海南地区气候条件下健康建筑设计关键要点分析.pdf

017236|2023|11建筑学摘要：近年来，随着经济水平发展和建筑技术的进步，人们越来越重视身心健康，加之城镇化进程不断加快和“健康中国”战略的提出，使得健康建筑被广为接受并成为城乡建设领域下一个重要的发展方向。然而，目前我国海南地区健康建筑的发展较为缓慢，技术标准体系有待进一步完善。文章基于海南地区高温、高湿和高太阳辐射的气候特点，对健康建筑标准进行分析，归纳了设计重点的同时，提出了对应的技术措施，为海南地区的相关技术标准体系建设和项目实践提供借鉴与参考。Abstract：In recent years,with the development of economy and building technology,people are paying more attention to physical and mental health.In addition,with the urbanization process accelerating and the Healthy China strategy being proposed,healthy buildings have been widely accepted and become the next important development direction in the field of urban and rural construction.However,at present,the development of healthy buildings in Hainan area is relatively slow,and the technical standard system needs to be further improved.Based on the climate characteristics of high temperature,high humidity and high solar radiation in Hainan Province,this paper analyzed the standards for healthy buildings,summarized the key points of design and put forward corresponding technical measures for providing reference for the construction of relevant technical standard system and project practice in Hainan area.关键词：海南省；健康建筑；设计要点；技术措施Keywords：Hainan Province；healthy building；design points；technical measures文吕宬熺中国建筑科学研究院有限公司工程师硕 士肖云旭海南省住房和城乡建设厅勘察设计与科技处一级主任科员硕 士胡家僖中国建筑科学研究院有限公司高级建筑师博 士（通讯作者）张蕊中国建筑科学研究院有限公司副研究员硕 士许鹏鹏中国建筑科学研究院有限公司工程师硕 士DOI：10.19875/ki.jzywh.2023.11.005引言2016 年 10 月 25 日，中共中央、国务院根据党的十八届五中全会战略部署印发了“健康中国 2030”规划纲要，明确了推进健康中国建设的目标1，包括健康服务与保障、健康环境、健康产业、健康生活和健康水平等方面的内容，将健康中国上升到国家战略层面2。2017年10月，党的十九大报告指出，我国当前社会所存在的主要矛盾已为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾3。2022 年 10 月，习近平总书记在二十大报告中进一步强调了推进健康中国建设，并提出了把保障人民健康放在优先发展的战略位置、完善人民健康促进政策、重视心理健康和精神卫生、深入开展健康中国行动和爱国卫生运动以及倡导文明健康生活方式等要点。从以上内容可以看出，随着我国经济水平的不断发展，国家对于人民的生活与健康有了更高的关注度。建筑是人们生活的重要场所，相关研究表明，人在建筑内进行休息、工作、学习和娱乐等活动的时间约占一生的 80%以上1，因而建筑与人的生活质量有着密不可分的联系，其健康性能直接影响着使用者的身心健康4。同时，建筑也是健康中国建设指标体系中的重要部分和影响因素，其涵盖规划和设计、建设的环境、人文、产品、服务与保障、生活引导以及健康相关产业的发展都与之关系密切5。由此可见，改善建筑健康性能是落实国家政策以及实现人民美好生活的愿望的重要保障。健康建筑是在满足建筑功能的基础上，提供更加健康的环境、设施和服务，促进使用者的生理健康、心理健康和社会健康，实现健康性能提升的建筑6。理念的落实离不开标准的指导作用，2017 年，我国首部健康建筑评价标准（T/ASC 02-2016）发布并实施，使我国建筑领域有了新的发展方向7。截至 2022 年 4 月 30 日，我国已有 1861 个项目获得健康建筑标识认证，总建筑面积约为 2630hm2。然而，目前我国海南地区却鲜有项目获得标识认证，基于该情况，本文分析了我国海南地区的相关背景与地理气候特征，结合健康建筑标准，对于设计要点进行探讨，最后归纳了可采用的技术措施，以期为健康建筑在海南省的发展与建设提供借鉴。1 海南地区健康建筑政策背景海南省是我国唯一完全处于热带地区的省份，即处于南北回归线之间，位于赤道两侧南北纬 23 26的区域。自 2017 年中共海南省委和海南省人民政府在印发的“健康海南 2030”规划纲要中提出将健康城市和健康村镇作为推进健康海南建设的抓手以来，城乡建设领域便出台了一系列相关政策，诸如：2020 年 12 月，海南省住房和城乡建设厅等部门联合印发了海南省绿色建筑创建行动实施方案，当中将提高住宅健康性能，推广居住健康建筑和健康社区以及实现居住社区健康性能提升列为了重点任务；2021 年 6 月，由海南省住房和城乡建设厅出台Analysis of Key Points in Healthy Building Design under the Climatic Condition of Hainan Region海南地区气候条件下健康建筑设计关键要点分析基金项目：海南省城乡建设领域碳达峰碳中和的目标、策略和技术路径研究（海南省住建厅课题）018的海南省绿色建筑（装配式建筑）“十四五”规划（20212025）中的重点任务同样包括提升绿色住宅健康性能，强化绿色健康技术应用，完善且实施住宅相关标准。以上文件的出台表明了海南省对于建筑健康性能提升的重视，但是，目前海南省地方建筑工程标准体系主要集中于绿色建筑及建筑节能，并无健康建筑的相关地方标准或导则，因此在健康海南的背景下，基于国家标准，结合地方特点，探索海南地区健康建筑的设计要点，对完善地方标准体系和落实政策要求具有重大的现实意义。2 海南地区气候特征及带来的健康隐患按 照 民 用 建 筑 热 工 设 计 规 范（GB50176-2016）8的说明，海南省属于夏热冬暖南区，为热带海洋性季风气候，长夏无冬，夏季炎热潮湿，降雨偏多，气温年较差和日较差较小。图 1、图 2 为海南省近五年累年各月平均温度和平均相对湿度，可以看出，海南省年平均气温在 24.97左右，全岛最热时段在 67 月份，年平均相对湿度在 81.33%左右。此外，海南省降水总量多，年降雨量在961 2439mm 之间，太阳辐射强度大，太阳总辐射量为 4600 5800MJ/m2a，日照时数为17802600h/a，日平均日照在5h以上。因此，海南省的气候特点可归纳为高温、高湿和高太阳辐射。海南省的气候条件使得当地居民的健康面临一系列的挑战。具体而言，太阳辐射中的长波紫外线（UVA，320 290nm）会诱发皮肤出现光老化，中波紫外线（UVB，200 290nm）可导致表皮层及真皮浅层的病变，并引发 DNA 损伤从而产生日晒红斑、免疫抑制及皮肤癌9，而由于常年处于高太阳辐射的环境，海南省当地皮肤病患者人数呈现逐年递增的趋势。同时，每年 12月和 1 月的“回南天”也会使得空气湿度接近饱和，而人长时间生活在高湿环境中容易得风湿骨病，且围护结构内表面也会因为高湿环境出现凝结问题，从而导致霉菌和螨虫的滋生，进而增大患过敏性鼻炎和哮喘等疾病的风险。另外，高温还易致身体缺水，从而引起尿液浓缩，使得矿物质变成细小坚硬的沉淀物，进而形成结石。因此，减少气候对于建筑使用者的负面影响是海南地区健康建筑建设和推广需重点关注的内容。3 标准相关要求分析气候对建筑影响的结果主要呈现在室内环境品质上，当建筑使用者置身于建筑空间内时，建筑室内环境直接影响到使用者的生理方面10，因而与建筑的健康性能存在很强的关联。建筑室内环境可从物理特性进行定义，包括室内空气质量、热湿环境、光环境和声环境11，结合前文对于海南省气候状况的归纳，可以看出高温、高湿和高太阳辐射的特点与热湿环境的关联度最高。目前，我国已对健康建筑评价标准（T/ASC 02-2016）进行了修订，新一版的健康建筑评价标准（T/ASC 02-2021）12于 2021 年11 月 1 日起开始实施，热湿环境为其中的重要指标。通过对健康建筑评价标准（T/ASC 02-2021）相关条文进行梳理（图 3），可以发现健康建筑中相关的条文为 4.2.4 围护结构防霉菌、6.1.7 围护结构外表面温度、6.2.11 人工冷热源和 6.2.12 非人工冷热源热湿环境满足相关要求，其中包括采用自然通风和遮阳等措施，另外还有6.2.13 控制室内相对湿度以及 6.2.14 特殊空间热舒适保障措施（表 1）。因而在建筑设计层面，海南地区健康建筑的设计重点可归纳为隔热、防潮和通风，旨在提供舒适的室内热环境。4 技术措施建议4.1 建筑规划布局海南地区的健康建筑在规划布局方面，重点应考虑的是避免在夏季出现局部的涡旋死角，从而影响自然通风13。可采用的布局方式有行列式、图 1海南省近 5 年累年各月平均温度（）（图片来源：作者自绘）图 2海南省近 5 年累年各月平均相对湿度（%）（图片来源：作者自绘）图 4场地要素遮阳示意图（图片来源：参考文献 15）图 3海南地区健康建筑设计要点梳理逻辑（图片来源：作者自绘）019236|2023|11建筑学参考文献：1吴向阳,陈兰,张瑜容.从中美健康建筑评价标准的比较看建筑设计的趋势J.建筑科学,2018,34(04):98-104+109.2杨娇,张群,成辉,等.美国WELL建筑标准与中国健康建筑评价标准比较分析J.建筑科学,2018,34(08):112-117+155.3王文蒨.健康建筑理念在某住宅小区建筑设计中的应用J.中外建筑,2019(05):195-197.4王清勤,孟冲,李国柱.健康建筑的发展需求与展望J.暖通空调,2017,47(07):32-35.5孟冲.健康建筑分论坛专家演讲国内健康建筑的评价和认证J.建设科技,2017(02):60-62.6王清勤,邓月超,李国柱,等.我国健康建筑发展的现状与展望J.科学通报,2020,65(04):246-255.7中国建筑科学研究院.健康建筑评价标准：T/ASC 02-2016S.北京:中国建筑工业出版社,2017.8中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑热工设计规范：GB50176-2016S.北京:中国建筑工业出版社,2016.9李红艳,李德冠.太阳辐射对皮肤损伤及其损伤机制的研究进展J.国际放射医学核医学杂志,2019,43(06):561-568.10范征宇.地域气候适应型绿色公共建筑设计技术体系M.西安建筑科技大学,中国建筑设计研究院有限公司,等.北京:中国建筑工业出版社,2021.11王焯瑶,钱振澜,王竹,等.健康建筑评价标准比较分析与认知框架J.西部人居环境学刊,2020,35(06):32-39.12中国建筑科学研究院.健康建筑评价标准：T/ASC 02-2021S.北京:中国建筑工业出版社,2021.13尹波,许杰峰.海南地区建筑节能重点技术与工程应用M.上海:同济大学出版社,2015.14袁幸.夏热冬暖地区建筑节能设计原理和技术措施M.北京:中国建筑工业出版社,2010.15倪阳.适应夏热冬暖气候的绿色公共建筑设计导则M.华南理工大学建筑设计研究院有限公司,中国建筑设计研究院有限公司,华南理工大学.北京:中国建筑工业出版社,2021.围合式、点群式以及结合地形特点的自由式，以形成通风廊道效应。若采用围合式布局时，应进行开口设计，为内院空间引入足够的风量。此外，建筑朝向的选择也是创造良好自然通风条件的重要因素，海南地区建筑最佳朝向为南，南偏东 10，适宜朝向为南偏东 10 20或南偏西 10，不宜朝向为西向14。同时，还需考虑通过不同形体的布置以及相对位置关系，以达到增加迎风面积，促进通风散热的效果。4.2 建筑形体海南地区健康建筑的形体设计应考虑与场地要素结合，利用场地要素形成的阴影区域布置建筑形体，运用植被、场地高差和既有构筑物等为建筑提供遮阳（图 4），以降低平均得热系数和建筑空间得热。考虑到海南的地方特色，还可采用设置倾斜或悬挑的建筑体量，为建筑自身以及周边场地提供遮阳。4.3 建筑空间组织在空间的组织上面，海南地区健康建筑应优先将主要功能房间布置在较佳的朝向方位，可改善自然通风条件下的热环境，并且满足采光系数的要求。同时，海南地区着重需要考虑空间布局能够保持内部气路通畅，可采用开敞式布局，灵活处理隔墙密度，减少建筑空间内部通风方向上的障碍，有利于提高室内平均风速，增强建筑通风散热效果（图 5）。海南地区健康建筑可考虑与庭院进行结合，弱化围合度的同时，也提高了通风散热率。由于高辐射的气候特征，也可以考虑将外廊、阳台、门厅等人员停留较少因而对温度没有严格要求的空间设置为过渡空间，减少主要使用空间与室外的直接接触面，降低太阳辐射对主要使用空间的影响。此外，空间的尺度也是影响室内热湿环境的关键要素，应合理地控制进深，以保证良好的室内自然采光和通风条件。4.4 建筑外遮阳除了保证外围护结构有良好的热工性能外，外遮阳是海南地区建筑防热的常用手段，可减少建筑空间得热，改善室内热环境，提高使用者的舒适度。海南地区建筑南向窗户宜设置水平式遮阳系统，东西向窗户宜设置垂直式遮阳系统，其他朝向的窗户可设置综合式遮阳系统。在材料方面，选用质轻且坚固耐用的材料作为遮阳构件，同时考虑遮阳构件的热工性能。色彩以浅色为佳，可减少对太阳辐射热的吸收，但宜选择表面粗糙的材料，以避免太阳反射产生的眩光。活动式外遮阳可改变百叶窗或叶片的角度，以满足室内空间不同时段的使用需求，使建筑免受太阳辐射，从而优化室内热湿环境。控制关键在于面积比例，通常不宜低于外窗透明部分比例的 25%，高于 50%最佳。常用的形式主要有遮阳篷、卷帘、垂帘、活动百叶。其中，活动百叶最为节能，东西向外窗宜设置活动外遮阳。遮阳篷具有可折叠、可伸缩的结构，可安装在水平或倾斜平面上，最高可以达90，有利于室内的通风。此外，建筑上设置遮阳层，可进一步降低建筑空间得热，为建筑屋面及立面提供遮阳效果，但应注意与建筑造型相结合，且优先考虑在朝向欠佳的立面及屋面设置遮阳层（图 6）。结语目前，海南地区健康建筑整体还处于起步阶段，但随着国家和地方政策的不断推动，加之高品质生活和健康环境需求激增的背景，对于建筑健康性能提升的需求势必会不断上升。本文结合海南省的气候特点，基于健康建筑评价标准（T/ASC 02-2021），归纳了海南地区健康建筑设计的重点，并提出相关的建议措施，期望为当地从业人员提供技术参考，以促进健康建筑在我国海南地区的发展。对于海南地区的健康建筑发展，还应进一步基于当地建筑使用者的身体机能和行为模式，细化通风、隔热等多方面的要求，完善相应评价标准。而在疫情背景下，健康建筑空气、水、舒适、健身、人文、服务六类指标都与病毒传播防控密切相关，因而分区域、分指标管控显得尤为重要，应重新审视建筑环境是否能带来足够的健康安全防范。此外，还应注重健康建筑运营后评估体系的完善，关注建筑投入使用后防潮、防霉等问题是否解决到位，加强对建筑的空气、水和食品等的检测。最后，海南省还应加强健康建筑的宣传，提升推广力度和地方政策的扶持力度。注释：详见http:/ 1健康建筑评价标准（T/ASC 02-2021）相关条文具体内容（表格来源：作者自绘）图5开敞式布局空间室内通风模拟图（图片来源：作者自绘）图 6建筑遮阳层设置示意图（图片来源：参考文献 15）