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应对流行性疫病的环境理念与建筑策略漫谈之机电篇
发布者:本站 发布时间:2020-04-16

 

来源:中规院北京规划设计公司

 

以下文章来源于中规院北京规划设计公司,作者建筑设计所。

疫情来袭,带给各行各业巨大的考验,同样也是对建筑设计行业的一场检验和考试。在这场考试中,建筑机电设计行业不仅要关注当下如何应对疫情,夜也应从现在开始就“亡羊补牢”、“未雨绸缪”,对后疫情时代的建筑机电设计设计进行反思,如何设计出更加健康、更加安全的建筑,争取交出一份合格的答卷。

 

 01 
 通风空调

 管理运维 

◆ 运行标准有待完善

在“SARS”疫情过去17年后的今天,我们对若干公共建筑物业管理人员进行了访谈调查,绝大多数受访者缺乏“抗疫”等应急时期建筑通风空调系统管理运行的常识和经验。

“应该开空调送新风还是开门窗自然通风?”“什么形式的空调系统可以运行?”“有疫病传播隐患的空调系统,关停后如何保证室内环境温度?”面对这样的问题,相信很多人也都无所适从。现行的《空调通风系统运行管理标准》(GB50365-2019)虽然有“应急管理措施”等内容,但偏于笼统,缺乏实操性。为此疫情期间各部门纷纷紧急出台相关运行指导意见,但其中不乏矛盾之处。因此,笔者建议应由国家权威部门牵头,研究完善制订统一、全面、适用的建筑通风空调系统运行标准。

◆ 应急预案普遍缺位

在疫病爆发的特殊时期,室外新鲜空气应能及时、有效地对室内空气进行置换和更新,所以“抗疫”期间出台的通风空调系统运行指导意见大都要求系统转换至全新风运行模式,关闭回风。然而,部分系统限于自身特点,很难做到有效转换,举一个典型的例子:全空气空调系统的一次回风单风机系统,当关闭回风、全新风运行时,送入室内的新风风量大大提高,却没有相对应的排出渠道,置换空气效果也会相应打折扣。该情况下,部分指导意见建议间歇性开启消防用排烟风机来代替回风系统,但由于排烟风机的风量通常都很大,与新风量很难做到准确匹配,而且排烟风机运行的噪音很大,只能作为权宜之计。因此,通风空调系统设计应做好应急预案,如考虑设置备用通风设备,或预留应急通风设备安装可能。

 设计改造 

◆ 自然通风应予重视

科学合理地组织建筑自然通风,在疫病防控、健康节能等方面的作用至关重要,相关专业规范对此也有具体规定。现实中,忽视甚至无视自然通风需求的建筑比比皆是:为了造型简洁干净,可开启窗户少到可怜,或是完全取消可开启窗扇,用机械通风替代自然通风……而当疫情肆虐时,这样的建筑就有可能变成病毒滋生和传播的温床。因此,笔者建议从建筑设计之初,就应充分考虑组织自然通风,尽量保证建筑内各房间的自然通风条件;对于无法避免的“暗房间”,应强制机械通风,并对其使用功能做严格限定。

走廊、楼梯间、电梯厅等人流相对密集的公共区域,其通风问题也应引起重视。按照惯常的思路,这些区域的专业设计重点都放在了消防排烟送风方面,自然通风条件往往让位于其他因素,由此形成的“暗走廊”、“暗楼梯间”、“暗电梯厅”,空气无法流通更新,使之成为潜在的病毒细菌积聚空间。笔者建议,应尽量保证走廊、楼梯间、电梯厅等公共区域的自然通风条件,如无法实现时,应考虑设置机械通风。

◆ 设计细节不能忽视

建筑通风空调系统设计中的细节,往往决定了室内空气质量的优劣,笔者认为,以下几个方面应予以特别注意:

气流组织设计时,应合理选择送回风方式,细化送排风口的位置、数量、风量,避免在送排风口出现短路、或房间局部空间出现涡流,造成换气效果不佳、病菌聚积的问题。

合理设计新风取风方式,不建议采用竖井集中取风,各层空调系统原则上应分别直接自室外进新风,同时严格规范新风口设置位置,避免造成新风污染。对集中竖井排风,应充分考虑各排放系统之间的相互干扰,优化竖井构造、合理设置单向阀门等消除竖向风井排风常见的串味、串烟问题。

新风集中取风方式                     每层自室外分别取新风方式

出于节能的考虑,集中空调系统一般会设置热回收装置,利用回风来预加热(或预冷却)室外进来的新风。然而,如热回收装置存在回风和新风交叉污染的可能,疫病发生时期就必需停用热回收装置,这时如未考虑设置旁通管道,空调系统就会因为无法转换运行而完全停摆。因此,笔者建议,通风空调系统设计时应优先选用新风、排风无交叉污染可能性的热回收系统,同时做好旁通管道设计,保证特殊时期的转换运行。

疫病发生期间,关闭热回收装置和回风,室外新风通过旁通管道避免与排风的交叉污染

通风空调系统日常运行需要定期进行必要的维护维修,但实际情况却是很多工程由于设计、施工等原因,缺乏必要的作业空间,导致设备及管道的维护维修非常困难,更无法满足日常清洗消毒的作业条件。笔者建议,在今后设计中应强化对维护要求的设计考虑,预留空间、预留条件,保证能快速有效地对设备管道进行维护保养、清洗消毒。

◆ 重视卫生间排风

公共卫生间是人流相对密集的场所,为避免污染物聚集,卫生间的排风承担着非常重要的作用,为此排风设施除应满足现行规范规定的10~15h-1的高频换气次数之外,同时还应保持卫生间室内空间的相对负压,以免污浊空气外泄。但据笔者平时的观察,相当数量的通风方案不分具体情况简单采用换气频次下限,同时又忽略了必要的补风措施,往往造成实际排风效果很差,卫生间异味外溢。不仅影响日常使用效果,同时也为病菌的传播埋下隐患。

因此,在公共卫生间的通风设计时,除应按换气要求核算排风量外,还应结合建筑密闭性、空调系统形式等具体因素综合考虑送、排风量的平衡,合理确定排风量,选择顺畅的排风效果。

◆ 厨卫串味问题应对措施

多、高层住宅卫生间、厨房的通风、排烟大多通过竖向风道实现,也就是说,每家每户的卫生间排气扇和厨房的油烟机都接到一个共用的垂直管道上,相信大家或多或少都遇到过风道串味、串烟的烦恼;更为重要的是,这样的竖向风道也随之成为病菌的潜在传染通道。为解决这个问题,业界从风道材料、构造等方面尝试了各种改进措施,但受限于加工水平、施工工艺等现实因素,效果并不理想。

可以考虑在卫生间排风扇、厨房排烟机连接风道处设置高品质止回阀,或改为设置密闭性能良好的电动风阀,与排气扇、排烟机同时启闭,从而有效避免风道串味、串烟现象。

高品质止回阀运行状态                                                                  电动密闭阀

另外,也可以考虑取消竖向风道,将各户卫生间排风、厨房排烟管道均独立同层直接排到室外,自然也就彻底杜绝了病菌通过风道转播的可能性。

竖向风道排风与同层室外直排构造对比

◆ 推行住宅新风系统

住宅通风大多为开窗自然通风,但当雾霾、沙尘暴发生时,或者冬季室外温度较低时,就不宜再开窗通风,这时当卫生间排风、厨房排烟时,由于现代住宅的门窗密闭性能很好,无法得到室外空气的及时补充,导致排风、排烟效果大打折扣,甚至还会造成排水管道水封的破坏,排水管中的废气被倒抽出来,污染室内空气。

住宅新风系统示意图

◆ 既有建筑安全隐患

根据笔者的观察,既有建筑通风空调系统存在的以下问题,也是疫病产生和传播的安全隐患。

现实中,不同使用性质房间隔绝墙不到顶的做法,往往出于美观需求,或是采光、通风、排烟需要,甚至有的则是因为施工不到位所致。无论出于什么样的原因,疫情爆发时这些相通的房间病菌极易传播扩散。因此,应加强应急管理,对于重要功能房间的隔墙进行改造,使之有效封闭,同时改造相应的空调通风系统。

加强通风系统的定期巡查,排查各种管道的安装连接密封情况,以及穿墙、穿楼板的孔洞密封情况,排查各种阀门的可靠开启、关闭密实情况,及时发现、根除安全隐患。

加强通风空调系统的定期巡查,确保正常的运行状况,对于室内空气质量达不到设计要求的问题,如卫生间排气不畅、通风换气效果不佳等,应及时发现、解决。

加强对现有系统的维护作业空间的改造升级,提供有效的清洁消毒作业条件。

 

02
给水排水

 给水系统 

◆ 水质在线监测

生活饮用水与公共卫生安全关系密切,一旦水质受到污染,又不能得到及时发现,后果不堪设想。因此,笔者建议应在建筑物二次加压供水系统中增加对常规水质指标的在线监测系统,将监测数据实时反馈至物业管理平台,及时发现用水末端的安全隐患,保障供水安全。

◆ 排水管道水封

完整、有效的水封可以隔绝排水管道与建筑室内空气的连通,保障室内环境不被排水管道内病菌及废气污染。当水封被破坏时,排水管道中的污浊气体和有害病菌就会进入建筑室内,危害公共卫生安全。

2003年“非典”期间,香港淘大花园就是一个病菌通过排水管道传播的典型例子,因为排水管道的水封干涸,导致SARS病毒通过排水管道在住户之间肆意传播。

淘大花园SARS病菌通过排水管道传播示意图

按现行专业规范要求,水封有效深度不得小于50mm,严禁采用机械活瓣等装置代替水封。此处,笔者认为,在实际设计中还应注意以下几点:

住宅卫生间的地漏常因较少使用,设置的水封逐渐蒸发变浅,甚至干涸,隔绝作用随之失效。就解决办法而言,除了加强宣传提醒、定期补水外,也可考虑采用自带水封的多通道地漏,或采用洗脸盆等卫生器具与地漏共用存水弯的构造措施,利用经常使用的卫生器具给地漏水封补水,从而保证水封的有效深度。

可利用卫生器具排水自动水封补水

值得注意的是,排水设计中应注明地漏和卫生器具是否自带水封,避免施工中重复安装水封形成双水封,双水封会形成气塞,造成气阻现象,引发排水不畅、噪声异响,甚至水封破坏等现象。

无自带水封蹲便器应设返水弯

自带水封蹲便器不应设返水管

无自带水封的卫生器具和地漏,以及设备、排水沟的排水口,在与污、废水管道连接时,必须设置存水弯水封。

室内生活废水排水沟与室外污水管到连接处应设水封装置,避免室外污水管道中有害、有毒气体通过排水沟窜入室内,污染室内环境。

◆ 合理布局地漏

地漏作用主要用于排出地面积水,但由于某些房间或区域的地漏使用频次较低,导致地漏水封的蒸发干涸,致使排水管道内的病菌和废气污染室内环境。因此,应综合考虑实际排水特点,合理确定地漏设置的位置。

对于地面排水需求较少的房间或区域,不宜设置地漏,如住宅厨房、住宅卫生间干区的洗手盆处等;另外,对于平时没有地面排水需求,在特殊情况下(如设备检修)才需要排水的房间或区域(如管道井、热量表间等),应设置密封地漏,在使用时打开,使用后应及时关闭。

◆ 同层排水系统

为防止排水管道变成病菌扩散转播的潜在隐患,除上述采取的必要措施外,建议住宅卫生间提倡采用同层排水系统,且优先选用不降板同层排水,避免因排水管道泄漏而造成的跨层污染。此外,排水立管也可设置在户外专用管井内,彻底与户内空间隔离。

同层排水示意图   隔层排水示意图

 改造措施 

对于既有建筑的给排水系统中存在的公共安全卫生隐患,在条件允许的情况下进行相应的升级改造。

为避免肢体接触造成的疫病交叉感染,公共场所的卫生洁具应相应改造升级:洗手盆采用感应式水嘴,小便器采用感应式冲洗阀,蹲(坐)大便器采用感应式或脚踏式冲洗阀,坐便器配置一次性坐垫纸等。

对既有建筑物给排水立管穿楼板处缝隙封堵情况进行排查,对于未做封堵或封堵破坏处进行改造,套管与管道之间的缝隙用密封材料填实堵死,排水立管周围应设高出楼板面设计标高20毫米的阻水圈,防止上下楼层因污水渗漏造成的疫病传播。

对既有建筑物给排水管道及接口进行定期巡查,对渗漏点应及时封堵或更换。老旧建筑物内的排水管材一般采用刚性承插接口的普通铸铁排水管,管道接口及检查口处容易生锈并渗漏,应考虑更换满足现行专业规范要求的优质排水管材。对既有建筑物排水系统伸顶通气管进行定期巡查,保证通气管畅通;对伸顶通气管与周边门窗距离不符合规范要求的,以及设置位置受季节风向影响的,应进行相应改造。

对既有建筑物排水系统水封状况进行排查,对于排水支管没有水封或水封构造有损坏的,应及时改造更换排水管件或卫生器具;对于没有水封或水封构造有损坏的地漏,应改造更换为带水封的地漏;设有地漏但使用频次较低的房间或位置,应改造更换为密封地漏。

老旧建筑物内的水表多采用机械式水表,需要专职人员入户查表收费,增加了交叉感染疾病的风险,建议改造更换为远传智能水表,方便用户缴费和物业日常管理。

 

03
建筑电气

◆ 完善应急广播系统

按照我国现行的专业规范,民用建筑的应急广播系统主要是协助紧急情况下人员疏散引导,通常只有设置火灾报警系统的高层建筑或大型公共建筑才配备应急广播系统。在疫病或突发事件发生时,因为应急广播系统的缺位,住宅小区及一般公建的物业管理人员无法及时、有效地将重要信息通知到位。

紧急情况下,广播是最便捷、最高效的信息传播途径,建议现有住宅小区及公共建筑增设应急广播系统,新建建筑均应针对疫病、灾害等危害公共安全的突发事件合理设置应急广播系统。此外,应急广播系统可考虑与公共广播系统合用。

◆ 出入口智能化管理

大多数住宅小区及公共建筑的出入口,通常不会设置“人脸识别+红外测温”系统,疫情防控时需要投入大量人力和物力进行身份登记和体温测量,造成无谓的交叉感染。

因此,笔者建议,现有及新建住宅小区及公共建筑主要出入口应加装“人脸识别+红外测温”系统,该系统必要时可与相关职能部门数据联网,依靠大数据技术实现对疫情的系统分析、精准定位和趋势预警,还可以筛查识别人员发热情况及活动轨迹。

◆ 无接触场景应用

电梯按键、门把手和照明开关等高频次接触的部位,都是病菌传播的潜在途径。因此,笔者建议,既有建筑应进行刷卡、声控等非接触式控制模式的技术升级和改造应用,尽量减少不必要的直接接触。新建建筑应加大智能化技术应用力度,通过人脸移动识别、物联网等技术的应用和智能化控制运维平台的建立,有效阻断病菌的传播路径。

◆ 住宅智能化卡表

“全民抗疫”期间,大家居家隔离经常会遇到不得不外出购买电费、燃气费的情况;另外,许多住宅小区至今还是自来水公司人员上门查表开单的原始方式,不仅给居民的日常生活带来了不便,也不利于疫情防控效果。

笔者建议,加快老旧小区“多表合一”信息采集系统改造工作,实现电表、水表、燃气表数据集中采集。用户通过相关软件注册登录后,可以实时查看水电气用量、一键缴费,并实现远程断电及开关阀门。

◆ 空气质量监测系统

公共建筑是人员相对密集、人流相对的空间频繁的场所,可以考虑在公共建筑的典型区域加装空气质量监测系统,并与通风设备实时联动,当空气质量低于特定水平或突发危及公共卫生安全的紧急事件时,系统将自动开启通风系统,同时第一时间示警。

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