廣州大學      何梓豪   曹嘉琦   裴清清

東北工業大學      許雷

摘   要：住宅衛浴間的淋浴空間內存在地面濕滑、長期高濕、霉變嚴重等問題，其衛生性和舒適性都有待提高。本文測試了衛浴間的濕度變化和潮濕狀況，并采取機械通風方式和加熱方式，觀察其實際除濕效果。

關鍵詞：潮濕；除濕；通風；加熱；空氣品質

       0   引言

       廣州地區地處中國南方，屬于海洋性亞熱帶季風氣候，夏季高溫、高濕，冬季陰冷、潮濕。這種長期潮濕的環境加上現代人對衛生要求的不斷提高，每天沐浴已經成為了廣州地區居民一種生活習慣，在炎熱的長夏，有些居民一天甚至洗兩三次澡。這種洗浴習慣使得衛浴間內積聚了大量的水蒸氣，嚴重加劇了衛浴間的潮濕狀況。

       潮濕空氣對住宅衛浴間的環境具有眾多不良影響。從設備安全角度看，由于衛浴間內空氣的相對濕度接近100%，使得空氣中的水蒸氣十分容易在設備、電氣管路表面結露，從而產生安全隱患。從人體健康角度看，由于長期潮濕造成衛浴間墻壁表面長出霉菌，而這些霉菌對人體健康會產生諸多不良的影響，比如會使得居住者患上如過敏性哮喘、過敏性鼻炎等變態反應性疾病^[1]，嚴重威脅人體健康。

       一般情況下，可以通過開窗等自然通風方式將衛浴間內高濕空氣排到室外，在較短的時間內就能下降到可接受的濕度范圍內。然而，廣州地區的高濕環境使得利用自然通風方式除去衛浴間的高濕度空氣變得十分困難。在自然通風的基礎上輔以其他方式，才能保證衛浴間擁有相對干燥舒適的環境。其中，最常用的莫過于機械通風方式。這種方式通過排風機將衛浴間內的高濕空氣和污染物抽走，同時使衛浴間內產生負壓，讓新鮮空氣從門縫或百葉進入衛浴間，同時確保衛浴間內的高濕空氣和污染物不會擴散到其他房間^[2]。

       廣州地區在高濕天氣期間，機械通風未必能完全滿足除濕需求，還需輔以其它除濕方式，故本研究將對廣州地區某住宅衛浴間進行測量，并采取機械通風及加熱等綜合措施，觀察其實際除濕效果。

       1   實驗測量

       1.1   實驗衛浴間的基本概況

       本文實驗對象為廣州地區某住宅衛浴間，此住宅衛浴間為六面體結構（長2000mm×寬1700mm×高2500mm），并在東面墻體上設置有一扇窗戶，排風扇設置于衛浴間側墻上方，加熱裝置（1.2kW）則安裝在衛生間進風口處。考慮到人們通常是在夜間進行洗漱，同時為了避免太陽透過窗戶直射到衛浴間所造成的輻射影響，故實驗設定在夜間進行。

       衛浴間下方有一尺寸為20mm×700mm的細長縫隙，可視為進風口進行處理。衛浴間內設有三個衛生器具，分別為一個淋浴噴頭、一個盥洗盆、一個坐便器，滿足《住宅設計規范》（GB 50096–2011）條文5.4.1要求[3]。在實驗中，分別在夏季室外濕度狀況良好以及在冬春交替期間室外濕度狀況惡劣的條件下，在居住者淋浴后，采取或不采取機械通風和加熱措施，并測量衛浴間的潮濕狀況。

       1.2   評判標準

       一般情況下，居住者在衛浴間的停留時間并不算太長，舒適性要求可以稍微降低，而更應關注衛生要求。若衛浴間缺乏良好的通風換氣而室外濕度環境又較為惡劣，則會使得墻壁出現結露發霉的現象。有調查研究表明，諸如青霉菌、曲霉屬真菌、枝孢屬真菌經常出現在相對濕度為75%到95%之間的墻壁上^[4]。參考《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB 50736–2012）條文3.0.3對Ⅱ級熱舒適級的要求^[5]，為了保證衛浴間不滋生霉菌，同時也考慮到衛浴間的濕度要求不必過于苛刻，本文將采用75%RH作為可接受的、安全衛生的濕度標準，即當衛浴間內相對濕度降低至75%或以下時，除濕手段可視為有效。

       1.3   測點布置情況

       在本實驗中，把衛浴間根據形狀尺寸等分成4個區域，綜合考慮人們身高以及活動范圍，在高度為600mm、1200mm、1800mm處各設置一個平面，保證每個區域、每個平面都至少有一個測點，并在排風口中心各布置1個測點，合共14個測點，如圖1所示（進風口f在門口處，未標出）。

圖1   衛浴間內測點布置情況

       結合實驗衛浴間的具體尺寸，將每個測點的三維坐標確定下來：

     （1）高度Z=0.6m的1平面上的各個測點坐標分別為a1(-425, 500, 600)，b1(425, 500, 600)，c1(-425, -500, 600)，d1(425, -500, 600)；

     （2）高度Z=1.2m的2平面上的各個測點坐標分別為a2(-425, 500, 1200)，b2(425, 500, 1200)，c2(-425, -500, 1200)，d2(425, -500, 1200)；

     （3）高度Z=1.8m的3平面上的各個測點坐標分別為a1(-425, 500,1800)，b1(425,500,1800)，c1(-425, -500, 1800)，d1(425, -500,1800)；

     （4）以及排風口處的一個測點e(0, 0, 2500)。

       1.4   測量儀器

     （1）濕度測量

       本實驗采用AM2315數字溫濕度傳感器（濕敏電容數字溫濕度復合傳感器），其濕度測量范圍為0~99.9%RH，精度為±2%RH；溫度測量范圍為-40~120℃，精度為±0.3℃。
     （2）通風量測量

       本實驗使用熱球風速儀測量室內風速，熱球風速儀攜帶方便，對于住宅室內這種風速較低的情況測量結果準確，測量范圍為0.05~10m/s，誤差為±4%U，分辨率為0.01m/s。

       1.5   實驗方案

       環節一：在室外濕度條件良好的情況下，實測衛浴間在經過淋浴后開啟機械排風情況下的潮濕狀況；

       環節二：在室外濕度條件惡劣的情況下，實測衛浴間在經過淋浴后開啟機械排風情況下的潮濕狀況；

       環節三：在室外濕度條件惡劣的情況下，實測衛浴間在經過淋浴后沒有開啟機械排風情況下的潮濕狀況；

       環節四：在室外濕度條件惡劣的情況下，實測衛浴間在經過淋浴后同時開啟機械排風和空氣加熱裝置情況下的潮濕狀況。

       1.6   實驗步驟

     （1）在衛浴間內及進風口處布置測點；

     （2）打開淋浴噴頭（淋浴水溫約為40℃），連續開啟30min，模擬三人連續淋浴；

     （3）30min后關閉淋浴噴頭，在環節一、二中需同時開啟機械排風裝置，環節三中不用開啟機械排風裝置；環節四中同時開啟機械排風裝置和加熱裝置；

     （4）記錄各個測點的溫濕度數據。

       2   實驗過程與數據分析

       2.1   室外濕環境狀況良好時有機械排風的實測情況（環節一）

       實測時段進風口的溫度和相對濕度在25.2~26.5℃、52.1~57.7%之間波動。由于室外氣候環境較佳，故室內并未采取特殊措施控制溫濕度，僅僅進行必要的自然通風，從而使得住宅室內空氣狀態與室外趨于一致。淋浴前，衛浴間墻面較為干燥，而淋浴結束后，墻上已經產生了明顯的潮濕表面，出現掛水現象。

       淋浴后及時進行測試，然后將不同高度平面的測點數據進行算術平均，與排風口處的測點數據結合，繪制出圖2。

圖2   衛浴間內空氣相對濕度隨時間變化曲線

       通過排氣扇強制排風，維持衛浴間內的負壓，由于室外濕度環境較好，從而通過門縫吸入的外部空氣能夠很好地稀釋衛浴間內的高濕空氣。從圖2中可以看出，在淋浴結束后衛浴間內及排風口處濕度均接近飽和。進入衛浴間內部觀察得知，即便衛浴間采取干濕分區措施，用玻璃門隔開淋浴區與非淋浴區，玻璃門外的非淋浴區墻面也已經出現了凝結水。打開排氣扇后，衛浴間內的相對濕度在一開始的時候下降得較為迅速，但隨著時間的推移，室內外相對濕度差變小，從而使得相對濕度下降速度漸漸趨于緩慢。至于排風口的相對濕度較室內高，原因在于排風過程中，室內的空氣基本上都是經過排風口排到室外，水蒸氣在排風口處濃度較高，從而造成排風口處的相對濕度較高。在機械排風的輔助下，衛浴間內的相對濕度不到半小時就下降到了目標要求的相對濕度（≤75%）。

       由于本環節實驗是在室外環境濕度條件良好的情況下進行，所得出的結果僅適用于研究衛浴間內機械排風對濕度的影響的基本狀況，并作為參照組與之后的實驗結果進行對比。

       2.2   室外濕環境狀況較差時有機械排風的實測情況（環節二）

       本環節和下一環節實測的天氣背景是華南地區中特有的“回南天”天氣——連續數日陰雨連綿，霧氣籠罩著整個廣州城區，室外溫度在14.3~15.7℃范圍內波動，相對濕度則在95~99.9%之間徘徊。通過實測可知，進風口相對濕度在關閉門窗的情況下處于90%左右、溫度為15~16℃之間。在這種惡劣的天氣中，各家各戶都會緊閉門窗，僅留下必要的空間通風，防止室外水蒸氣分壓力大的水蒸氣侵入室內，在實驗中也采取了這種方式以降低室內相對濕度。盡管如此，在進行淋浴之前，仍已觀察到衛浴間墻壁上有凝結水析出。

       測試后將不同高度平面的測點數據進行算術平均，與排風口處的測點數據結合，繪制出圖3。

圖3   衛浴間內空氣相對濕度隨時間變化曲線

       衛浴間利用機械排風產生負壓，通過門縫吸入的新風其相對濕度在90%左右，與衛浴間內空氣相對濕度十分接近，應用這種方法置換衛浴間內潮濕空氣的速率就會十分緩慢。更重要的是，此時墻面上出現凝結水（淋浴前就已經存在），說明墻壁表面附近的空氣相對濕度已經十分接近100%，在這種情況下，與相對濕度為90%的主體空氣進行對流傳質，并不能起到很好的置換作用。所以盡管兩個環節均采用機械排風措施，但二者的除濕效果相差巨大。
從圖3中可見，雖然衛浴間內相對濕度在半小時后逐漸穩定在92%，但是在通風60min后排風口濕度依舊在95%以上。之后繼續監測12h，保持相同的通風環境，可觀察到衛浴間內的墻面依舊有水膜覆蓋，排風口以及衛浴間內部的相對濕度遠未達到衛生及舒適性要求。

       由此可見，若室外濕度環境并不理想，甚至十分惡劣的話，單憑機械排風手段是遠難達到預期除濕效果的。而且更為糟糕的是，如果為了通風而讓衛浴間內的排氣扇長期開啟，以維持衛浴間的負壓，而其他部位又僅僅進行自然通風，這樣一來就會使該住宅單元整體都存在負壓狀態，使室外潮濕空氣源源不斷地通過各種渠道進入室內，加劇室內的潮濕狀況。

       2.3   室外濕環境狀況較差時無機械排風的實測情況（環節三）

       在本環節中，室外氣象條件與2.2節基本一致，只是在淋浴之后并不開啟機械排風裝置在進行測試后，仍如上述兩環節一樣處理，并繪制出圖4。

       從圖4中可見，在沒有機械排風的條件下，即便經過很長時間，衛浴間內的潮濕空氣仍未排出衛浴間。由于室外空氣接近飽和狀態，室內外空氣的相對濕度非常接近，即便是自然通風效率很高，也達不到降低衛浴間內空氣相對濕度的目標。在這種情況下，由于通風不暢，衛浴間的潮濕情況比起輔以機械通風的情況下更為惡劣。正如圖4所示，只靠自然通風的話，即使經歷10個小時，衛浴間內的相對濕度依舊在95%以上。10h后進入衛浴間內部，發現此時墻壁以及地面仍有大量的凝結水積聚，這種惡劣的潮濕狀況甚至影響到了與衛浴間相鄰的起居室。考慮到此時住宅門窗都是緊閉的，外界環境對住宅室內的影響微乎其微，起居室內的相對濕度由淋浴前的89%升至91%，這原因只能是衛浴間內的高濕空氣擴散到了起居室內。這將導致起居室內的物體吸收更多的水蒸氣，造成書籍、墻壁發霉，并嚴重威脅人體健康。

       2.4   室外濕環境狀況較差時機械通風與加熱并用的實測情況（環節四）

       在本環節中，室外氣候條件與2.2節基本相同，但在淋浴后，同時開啟機械通風和加熱裝置。仍如上述環節一樣對數據進行處理，并繪制出圖5。

圖4   衛浴間內空氣相對濕度隨時間變化曲線

       與之前三個環節的實驗結果不同，本環節中排風口處的空氣濕度下降得比衛浴間更快，其原因在加熱裝置是設置在排風口處，造成排風口處的空氣溫度要高于衛浴間內部的空氣溫度，故而排風口的相對濕度會低于衛浴間內部。

       在本環節中，對空氣進行加熱的過程可視為等含濕量加熱過程。隨著溫度上升，空氣中的飽和水蒸氣壓力不斷上升，在含濕量不變的情況下，這將使得相對濕度不斷降低。從圖5可以看出，在機械通風的基礎上引入加熱方式后，能夠在35min內將相對濕度降低到75%，達到目標的相對濕度。當然由于采取了加熱裝置，根據實測，衛浴間內溫度上升了3.5℃，這是不可避免的，但考慮到當時室外溫度在14.3~15.7℃，溫度的提高不但沒帶來消極影響，還能提高人體的舒適感。并且，在采取這種除濕措施的60min后，進入衛浴間內部觀察，發現大部分的墻面已經變為干燥，只剩下少部分墻面仍留有水滴，這對遏制霉菌滋長具有相當重要的作用。

圖5   衛浴間內空氣相對濕度隨時間變化曲線

       采用這種方式，衛浴間內的濕度條件能在大約半小時內達到1.2節提出的目標要求，故在室外氣象條件惡劣的條件下，機械通風與加熱方式相結合是較為合適的除濕方式。

       3   結語

       在廣州地區，影響衛浴間熱舒適的最大問題在于濕度過高，如果有效解決衛浴間高濕問題是重中之重。通過以上四個實驗結果的比較可以看出，單純的機械排風僅僅在室外濕環境狀況較好時有效，在這種條件下，不到半小時就能達到75%RH的目標。而一旦遇上類似“回南天”這種室外濕環境惡劣的狀況，僅憑機械通風并不能夠起到良好的除濕效果，即便開了一個多小時的排氣扇也無法將室內的相對濕度降低到90%以下，更不必說只采用自然通風的方式來降低相對濕度，此時，需要在機械排風的基礎上輔以加熱空氣的方式，方可取得較為理想的除濕效果。

參考文獻

       [1] K Ara,M Aihara,M Ojima,Y Toshima,C Yabune. Survey of fungal contamination in ordinary houses in Japan[J]. Allergology International.2004,53(4):369–377.

       [2] 王蕾. 室內空氣品質與新風量關系的模擬研究與探討[J].四川建材，2010,36(2).

       [3] GB 50096—2011 住宅設計規范[S].

       [4] H.L.S.C. Hens. Fungal Defacement in Buildings: A Performance Related Approach[J]. Hvac & R Research.1999,5(3):265–280.

       [5] GB 50736–2012 民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].

備注：本文收錄于《建筑環境與能源》2017年5月刊總第5期。
          版權歸論文作者所有,任何形式轉載請聯系作者。