人員密集場所公共衛生間通風系統研究

黃壽元，朱啟文，梁 鑫，羅 凱，丁 敏

（1.湖南建工集團工程設計研究院有限公司，湖南 長沙 410001；2.中國建筑五局建筑設計院，湖南 長沙 410004；3.湖南省交通規劃勘察設計院有限公司，湖南 長沙 410200）

室內空氣品質（IAQ）與人們的生活息息相關，惡劣的室內空氣品質不但會降低空氣環境舒適性，而且也無法保障人們的身體健康。而衛生間作為一種獨特的室內空間，由于人員停留時間短，導致衛生間內的空氣環境往往被忽略。據世界衛生組織（WHO）統計，人一生中會約3 年的時間在衛生間度過。“小廁所，大民生”，廁所問題不是小事情，是基本的民生問題，也是重要的文明窗口，改善廁所衛生狀況直接關系到人們的健康和環境狀況。黨的十八大以來，習近平總書記對“廁所革命”這項基礎性民生工作高度重視，并強調廁所問題不是小事情，是城鄉文明建設的重要方面，不但景區、城市要抓，農村也要抓，要把這項工作作為鄉村振興戰略的一項具體工作來推進，努力補齊這塊影響群眾生活品質的短板。

1 研究背景

從中國興起的“廁所革命”實踐來看，側重于廁所的廢水排放和處理。但是，針對衛生間的通風效果改進優化甚少，現有公共建筑衛生間空氣品質較差是十分普遍的現象[1-2]。尤其是在國家城市更新建設歷程中，交通的快速便捷更加促進了人們的出行旅行，在高速公路服務區、高鐵站、火車站等場所人員更為密集，但是，目前這些公共場所尤其是夏季高溫季節，采用普通的頂排風或者壁式換氣扇，通風效果極差，異味難聞。雖是短暫的停留，但是嚴重影響了人們的出行心情。良好清爽與異味難聞、臭氣熏人的公共衛生間環境會帶來強烈的對比，給人們的生活、旅行帶來截然不同的體驗。因此，迫切需要一種改善密集場所公共衛生間的通風方式。

2 通風方式設計研究

2.1 通風方式選擇

目前衛生間排風系統普遍用安裝在衛生間天花板或側墻上的排風扇將衛生間污濁空氣直接排到室外或者排入豎向排風管道后集中屋頂排放，該排風方式安裝方便、操作簡單，適合為獨立衛生間或者排風量小、人員聚集性小的公共衛生間排風，如在居住建筑、辦公等公共建筑中得到廣泛使用。但是對于人員聚集性大、需要大排風量的公共衛生間，如高速公路服務區、高鐵站、火車站等公共衛生間，若仍采用簡單、單一的排氣扇頂排風方式，排氣扇風量、風壓較小，對擴散在衛生間的臭味抽吸作用有限，存在通風死角，臭味在衛生間內不能被及時有效排除，排氣效果差等缺點；采用排氣扇頂排風的通風系統時，因糞便、尿液臭氣源散發的臭味會在從靠近地面源頭到頂部排氣扇之間的大空間內擴散漫溢，臭味不可避免會經過人體口、鼻區域。

為改善衛生間排風效果，經檢索相關文獻，如謝金釗[3]的防臭衛生間及衛生間防臭方法、權友得[4]的衛生間通風系統，雖然改變了傳統單一的排氣扇等通風方式，采用“頂送底排”的氣流組織，但均只適用獨立衛生間、小排風量或采用馬桶坐便器的衛生間排風，尚未檢索到能較好適用于人員密集場所公共衛生間排風的裝置或方法。王晨輝[5]提出的“上送下排”的通風形式相比“上送上排”有更高的通風排污效率，較好地保證了公共建筑衛生間內的空氣品質，但該文章中并未給出具體可行的實施方式。

筆者針對人員聚集性大、大排風量的公共衛生間如高速公路服務區、高鐵站、火車站等地的公共衛生間，從氣流組織、風量設計、風量調節、風機控制等多因素綜合考慮，提出了一種“上進風、底排風”的人員密集場所公共衛生間優化通風方式。

2.2 通風系統設計

“上進風，底排風”通風方式的總體原則為上部自然進風，底部排風。排風系統采用金屬管道，減小通風系統阻力和漏風，提高有效風量率。該通風系統主要由密封空腔（內部安裝金屬風管）、排風機、下吸風口、金屬風管組合構成，通風系統平面圖如圖1 所示。并采用REVIT 建模軟件建立衛生間通風模型，BIM通風模型如圖2 所示。

圖2 BIM 通風模型

通風系統風管采用不銹鋼或鍍鋅鋼板等金屬風管材質。空腔內水平風管水平安裝在密封空腔內，側面距密封空腔壁面厚度為50～100 mm，底部距密封空腔底部100～200 mm。該通風模式下底排風方式巧妙地采用密封空腔，既結合了裝飾美觀效果要求，減少風管沾染尿液等而被腐蝕，密封空腔起到一層外保護作用，密封空腔寬度小于等于500 mm，密封空腔內安裝金屬風管既能減少通風阻力與漏風，又能提高通風系統的有效風量率，匯集底部排風口各分支排風于金屬風管內。

下吸風口與空腔內水平風管相連接，下吸風口距地面300～1 000 mm，風口尺寸規格為100 mm×100 mm 或150 mm×150 mm 或200 mm×200 mm，下吸風口自帶風量調節閥調節風速風量。合理的吸風口尺寸及風速有利于保證衛生間內通風換氣效果，風速宜控制在0.5～3 m/s，風速過小抽吸作用不足，衛生間內排風效果差；而風速過大，冬季低溫季節會給人體帶來強烈的“冷風感”。

空腔內豎向風管在空腔內水平風管的中間位置處相連接，通風系統管道對稱布置，排風氣流組織更為均勻且系統阻力小，有利于保證每個蹲位或者小便器處的排風效果。空腔內豎向風管在密封空腔內的上升高度結合公共衛生間凈高，盡量貼梁底布置，提高衛生間內的凈高體驗效果。排風機布置在系統的出風段，室內污染空氣在風機的負壓抽吸作用下經下吸風口→密封空腔內金屬風管→吊頂上空金屬風管→排風機路徑有效排出室外，排風口避開主要人流，在不影響行人前提下，與進風口相對布置，便于形成貫穿氣流，而系統新鮮風流從入口門洞或外窗自然補風。

排風機選型需結合使用人流量、蹲位與小便器的數量、衛生間體積及噪聲要求等參數綜合考慮。參照GB 50436—2012《民用建筑供暖通風與空氣調節》第6.3.6 條，公共衛生間采用機械通風時，其通風量宜按換氣次數確定，換氣次數可以取5～10 次/h。對于人員密集場所，按照GB/T 50337—2018《城市環境衛生設施規劃標準》，以某公共衛生間建筑面積100 m2/座，層高取4 m，換氣次數取15 次/h，排風量為6 000 m3/h，在公共廁所服務區內男女數量相當情況下，男女廁位比例宜為1∶2，設計40 個蹲坑、20 個小便器，按照單個蹲便器或小便器排風量100 m3/h，需要6 000 m3/h，兩者計算風量基本相符。因此，結合相關設計規范及設計經驗，系統風量按照單個蹲便器或小便器Q排≥100 m3/h 且通風換氣次數大于等于15 次/h 為最佳風量選擇，同時按照使用規律、使用頻次、人員流量等，采用分時段控制風機運行如非服務時間段風機自動停止運行。

2.3 通風系統主要設計參數

密封空腔內金屬材質風管水平安裝在密封空腔內，側面距密封空腔壁面50～100 mm，底部距密封空腔底面100 ～200 mm，密封空腔寬度小于等于500 mm，既保持了裝飾美觀效果又減小通風系統阻力，提高有效風量率。

下吸風口與密封空腔內金屬風管相連接，下吸風口距地面300～1 000 mm，風口尺寸為100 mm×100 mm 或150 mm×150 mm 或200 mm×200 mm，下吸風口自帶風量調節閥調節風速風量，吸風口風速宜控制在0.5～3 m/s。

系統風量按照單個蹲便器或小便器Q排≥100 m3/h且每小時通風換氣次數為15 次為最佳風量選擇，同時按照使用規律、使用頻次、人員流量，風機采用分時段控制，系統綠色節能運行。

2.4 工程實例

以某高速公路服務區一公共廁所為例，采用本研究的“上進風，底排風”通風模式，將風管嵌入式安裝在密封空腔內，密閉空腔在距地1.5 m 設置了簡易的凸出式平臺，可以擺放煙灰缸、工具包等行李。密封空腔內安裝鍍鋅鋼板材質風管，下吸風口距地面300 mm，吸風口尺寸規格為100 mm×100 mm，系統風量按照單個蹲便器（小便器）100 m3/h，反算換氣次數約16 次/h（5.8 m 層高）。

公共廁所可采用媒介生物、臭味氣體、微小氣候、采光照明等衛生學評價指標。為了對比分析采用本研究中“上進風，底排風”通風模式與普通的“頂排風”通風模式優缺點，采用四級臭味強度檢驗法進行檢驗，該方法簡單直觀，能客觀、公正地反映出通風去臭效果。檢驗結果考慮到了不同的時間段及室外氣候條件，在夏季高溫季節中午用餐時段（11：00—13：00）、人流量集中的時候，氣味強度為“微有氣味”，而在其他時間段，其氣味強度為“無臭味”。另外，調研高速公路工作人員和旅客們反饋，對比其他采用普通的“頂排風”方式的服務區公廁，本服務區通風效果去臭效果最佳，給旅客們帶來截然不同的體驗。

3 結論

針對人員聚集性大、大排風量的公共衛生間排風，如高速公路服務區、高鐵站、火車站等公共衛生間，提出了一種“上進風、底排風”的通風方式，自然進風，下吸風口距地300～1 000 mm。下吸風口風速宜控制在0.5～3 m/s，臭味就近從下吸風口排走，有效抑制臭味擴散，氣流組織順暢。

該通風模式下“底排風”方式巧妙地采用密封空腔，既結合了裝飾美觀效果要求，減少風管沾染尿液等腐蝕，密封空腔起到外保護作用，密封空腔寬度小于等于500 mm，密封空腔內敷設金屬風管既能減少通風阻力、減少漏風，又能提高系統的有效風量率。

人員密集場所公共衛生間的風機選型需要綜合考慮使用人流量、使用頻次、運行噪聲、蹲位與小便器數量、衛生間體積等影響因素，系統風量按照單個蹲便器或小便器Q排≥100 m3/h且通風換氣次數大于等于15 次/h 為最佳風量選擇。同時按照使用規律、使用頻次、人員流量，采用分時段控制風機運行，確保排風系統綠色節能運行。衛生間是一種獨特的室內空間，作為一名暖通設計師，細節處更能體現設計師的職業操守和態度，綠色、健康的衛生間通風離不開暖通設計師的科學嚴謹設計，也是在國家城市更新建設歷程中，為廣大人民出行提供高品質的通風環境貢獻一點力量。