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養老建筑室內建筑環(huán)境的構建
摘要： 養老地產(chǎn)在我國是一項新興產(chǎn)業(yè)，作為該類(lèi)建筑中的一個(gè)重要組成部分――供暖、通風(fēng)與空氣調節工程，其設計合理與否，對于居住環(huán)境和老年人身體健康的影響至關(guān)重要。設計人員為了力求打造一個(gè)更為適合老年人居住的建筑環(huán)境，結合具體工程，做了較為細致的探討。文章對工程設計方案，包括采暖、空調方式，室內空氣質(zhì)量的控制，氣流組織，工程材料選擇，振動(dòng)噪聲控制，共五大方面，逐一作了介紹。
關(guān)鍵詞：養老建筑;室內空氣質(zhì)量;氣流組織;隔聲減振;建筑環(huán)境
引言
養老建筑以為老年人生活起居提供服務(wù)為主，老年人體質(zhì)相對較弱，抵抗力較差，尤其畏寒怕風(fēng)，對溫度變化反應敏感，所以對室內建筑環(huán)境和空氣質(zhì)量的要求比較高，另外對振動(dòng)、噪音影響的反應也比較敏感，容易睡眠不好，以上特點(diǎn)為傳統建筑所不具備的，也是傳統暖通空調系統所不能完全解決的。山東省北部某市，作為全國首批42個(gè)養老服務(wù)業(yè)綜合改革試點(diǎn)城市之一，設施建設方面，2014年將市社會(huì )養老服務(wù)中心作為重點(diǎn)工作之一加快推進(jìn)。該社會(huì )養老服務(wù)中心共由9個(gè)單體建筑及其附屬配套建、構筑物組成，包括接待大廳、綜合服務(wù)中心、醫療保健樓、辦公培訓樓、介助/介護休養樓、健康休養樓、后勤保障樓，共7種使用功能，9個(gè)樓座，總建筑面積49000平方米，最高建筑物9層，建筑高度31.9米。本工程中，設計人員結合上述老年人生理特點(diǎn)，力求打造一個(gè)適合老年人居住的建筑環(huán)境。
1、采暖、空調方式
該中心所采用的采暖、空調方式包括低溫熱水地面輻射供暖系統、冷暖型直流變頻多聯(lián)式中央空調系統。
這種選擇主要基于以下幾點(diǎn)考慮：①本工程中近九成的建筑采用了落地窗或玻璃幕墻，且側墻布置了床位和老年人居室配套設施，從而不具備設置散熱器的條件;②目前地板輻射采暖系統已經(jīng)普遍得到采用，技術(shù)比較成熟，工程造價(jià)可以控制在約50元/m2左右，與一般散熱器供暖系統相比增加的費用不高;③老年人腿腳不便，散熱器等突出物對其活動(dòng)不利，且地暖系統暖氣從腳下上升，符合老年人生理要求;④本工程冬季供暖熱源為城市集中供熱，供暖起止日期全市統一，但老年人相對更為畏寒，如果有條件的話(huà)最好能夠適當延長(cháng)供暖期，所以冷暖型中央空調系統在供暖前和停暖后可作為供暖系統的有效補充，使室內溫度的變化有一個(gè)較長(cháng)的緩沖期，有利于降低季節多發(fā)性老年疾病的發(fā)病率。
對于空調系統，建設單位也曾提出用房間空調器來(lái)解決，而設計人員堅持采用了中央空調系統。房間空調器多為壁掛式或落地柜機式，出風(fēng)口高度相對較低且參數固定，極其容易造成冷風(fēng)直吹人體的情況發(fā)生，增加老年人受涼感冒的幾率，而中央空調系統的氣流組織則好得多，相關(guān)參數可由設計人員適當掌握，室內風(fēng)速低且氣流均勻，盡量使得人員處在氣流回流區，大大提高了舒適度，也降低了發(fā)病率。相對于房間空調器來(lái)說(shuō)，直流變頻多聯(lián)式中央空調系統造價(jià)較高，但在整個(gè)建筑中所占比例較低，究竟采用何種形式影響甚微，作為養老服務(wù)業(yè)綜合改革試點(diǎn)城市的示范工程，其效果方面的利明顯大于造價(jià)方面的弊。
2、室內空氣質(zhì)量的控制
2.1 新風(fēng)
2.1.1 新風(fēng)的解決措施 室內空氣的新鮮度是室內空氣質(zhì)量的一個(gè)重要方面，其最直接的解決方式當然是勤開(kāi)窗通風(fēng)，但對于對外界環(huán)境變化抵抗力較弱的老年人來(lái)說(shuō)，這項措施并非隨時(shí)都合適。山東地處寒冷地區，寒冷季節，室內外溫差較大，冷風(fēng)侵入容易受涼，即使是在夏季，室內有空調系統在運行時(shí)，開(kāi)窗造成大量的冷量損失，且造成室內溫度波動(dòng)較大，無(wú)論是從節能還是運行效果來(lái)講，都算不上可取之舉，唯有在早晨和晚上適當時(shí)間，開(kāi)窗通風(fēng)才能達到令人滿(mǎn)意的效果，另外在過(guò)渡季節可以勤開(kāi)窗通風(fēng)。那么在上述之外的時(shí)間，要解決新風(fēng)問(wèn)題，唯有專(zhuān)門(mén)設置一套新風(fēng)系統，且這套系統的設置參數要有據可依。
2.1.2 新風(fēng)量指標的確定 對于居住建筑，目前的國家標準中無(wú)法查到其具體的新風(fēng)量指標，但國標《公共建筑節能設計標準》中有一系列的新風(fēng)量指標，其中包括旅游旅館建筑和旅店建筑等，旅游旅館建筑分為3星級、4星級、5星級3檔標準，旅店建筑分為1～3級和4級兩檔標準，其中3星級旅游旅館和1～3級旅店新風(fēng)量指標為30m3/h・p，4級旅店新風(fēng)量指標為20m3/h・p[1]，筆者認為該養老中心尚達不到3星級旅游旅館的標準，套用上述兩項新風(fēng)量指標的折中值較為合適，故將新風(fēng)量指標確定為25m3/h・p，另外還列有：辦公建筑，30m3/h・p;餐廳，20m3/h・p等等。由于均是為老年人生活提供服務(wù)，另外為便于計算和設備選型，統一按照25m3/h・p的標準選取。
2.1.3 新風(fēng)機組的選擇 《全國民用建筑設計技術(shù)措施》暖通空調・動(dòng)力分冊(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《技術(shù)措施》)介紹，當一般空調系統的新風(fēng)量大于或等于4000m3/h，且新風(fēng)、排風(fēng)之間的設計溫差大于8℃，宜設置熱回收裝置[2]。該市夏季空氣調節設計室外計算干球溫度34℃，供暖室外計算干球溫度為-7.6℃[3]，與夏季空調室內設計溫度26℃和冬季采暖室內設計溫度20℃之差為8℃和27.6℃，需設置排風(fēng)熱回收裝置。由于新風(fēng)冷熱負荷較大，設計人員選用了熱泵型熱回收新風(fēng)機組，其基本原理如圖1。
另外對于熱回收效率，《技術(shù)措施》要求熱回收裝置的性能系數[即COP，回收的熱量(kW)與附加的風(fēng)機、水泵等耗電量(kW)的比值]大于5。以該工程中出現幾率最高的HPR-D10XBN02型號的熱泵熱回收新風(fēng)機組為例，其技術(shù)參數如表1。
冬季，COP=13.95/(0.4+0.45+1.55)=5.81;夏季，COP=14.67/(0.4+0.45+.63)=5.92;COP值均符合《技術(shù)措施》的規定。
2.2 室內空氣的除塵和殺菌 人員密集及有較高空氣質(zhì)量要求的建筑，設置空氣凈化裝置有利于提高室內空氣質(zhì)量，防止病菌交叉污染。近年來(lái)，PM2.5細顆粒物污染問(wèn)題日益受到人們重視，空氣凈化裝置在大型公共建筑中被廣泛應用。養老建筑人員密度較高，且老年人體質(zhì)較弱，屬疾病易感人群，需特別注意室內空氣的除塵和殺菌問(wèn)題。
2.2.1 空氣凈化裝置類(lèi)型的確定 目前，工程常用的空氣凈化裝置有高壓靜電、光催化、吸附反應等三大類(lèi)。高壓靜電式空氣凈化裝置，對顆粒物凈化效率良好，對細菌有一定去除作用，對有機氣體污染物效果不明顯;光催化型空氣凈化裝置，對細菌等達到較好的凈化效果，但易受到顆粒物污染造成失效，所以最好有高壓靜電式空氣凈化裝置配合使用[3]。以上兩種空氣凈化裝置均有可能產(chǎn)生臭氧，設計選型時(shí)需特別注意產(chǎn)品有關(guān)臭氧指標的檢測報告。吸附反應型空氣凈化裝置，對有機氣體污染物效果最好，對顆粒物等也有一定效果[3]，由于本工程不涉及有機氣體污染問(wèn)題，故不適合本工程。鑒于以上特點(diǎn)，本工程選用了高壓靜電、光催化兩種空氣凈化裝置的組合。
2.2.2 空氣凈化裝置產(chǎn)品的選擇 管道型靜電電子空氣凈化機屬高壓靜電式空氣凈化裝置，是性能優(yōu)良的風(fēng)管型電子凈化器，處理風(fēng)量可根據管道風(fēng)量定制，模塊化組合，外形尺寸可按實(shí)際條件確定。在新風(fēng)吸入口處設置了管道型靜電電子空氣凈化機，以去除新風(fēng)中的細顆粒物，同時(shí)輔以光氫離子凈化裝置，以?xún)艋毦�。安全性方面，應有自�?dòng)斷電保護功能和可靠的接地。
實(shí)際工程中，有空氣凈化裝置達不到理想效果的情況出現，其中一個(gè)原因是系統設計風(fēng)速超過(guò)空氣凈化裝置的額定風(fēng)速，據有關(guān)資料介紹，該風(fēng)速應不超過(guò)2.5～3m/s，所以在安裝本裝置的風(fēng)管上，采取了局部放大風(fēng)管截面的處理措施，以杜絕裝置效果降低，處理方式如圖2。
據市場(chǎng)上出現的產(chǎn)品情況，提出了如下技術(shù)參數要求：凈化效率≥99%，除菌率≥99.9%，標配風(fēng)機聯(lián)動(dòng)、清洗提示、活性炭濾網(wǎng)、安裝法蘭及空氣質(zhì)量傳感器，風(fēng)阻<20Pa，工作噪聲<30dB(A)，配電參數為220V、50Hz。
光催化類(lèi)空氣凈化裝置選用了高能納米光氫離子空氣凈化器，安裝在風(fēng)管送風(fēng)式多聯(lián)機室內機的送風(fēng)口或者回風(fēng)口、天花嵌入機的新風(fēng)預留管道，為整體式緊湊結構，安裝維護較容易，微電腦加風(fēng)感應智能芯片控制。高能納米光氫離子空氣凈化技術(shù)的效率是單獨使用臭氧或紫外線(xiàn)光的幾百倍，具有在短時(shí)間內極速殺滅99%以上空氣中所含病菌的能力;分解全面，可以快速分解化學(xué)有害氣體及異味，沉降懸浮顆粒，殺死細菌、病毒、霉菌、等微生物污染物;安全性高，對環(huán)境無(wú)二次污染，對人體無(wú)毒副作用，在凈化過(guò)程中臭氧含量被嚴格控制在美國聯(lián)邦標準0.02ppm以下，凈化完成后凈化氣體被迅速還原成二氧化碳和水，無(wú)化學(xué)殘留物質(zhì);經(jīng)濟節能，無(wú)需更換耗材，大大降低了運行成本，并且能耗超低，每臺電子空氣凈化器的能耗僅相當于一盞小功率節能燈;內部靜音設計，無(wú)噪音，風(fēng)阻低。據市場(chǎng)上出現的產(chǎn)品，結合本工程實(shí)際情況，提出了如下技術(shù)參數要求：處理風(fēng)量300～1000m3/h，風(fēng)阻<6Pa，配電參數為220V、50Hz，功率4W。
3、氣流組織
3.1 風(fēng)口形式的選擇 根據建筑內部房間布局形式，新風(fēng)和空調送風(fēng)均采用了雙層可調百葉側送下回和散流器頂送頂回的送風(fēng)方式，布置方式如圖3所示。
對于散流器送風(fēng)，由于比重因素，工程中有送熱風(fēng)時(shí)送不到地面的情況出現，導致房間上熱下冷，正好與人體的生理需求相反，鑒于此種情況，設計人員選用了按鈕式方圓盤(pán)散流器風(fēng)口，通過(guò)按盤(pán)中央，可分上、中、下三段調節水平或垂直送風(fēng)。該風(fēng)口實(shí)驗工況如圖4所示。
3.2 新風(fēng)量的控制 本工程新風(fēng)系統為同樓層共用一套系統，每個(gè)房間新風(fēng)量根據房間人數確定，所以新風(fēng)系統的風(fēng)量平衡非常重要，設計人員選用了定風(fēng)量閥，安裝在每個(gè)新風(fēng)支管和排風(fēng)支管上，以保證為每個(gè)房間送入預期的新風(fēng)量和保持房間壓力平衡。定風(fēng)量閥由帶風(fēng)量設定和壓力補償機構的控制單元組成，風(fēng)量控制精度較高，相對于閥體額定風(fēng)量，可達≤±10%，風(fēng)量調節比>5：1，可多檔細調，且帶有機械式自動(dòng)補償功能。
4、工程材料選擇
材料選擇方面，在遵守現行相關(guān)規范的基礎上，積極推行節能環(huán)保的新型材料，如新風(fēng)系統的送排風(fēng)管道和空調送風(fēng)管道，選用了纖維增強鎂質(zhì)風(fēng)管，這種風(fēng)管為板材供應式，現場(chǎng)專(zhuān)用膠粘劑粘接組裝，其板材和專(zhuān)用膠粘劑均為A類(lèi)環(huán)保材料，不生銹，不發(fā)霉，不積塵，不繁殖細菌、真菌，無(wú)粉塵及纖維，不產(chǎn)生粒狀、氣狀污染物及生物性氣膠，能提高室內空氣品質(zhì);導熱系數低，板材生產(chǎn)直接復合了保溫材料，不需要二次保溫;漏風(fēng)率為1%，是鐵皮風(fēng)管的1/10，且表面光滑平整，風(fēng)阻小，減少摩擦能耗，是替代無(wú)機玻璃鋼風(fēng)管和鍍鋅鐵皮風(fēng)管的新一代環(huán)保節能型風(fēng)管。施工方面，不需要大型設備，現場(chǎng)切割制作，調整靈活，由于無(wú)二次保溫，還可有效節省施工周期。
5、振動(dòng)、噪聲控制
該類(lèi)工程中，屬暖通空調范疇的振動(dòng)設備主要是有：安裝在屋面上空調室外主機、部分容量較大的空調室內機及吊頂式熱泵型新風(fēng)換氣機組。設備振動(dòng)通常會(huì )帶來(lái)如下危害：振動(dòng)會(huì )直接影響設備的使用壽命，甚至受到破壞;干擾居民的正常生活，甚至引起人體的功能器官疾病;振動(dòng)長(cháng)期施與建筑物，會(huì )使得建筑物的某些結構受到破壞。另外，國家標準《聲環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3096-2008)中也有明確規定，1類(lèi)聲環(huán)境功能區(指以居住、醫療衛生、科研設計、文化教育、行政辦公為主要功能，需要保持安靜的區域)環(huán)境噪聲限制為，晝間55dB(A)，夜間45dB(A)，所以應對該工程中出現的振動(dòng)設備進(jìn)行隔聲、降噪處理。
對于空調室外主機，選用了FSA型頂升式低頻彈簧減振器，該減振器由殼體、彈簧、高效橡膠墊組成，采用低自然頻率值設計，防振效果好，并經(jīng)防腐及烤漆處理，殼體采用防銹噴塑工藝處理，底部有防滑及防側傾螺栓設計，彈簧全部選用65Mn或62Si2Mn，橡膠組件均使用優(yōu)良橡膠，安全性高，安裝簡(jiǎn)單;對于空調室內機和吊頂式熱泵型新風(fēng)換氣機組，選用了ASH型雙阻尼彈簧減振器，其組成與FSA型頂升式低頻彈簧減振器相似，只是結構形式上適用于吊式安裝，其固有頻率低，隔振效果好，荷載范圍寬，能有效降低動(dòng)力設備的振動(dòng)向樓板、墻體等結構上的傳遞。
以工程中出現的GMV-Pd600W/Na型空調室外主機為例，計算隔振率：①機組凈重560kg，壓縮機轉速2950r/min。②運行重量一般乘以1.3，則為560×1.3=728kg，根據設備的尺寸，選用8個(gè)支撐點(diǎn)，則每個(gè)支撐點(diǎn)重量：728/8=91kg，此重量作為選擇減震器型號的參數之一。③FSA型頂升式低頻彈簧減振器的自振頻率為2.23-2.88Hz，空調主機振動(dòng)頻率為2950/60=49.17Hz。④傳導率=1/[(振動(dòng)頻率/自振頻率)2-1]=1/[(49.17/2.5)2-1]=0.26%。⑤隔振率=100%-0.26%=99.74%。
單獨從理論數據方面看，所選隔振器效果良好。
6、結論
通過(guò)本工程的設計方案，從理論角度來(lái)說(shuō)，養老建筑中的多數問(wèn)題得到了解決，但具體運行效果，還需經(jīng)過(guò)一段運營(yíng)期后實(shí)踐驗證，但也還存在一系列問(wèn)題以待研究：
�、賹τ诙嗦�(lián)機中央空調配地板輻射采暖的組合方式，其它類(lèi)型建筑中多有應用的先例，冬夏舒適度均較好，但該方式存在重復投資問(wèn)題，期待從業(yè)人員能夠提出更好的解決方案;②新風(fēng)系統采用了熱回收式新風(fēng)機組，未采用全新風(fēng)式空調機組，以免能量浪費，同時(shí)也符合國家相關(guān)節能標準的要求，但有相關(guān)人員提出熱回收機組存在新、回風(fēng)混合的可能性，有可能造成交叉感染，筆者認為只要所采購設備質(zhì)量合格，可杜絕這種可能性;③振動(dòng)、噪聲控制，計算方法偏于安全，其結果需要在工程建成后進(jìn)行實(shí)測驗證。另外，養老地產(chǎn)作為我國的一項新興產(chǎn)業(yè)，其工程技術(shù)方面，系統化的文獻資料尚不多見(jiàn)，期待從業(yè)人員進(jìn)行更加深入的研究。
參考文獻：
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