绿色建筑与健康室内环境

• 结果
– 各种不适症状的发生与使用空调有关，特别明显地表现在暑期 “伤风/咳嗽/流鼻涕”的发病率上；
– 不适症状的发生率： 1.全空调组 > 4.无空调组 , 特别是神 经和精神类不适感最为显著； – 缺乏热适应经历的人群在注意力、反应速度、视觉记忆和抽象思 维方面均表现较差。
Cao Bin, Shang Qi, Dai Zizhu, Yingxin Zhu. The impact of Air-conditioning usage on sick building syndrome during summer in China. Indoor and Built Environment, 2013;22;3:490–497
间歇使用空调对人体健康有害吗？
• 实验室调查：分体空调 vs.自然通风 (华南理工 大学)
– 分体空调的间歇使用可以 让人们根据自己的实际需 求控制室内热环境，人们 可接受的热环境范围变宽 心理调节起作用 – 分体空调的间歇使用没有 使人体生理热调节能力发 健康指标 生显著变化
健康指标 T 细胞 CD3+（%） T 细胞 CD3+（%） 热应激表达
迈阿密
Hoyt et al. (2009) “Energy savings from extended air temperature setpoints and reductions in room air mixing.” International Conference on Environmental Ergonomics, Boston.
美国ASHRAE赞助的一项对不同ISO设计等 级办公室的实际满意率调查
Office ISO-7730 Class A Class PMV±0.2 B Class PMV±0.5 C Class PMV±0.7
满意率 Satisfaction
预测值 Predicted (100% - PPD)
Townsville 澳大利亚 热湿季节 Townsville 澳大利亚 温干季节 Kalgoorlie 澳大利亚 干热季节 Kalgoorlie 澳大利亚 温干季节
• 四节一环保
在建筑的全寿命周期内，最大限度地节省资源 (节能、节地、节水、节材)，保护环境和减少污染， 为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然 和谐共生的建筑。——《绿色建筑评价标准 GB50378》
• 节能即是低碳！
• 建筑环境与能源应用工程专业的重要任务！
何为健康、舒适的建筑环境？
Healthy built environment
2015年11月30日
面向未来，中国将把生态文明建设作为“十三五”规划重要 内容，落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，通过科 技创新和体制机制创新，实施优化产业结构、构建低碳能源体系、
发展绿色建筑
和低碳交通、建立全国碳排放交易市场等 一系 列政策措施，形成人和自然和谐发展现代化建设新格局。
绿色建筑是什么？
To Comfort or not to Comfort?
在荷兰埃因霍温Healthy Building Europe 2015 国际会议上的大会主旨报告
代谢率 +50%
热中性区 冷习服舒适区 热习服舒适区
+20%
舒适：使得人体节省能量 轻微不舒适：可刺激代谢率增加
褐色脂肪 白色脂肪
环境温度 论文引出源：The future of brown adipose tissues in the treatment of type 2 diabetes, Diabetologia, DOI 10.1007/s00125-015-3611-y, online
• 由于作者认为有室内供暖对健康的影响是正面的，因此他 们把导致北岸预期寿命损失的原因归于冬季的空气污染。
• 但是，如果偏离舒适的较低供暖温度对健康的影 响是正面的呢？
Y.Y. Chen, A. Ebenstein, M. Greenstone, H.B. Li, (2013) Evidence on the impact of sustained exposure to air pollution on life expectancy from China's Huai River policy, PNAS, 2013 (110): 32-41
• • • • 恒温恒湿？ 室内空气质量达到医院ICU水平？ 高度自动化？ 如果避免“空调病”？
6
当前热舒适标准
• 目前的热舒适标准是基于PMV指标，是在人工气候 室内进行的稳态均匀环境下的人体实验得出来的
• EN ISO 7730
– A级，-0.2<PMV<+0.2，24.5±1.0C – B级，-0.5<PMV<+0.5，24.5±1.5C – C级，-0.7<PMV<+0.7，24.5±2.5C
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北京与上海人群热反应实验结果的区别
Slightly 1 有点热 warm
热感觉投票 TSV
Beijing Shanghai PMV
0 Neutral 不冷不热
Slightly 有点冷 -1 cool
上海组
北京组
PMV
分别在上海和北京进行了人工气候室 的实验 北京组：男性31人，年龄20-26岁 上海组：男性26人，年龄20-26岁 统一服装：棉质秋衣秋裤、厚毛衫、 长裤、棉袜和拖鞋，1.1clo
国际标准 ISO 7730 美国标准 ASHRAE Std 55
欧洲标准 EN 15251
7
Fanger 教授的 PMV-PPD 指标
不满意百分比%
越窄越好？
国际标准EN ISO-7730 的A级热舒适 范围
C B
PMV
8
温度控制得越严格能耗越高
“恒温恒湿”对人真的好吗？
节能率%
供热
供冷
旧金山
迈阿密 德卢斯 旧金山 德卢斯
TSV
空调 非空调
非空调
有点热
不冷不热 有点冷 冷 很冷
空调
非空调 空调
舒适
稍不舒适 不舒适 很不舒适
TCV
非空调 空调
胸足温差
空调 来自百度文库空调
心率变异性 (HRV)
空调
非空调
14
HSP70 (热应激蛋白70)
HSP70 高表示热适应能力强
非空调组
300.1
空调组
190.3
• 血液中的热应激蛋白 HSP70: 非空调组>空调组
• 结论：长时间逗留在恒温环境会导致人体的热 应激能力退化
Juan Yu, Qin Ouyang, Yingxin Zhu, Henggen Shen, Guoguang Cao, Weilin Cui, A Comparison of the Thermal Adaptability of People Accustomed to Air Conditioned Environments and Naturally Ventilated Environments, Indoor Air, 2012; 22: 110–118
基本理念：舒适=健康！
舒服啊，好舒服！
但是我依然需要锻炼！
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如何证明“舒适健康”？
• 两组受试者，均在北京生活两年 以上 – 非空调组 —男性10人，年龄2030，家庭与工作环境无空调，或者 每天在空调环境中逗留不超过2小时
36C 26C
– 空调组 —男性10人，年龄20-30，
家庭与工作环境均开空调
人工气候室实验 26℃ 1小时 36℃ 1小时
• 生理测量
– – – – – 皮温 心率 血压 体重（出汗率） 血样
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实验结果
36C环境下， 空调组 体现了
感觉更热和更不舒适
很热 热
皮温响应较慢，胸足温差 较大 (热调节能力较差) 平均皮温
较低的出汗率，较高的心率变异 性——反映交感神经紧张程度高 出汗率(kg/p.h)
问题的提出
• 2000年及2001年夏季，中国疾控中心分别在江苏省及 上海市进行“使用空调对健康影响”的流行病学调查 • 方法
2595 个调查 样本分为 4组
1. 家里办公室都空调 2. 仅办公室空调 3. 仅家里空调 4. 家里单位都没有空调
神经系统 消化系统 呼吸系统 皮肤 黏膜
不适症状的 发生部位：
促进白色脂肪分解产热
导致肥胖
偏冷暴露实验（无冷颤代谢补偿）
• 环境温度14-15℃，每天暴露 6小时，暴露10天 • 所有受试者对冷环境的舒适感 都提高了 • 偏瘦体型的年轻人 (9 女 8男) – 体内褐色脂肪增加 – 身体产热量增加 • 8位男性II型糖尿病患者 – 血液中的胰岛素敏感性显著 增加
• 改革开放后，我国政府又重提建筑方针是：“适 用、经济、美观”——六字方针；
• 2016年2月21日发布的《中共中央国务院关于 进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》 中又提出了新的八字方针：“适用、经济、绿色、 美观”。
3
习主席在气候变化巴黎大会开幕式上的讲话
携手构建合作共赢、公平 合理的气候变化治理机制
高
有空调 无空调 低
分体空调组均 自然通风组 值 均值 分体空调组均 自然通风组 值 均值 67.8 73
67.8 9.051 73 4.854
假设检验 p值 假设检验 p值 0.01
0.01 0.38
参考值
参考值 50~84 50~84 —
热应激蛋白含量（ 热应激表达 ng/L）
852.4026 9.051
>94% >90% >85%
80% 78% 78%
77% 79% 77%
84 % 86 % 86 %
84% 83% 84%
Class A、B、C：调查所得满意率完全没有显著性区别！但成本相差很远。
Ed Arens, Humphreys, R. de Dear & Zhang : Are ‘class A’ temperature requirements realistic or desirable? Building and Environment, V 45(1), 4-10, 2010
绿色建筑与健康室内环境
朱颖心
清华大学 建筑学院
2017年11月27日
吉林建筑大学
建筑的原则
• 古罗马的马可维特鲁威 (Marcus Vitruvius Pollio)在其公元前一世 纪发表的著作《建筑十书》
中提出建筑三原则：坚固、
适用、美观。
2
建筑的原则
• 50年代，我国提出的建筑方针是：“适用、经济、 在可能条件下注意美观”——14字方针；
• Lichtenbel: 人类需要锻炼我们的 热调节系统，并作为我们的健康生活 方式的一部分，这样就能增强我们对 极端天气条件的适应力。
很舒适
刚好舒适 刚好不舒适
习服后
很不舒适
习服前
冷习服前 冷习服
褐色脂肪增加
关于淮河两岸供暖区与非供暖区人群健康的调查
• 《美国科学院院报》2013年8月
• 作者：北大、清华经管学院、MIT和以色列多名学者合作
852.6185 4.854
0.97 0.38
— —
16
不同气候区的人的冬季室内采暖舒适温度有显著差别
严寒与寒冷地区
经常达到 22℃以上 北京 上海
夏热冬冷地区
经常开到 15℃以下
Juan Yu, Guoguang Cao, Weili Cui, Qin Ouyang, Yingxin Zhu, People who live in a cold climate: thermal adaptation differences based on availability of heating, Indoor Air, 2013; 23: 303–310
相比上海组， 北京组感觉更冷 北京组觉得 更不舒适
上海组 北京组
不舒适 -2 Uncomfortable
Very 很不舒适 -3 Uncomfortabl 10
18
12
14
16
18
20
22
Indoor air temperature (º C)
Wouter van Marken Lichtenbel 教授
– 选取淮河南、北两岸150公里以内地区，在气候、文化、教育、食 物、习俗、建筑、衣着等条件均类似，唯一区别是北岸是供暖区， 南岸是非供暖区； – 发现南岸居民的预期平均寿命比北岸居民要长5年左右； – 由于北岸有燃煤供暖，导致北岸室外冬季悬浮颗粒物的浓度比南 岸高184 μg/m3：354.7 vs. 551.6 (196.9)
冷 Cool -2 很冷 -3 Cold 10
ΔT=2.5 º C
12 14 16 18 20 22
结果：北京组在18℃时热感觉与 上海组15.5℃时一样。
热舒适投票 TCV
Beijing Shanghai
0 舒适 Indoor air temperature(º C) Comfortable Slightly 稍不舒适 -1 uncomfortable