未来几年加入舰队,替代09786型BS-136“奥仑堡”号(“德尔塔”-Ⅲ改装)。

文中图片均由作者绘制。

参考文献

[1]绿色建筑评价标准:GB/T 50378-2006[S]. 北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2006.

[2]绿色建筑评价标识网. http://www.cngb.org.cn/

[3]丁勇,洪玲笑. 重庆地区绿色建筑实施现状与问题思考[J].暖通空调,2017, 47(6): 21-28.

[4]叶祖达,李宏军,宋凌. 中国绿色建筑技术经济成本效益分析[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2013(6):44-45.

[5]陈浮. 城市人居环境与满意度评价研究[J]. 城市规划,2000,24(7):25-27.

[6]徐磊青. 场所评价的理论和实践[D]. 上海:同济大学建筑与城市规划学院,1995:1-96.

[7]民用建筑室内热湿环境评价标准:GB/T50785-2012[S]. 北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2012.

[8]建筑照明设计标准: GB50034-2013[S]. 北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2013.

[9]民用建筑隔声设计规范:GB50118-2010[S]. 北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2010.

[10]室内空气质量标准:GB/T18883-2002[S]. 北京:中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,2002.

[11]建筑采光设计标准:GB50033-2013[S]. 北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2012.

[12]绿色建筑评价标准:GB/T50378-2014[S] 北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2014.

[13]室内空气中二氧化碳卫生标准:GB/T17094-1997[S]. 北京:中华人民共和国卫生部,1997.

[14]环境空气质量标准:GB3095-2012[S]. 北京:环境保护部,2012.

[15]民用建筑供暖、通风与空气调节设计规范:GB50736-2012[S].北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2012.

 
丁勇,罗迪,洪玲笑
《南方建筑》 2018年第02期
《南方建筑》2018年第02期文献

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