1. 前言
近年来，人们对健康的要求不断提高，而作为人们生活、工作和学习场所的建筑是否能对人类的健康和保健产生积极的影响也越来越成为关注的焦点。健康建筑的核心理念，即是将人类的健康与舒适性作为建筑实践的基本目标，将人类健康和身体系统与建筑环境之间的相互关系作为指导建筑设计、建造于运行的基本原则。暖通设计对满足健康建筑部分特性起到了重要的作用，本文以目前国际上最为权威的美国WELL建筑标准为基础，分析暖通设计在健康建筑的设计中所需要应用的策略和方法。
2. WELL建筑标准的基本理念
目前，中国尚未正式出台国家级的健康建筑标准，从WELL建筑标准整个体系所展现出的理念来看，健康建筑所关注的不仅是建筑的性能标准，更是着重于人们在建筑活动中保持生理和心理健康的实践指导。这个指导除了针对于建筑的设计、建造和运行，还涵盖了用户活动甚至是人文方面提出了要求。
健康建筑与绿色建筑相比，最大的区别在于他们的目标不同，这种不同点源自于时代变革，人类社会的关注点发生了改变。绿色建筑概念的提出，正值全球广泛意识到环境污染和资源耗竭将成为威胁人类生存的巨大隐患，因此“可持续”理念成为了社会发展的基本原则，体现在建筑工程领域即是绿色建筑的实践推动了建筑行业的转型发展；而十多年之后，随着经济和科技的不断发展，环境治理、节能技术和新能源应用等领域在全世界范围内都获得了巨大的进步，可以说虽然环境与能源仍然是人类发展的重要课题，但我们对此的焦虑已大幅度降低，同时，随着人们生活水平的不断提高，对健康和舒适性的要求也日益上升，对于生活、工作和学习场所的健康特性也就更多的报以关心，健康建筑正是在这样的时代背景下应运而生。据此，对于健康建筑和绿色建筑，很多的评价标准和特性要求都不相同，甚至即便是两者存在的同样的评价特性，其目的和出发点也不同，比如当今世界上最权威的绿色建筑评价标准LEED标准，它和WELL建筑标准有相同的一项得分点—“主动式交通支持”，要求在建筑物主入口200米范围内提供自行车存放设施以鼓励骑自行车，要求描述虽然相同，但绿色建筑更多考虑的是减少碳足迹、减少车辆使用以节能和排放；而健康建筑则着眼于鼓励锻炼以降低患糖尿病、高血压和肥胖概率。
3. 暖通设计在满足WELL建筑标准中的作用
最新版本的WELL建筑标准--WELL v2™将健康建筑的特性分成十大类别：空气、水、营养、光线、运动、热舒适、声环境、材料、精神和社区。暖通设计主要对其中的空气和热舒适两大类别产生影响，根据笔者的归纳，具体涉及的特性点如表3-1所示。
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上表归纳了WELL v2中主要影响暖通设计的特性，此外整个标准体系中还有其他一些与暖通相关的特性，如“燃烧最小化”、“施工污染管理”、“噪声最大等级”等。可以看到暖通设计在优化分值方面至少占26分，当然，根据认证规则，每个类别最多只能得12分，因此，暖通设计在“空气”和“热舒适”这两个类别中可以最多可以贡献24分，而WELL v2的银级认证需要50分，金级60分，最高的铂金级80分，根据分值占比可见暖通设计对取得WELL认证起到关键性的作用，暖通设计对健康建筑目标的实现的重要性可见一斑。
4. 满足健康建筑要求的暖通设计策略分析
以WELL v2的特性标准为基准，针对其具体的要求，笔者对暖通设计所需要实施的主要方案和策略分析如下：
（1）室外新风口位置的选择，这主要从两方面考虑：一是满足与吸烟区域的7.5米距离要求；二是为了获得一个优良的引入新风参数，远离各种可能的空气污染源和排风口。
（2）空气过滤和净化，在健康建筑中，空气的过滤和净化针对室内污染源和室外污染源，主要起到三方面的作用：一是对颗粒物的过滤，根据室外PM2.5的年平均值选择安装在新风系统上的过滤器等级，以及根据室内散发的PM2.5数据选择回风系统上的过滤器等级，在大部分中国城市，采用G4+E10能满足标准要求；二是对非生物有害气体的净化，包括甲醛、苯等挥发性有机物(VOCs)，应在回风系统上安装碳过滤装置，用以净化非生物有害气体；三是消除因冷凝水残留而产生的微生物污染，包括孳生的细菌、霉菌和病毒，可对冷却盘管和集水盘采用紫外线灯照射杀菌除霉，选用波长254nm的紫外线灯，以便不产生臭氧，或对流经空调设备的空气采用紫外线照射或光催化。
（3）对室内空气质量参数进行监测，设置空气质量监测系统，对建筑中人员常驻区域和公共区域的PM2.5(或PM10)、二氧化碳、一氧化碳、臭氧、二氧化氮、VOCs总量、甲醛中的至少三项数据进行持续的监测，以便于了解空气质量信息并进行管理和改善，同时，探测系统也服务于空调和通风系统的控制。根据WELL v2的要求，每个探测点位覆盖不超过325平方，探测器安装高度距地面1.1-1.7米并距门、窗或风口1米，颗粒物和二氧化碳监测数据收集间隔不超过10分钟一次，其余参数不超过1个小时一次，数据通过可视面板或计算机实时显示。
（4）确保足够的新风量，新风系统应具备比最小新风量提高30-60%的新风能力，这主要为了确保室内空气参数达标以及应对偏高的建筑入住率实现风量需求控制。在设计中，新风系统可采用变频风机，通过与二氧化碳监测系统联动进行风量自动控制，将二氧化碳浓度控制在规定值以下。同时，也可通过所监测的其他空气质量参数进行人工控制，设置新风流速传感器。需要注意排风系统设计应能适应新风运行的变化，确保风量平衡。
（5）在特定房间提高换气次数，对于室内散发污染物的房间，通过加大循环风量，配合回风或送风系统上的过滤净化器，可有效降低室内空气污染物浓度，提高室内空气质量。
（6）负压隔离，对于浴室、厨房、清洁和化学品储存间、打印室、高湿度区域，采用独立的新风直送直排系统来排除室内湿气、异味、油烟和其他污染物，根据不同类型房间的功能和相关参数计算所需的风量，为保证这些房间的污染源不影响周围空间，采用排风能力大于送风能力的系统设计保证房间负压。对于商业厨房，还需要注意排气罩的安装位置、补风风速、空调处理风量要求等。
（7）采用置换通风，若具备条件，空调系统设计下送上排的低速地板送风系统，有利于污染物的排放和空气的有效置换，同时，因良好的气流组织方式所带来的舒适性效果，设计温度能比常规空调系统略放宽要求。
（8）合理的送风气流组织，在工作区域，为了获得更好的人员舒适性，对室内送风气流组织有如下要求，空调送风口距头顶0.8米以内，采用可调节送风口，以使人员能控制气流流向和风速，在人员头部区域的风速不超过1.2米/秒，采用专用的新风系统。
（9）在热舒适方面，满足ASHRAE 55-2013定义的预计平均热感觉指数(PMV)和预计不满意者百分数(PPD)，在95%的有人场所在98%的标准有人时间内PMV不超过±0.5且PPD≤10%，若要获得增强热环境分数，需要更高要求。这在空调或采暖系统形式上，倒并没有产生什么限制，在室内温湿度参数上，也仍然是常规范围，而热舒适的实现，主要还是在于对空调或采暖参数的独立调节灵活性上，因此末端设计和控制方式是实现热舒适的重点，风口的安装位置和合理的风速，在大空间区域合理的空调或采暖系统分区，以及人员对温度、风速和辐射温度能实现独立控制，此外还包括一些管理措施作为辅助，如为人员提供小风扇、毯子等。
（10） 采用辐射供冷或供暖+独立新风系统，WELL v2的得分项之一要求50%的人员常驻区域采用辐射供冷或采暖，设计中，可以使用地板辐射采暖系统或辐射吊顶系统，同时，采用一套独立的新风系统用来满足房间的新风量、湿度、风速以及换气要求。
（11） 湿度控制，要求将房间内相对湿度控制在30-60%之间，这要求全空气系统或采用独立新风的系统设置加湿设备，而除湿可以通过对送风进行表冷处理来实现。
（12） 热舒适参数监测，设置室内热舒适监测系统，对建筑中人员常驻区域的PM2.5(或PM10)、干球温度、相对湿度、风速和平均辐射温度等数据进行持续的监测，以便于了解室内热舒适条件信息并进行管理和改善，同时，探测系统也服务于空调、通风和采暖系统的控制。根据WELL v2的要求，每个探测点位覆盖不超过325平方，探测器安装高度距地面1.1-1.7米并距门、窗或风口1米，干球温度和相对湿度监测数据收集间隔不超过10分钟一次，其余参数不超过3个月一次，数据通过可视面板或计算机实时显示。
5. 结束语
以上是基于WELL v2建筑标准的特性要求，对于健康建筑中暖通设计的主要可以实施的策略和方法进行了探讨，对暖通设计而言，主要在建筑环境的空气质量方面和热舒适方面来改善建筑使用人员生理和心理健康。在空气质量方面，主要着眼于通过消除或减少室内空气污染源，提供高等级的室内空气质量来保障建筑用户的健康；在热舒适方面，强调一个高效的暖通空调系统和控制系统的设计，来满足建筑用户的个人热偏好以实现最大限度的热舒适。当然，不同国家或地区的健康建筑标准或许会有不同的具体要求，但其基本理念和思路应该基本是一致的。本文所讨论的主要是暖通设计中的技术方案，为满足标准的各项特性，还需要符合一些文件和管理上的细节要求，本文中就不一一阐述。
以上是笔者对健康建筑暖通设计方法的一些探讨，在今后的学习和工程实践中，也会不断总结经验，在暖通设计领域为推动我国健康建筑的发展尽自己的一份力。
参考文献：
[1] International WELL Building Institute. WELL v2[S]. 2018
[2] U.S. Green Building Council. LEED v4 Building Design and Construction[S]. 2014
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部. 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012[S]. 中国建筑工业出版社. 2012