室内物理环境对生态建筑的影响

影响室内物理环境的因素有很多，要建造一栋健康舒适的建筑必须仔细地考虑这些因素。首先要结合建筑所处的地理位置，尤其是要考虑交通和工业导致的空气污染。建筑材料也会释放不健康的排放物。建筑的设备系统和通风系统共同影响室内物理环境，将会发挥最好的功效。供电系统影响电磁环境。采暖和制冷系统影响舒适度。给排水系统不会导致除了漏水的其他问题。甚至建筑中发生的行为，如抽烟，也会严重的影响空气质量。

1）舒适度

舒适度可以被分成以下几种类型：热舒适、湿度、空气质量、声和光环境、电磁环境和可适应性。关于热舒适，通常用有效温度这个术语来表示，它考虑到室温、表面温度和房间中的温度变化。相对湿度与空气湿度水平有关，既不能太干燥，也不能太潮湿。相对湿度介于40% 60%时能够达到最佳的舒适度。空气质量与空气新鲜度和换气量有关，也和气味、灰尘、粒子、放射物和纤维有关。声环境与声级、语音能力、混响时间、回声有关，也与噪音、喧闹、撞击声、次声波和共振有关。光环境与照明、照度、显色性、自然光照的比例有关，也与眩光和反射有关。电磁环境依赖于电磁场和静电的产生。可适应性与能够影响室内物理环境的因素有关，例如温度、通风和采光。对大多数人来说，这是一个很重要的舒适因素（图1-124至图1-128）。

图1-123　瑞典马尔默“住01（BO 01）”建筑展览会上的艺术品

小贴士1-3　室内环境的要求

通风专家托克尔 安德松（Torkel Andersson）和哈坎 基布罗（Håkan Gillbro）都是优化自然通风方面的专家，他们列出了下面一些条件作为学校和办公室室内物理环境的标准：① 等效室内温度20 21℃；② 冬季相对湿度30% 40%，夏季相对湿度40% 60%；③ 低静电；④ 没有听得见或听不见的声音；⑤ 低浓度的颗粒物；⑥ 低浓度的气态物；⑦ 良好舒适的照明和采光；⑧ 良好的自然光。

图1-124　墙壁温度与空气温度的比对

墙壁温度比空气温度更能影响对于室温的体验。一个墙壁暖、空气冷的房间和一个空气暖、墙壁冷的房间相比，前者要暖和得多。资料源于芬兰建筑师伊娃（Eva）和布鲁诺 埃拉特（Bruno Erat）

图1-125　最重要的舒适度参数：温度和湿度

它不可能让每个人都满意，总有10%的人在抱怨，因此能够调节我们自己的室内物理环境是非常有好处的

图1-126　室内舒适度的不同影响因素

这些因素包括空气清洁程度、温度和湿度以及光线条件、声级和电磁气候

图1-127　室内空气质量

室内空气有可能被多种物质所污染，包括不健康的和令人不快的物质

图1-128　带静电的人(www.xing528.com)

一个带负电的人会吸引带正电的灰尘粒子。当一个带静电的人碰到一个接地的物体的时候会受到电流的冲击

2）控制和调节系统

室内物理环境可以通过人工或自动的方式来调节。人工调节包括可开闭的窗户和通风口，还有可调节的暖气。这可以通过简单的方法来实现，但是需要使用者的参与。自动调节在最近几年随着计算机技术的发展而获得相当快的发展。当前，调节系统通常连接着本地的计算机控制系统，它可以控制影响室内物理环境的每个因素，例如通风、供热、制冷和照明等等。原则上，一栋建筑里会装上多种传感器，用来监控温度、空气湿度、气压和光线条件等等。所有的传感器都连接到本地的计算机控制系统上，由程序来控制气流调节器、通风孔和灯具等。目标是要达到一个良好的室内物理环境，同时储存能量和其他资源。在瑞典，全新的、高效的调节设备节约的能量对于多层住宅可达10%，对于办公建筑更可达能耗（暖气和耗电）的20% 30%。平均室内温度每降低1度，可以节约总能耗的4% 5%（图1-129至图1-131）。

（1）调节系统的分类。当计算机控制建筑内部功能的时候，这些功能可以被拓展。由这样的系统所控制的建筑就是所谓的“智能建筑”。建筑可以被加进更多的功能，包括防盗警铃、防火警铃、溢流警报器、湿度警报器、调节通风或照明的动作感应器、显示窗户或外门是否开启的磁力开关和定时器等等。这个系统可以连接一个显示屏，以此来控制整个系统，显示水电的消耗量、室内和室外的温度、谁在门外来回走动，以及预约公共洗衣房的时间等等。当春天的阳光通过窗户照射进来的时候，好的控制系统会立刻探测到释放出的热量并且降低暖气片（散热器）的输出功率。短时间的开启窗户会导致冷空气下沉，温度调节装置就会调节热量输出。智能系统可以被编入程序使得热量在这种短时间段内不增加。在以水作为热媒的暖气系统中，可以用新型恒温器取代老式恒温器，成为控制系统的一部分。这种系统为物业管理提供了全新的可能性。不同的系统被联系在一起，建筑之间的功能可以方便切换，出现问题及早发现，比较对照能量在何处可以获得最高效的使用等等（图1-132、图1-133）。

图1-129　弗雷德斯库拉（Fredskulla）学校的室温、二氧化碳变化图

建筑师克里斯特 诺德斯特姆（Christer Nordström）设计的弗雷德斯库拉（Fredskulla）学校位于瑞典孔艾尔夫（Kungälv），其自然通风是按照需求来调节的。气候监测显示他们成功地把室温保持在大约20 ℃左右，而相对湿度大约是50%。在冬季，二氧化碳水平有时会超过1500ppm。这个水平不会影响健康，但是超过了旧的标准。通过规律的课间休息和开窗，二氧化碳水平很快就降低了。资料源于通风顾问托克尔 安德松（Torkel Andersson）和哈坎 基布罗（Håkan Gillbro），哥德堡DELTAte事务所

图1-130　室内物理环境监控器的各种传感器

这些传感器包括空气湿度、烟雾、压力及温度传感器

图1-131　计算机控制和调节系统

资料源于Regin公司版权所有。克拉斯 埃里克森（Klas Eriksson）绘，www.wendelbo.com

图1-132　暖通计算机控制系统

该系统位于瑞典泰比（Täby）的诺华制药公司办公室内

（2）调节系统的要求。控制和调节系统需要满足人们对于舒适和能效的严格要求。下面列出的是一个良好系统的必要条件：① 暖气片的热量输出水平能够迅速改变且很好地适应环境。② 系统应该设有窗户开关，当窗户开启的时候可自动关闭暖气片。例如当房间需要换气的时候，没有必要开启暖气片来补偿温度的快速下降。③ 应该可以为室温设置一个每周的时间表，包括白天和夜晚以及周末的不同需求。也应该可以为长期的无人状况设置一个每月的时间表，保持一个低的温度，在居住者回到家之前温度会自动上升。④ 应该可以把建筑分成至少四个区域，每个房间都可以调节不同的温度。例如，在每个区域各自都被使用的时候，卧室能够保持在18 ℃，起居室在19 ℃而厨房是21 ℃。⑤ 控制系统应该可以很容易安装和编程，在日常运行的时候不需要人看管。⑥ 应该与供电部门达成协议，设定供电网在到达临界负载极限时，建筑最大使用功率的上限值。这被称为“负载控制”，由供电部门来统一管理。负载控制的好处在于电网和供电设备不用根据所有用户都达到最大使用功率的最不利极限条件来设计，避免了浪费。同意负载控制的业主需要设定较低的额定功率。

图1-133　住宅控制系统

这个住宅的控制系统具有自动降温和周期控制程序，带有室内外传感器以及连接暖气片管道的传感器。室内温度调节装置应该放置在不受气流影响的地方。简单的系统通常运转得更好，比如单户住宅内的室内气流传感器