一种住宅室内空气自然加湿的装饰构造设计

杨红，李佳琪

（北京工业大学建筑与城市规划学院）

1 引言

随着我国住宅标准的不断提升，人们对住宅性能的要求由原来单一的舒适性需求，逐渐发展成追求能源利用率、环境和谐性以及室内环境的舒适健康性三者的相互平衡。然而，长期以来在大部分地区的冬季供暖期内，室内空气湿度普遍较低，使空气质量、舒适性都受到了一系列的影响。若长期使用超声波雾化加湿器，容易对室内环境产生不利影响。而且，由于加湿器使用量大，由此而产生的耗电量持续增加也是不容忽视的。近年来，北京工业大学的“室内空气湿度自然调节机理与一体化设计方法研究”课题组对室内空气温湿度的自然调节做了相关的理论与实验研究，得到了具有指导性的研究成果。文章在课题组的相关研究成果基础上，提出一种自然加湿空气的屏风构造，为住宅精细化设计的完善提供参考。

2 自然加湿对健康的影响

在冬季供暖期内，提高室内湿度对于人体健康、人体舒适度有着巨大意义。为满足湿度需求，加湿器被广泛使用，但由此产生的健康与能耗问题也不容小觑。

2.1 室内空气湿度对人体的影响

室内热舒适标准的相对湿度为40%到60%，低于该数值则会影响人体健康。

①干燥的室内空气环境极易引起呼吸系统疾病。当空气相对湿度低于40%时，极易引起咽喉干燥、鼻腔出血，呼吸道防御能力降低，容易引发支气管炎、支气管哮喘等其他呼吸系统疾病。

②干燥的室内空气环境还会造成皮肤免疫系统紊乱。空气中水分下降易引起表皮细胞脱水、皮脂腺分泌减少，导致皮肤粗糙甚至开裂。

③干燥的室内空气环境还会破坏人体免疫系统。在低湿度环境中，流感、百日咳等疾病的发病率显著增加。这是因为干燥的空气使流感病毒和致病性很强的病菌繁殖速度加快，并随着粉尘进入免疫系统，破坏人体的免疫力。

此外，室内空气湿度还可以提高室内空气中负离子浓度并溶解有毒物质，对于装修后降低甲醛和氨浓度也有帮助。由此可见，创造良好的住宅室内热湿坏境能够使人身心健康、心情愉悦。

2.2 加湿器使用存在的问题

为了解决室内的干燥问题，目前住宅中普遍使用加湿器进行加湿。但在调查与研究中发现，加湿器的使用也会对室内环境质量及能源利用方面造成不良影响。根据深圳市南山区疾病预防控制中心的研究发现，长期使用的加湿器，其内壁容易滋生真菌或细菌，尤其是配备有专门管道的加湿器，由于清洗不当则更容易在管道内滋生，从而通过水雾传播病原微生物。此外，使用中的加湿器通常会产生噪音干扰，尤其是放置于卧室内的加湿器，影响居住者睡眠质量。而且其放置位置受限，也会造成使用的不便。过了采暖期，加湿器便会被搁置不用，占用住宅内紧缺的储藏空间。当加湿器寿命期过后，大量无法降解的电器件垃圾及塑料垃圾还会产生污染增加环境负荷。

加湿器的广泛使用而产生的能耗不容忽视。经调查发现2007年北京家庭住宅中每年冬季使用加湿器的总耗电量为1.6亿度～2.2亿度，近年加湿器使用情况呈逐年增长趋势[1]。因此，有必要采取不用电的空气自然加湿方法，来改善室内湿环境。

3 自然加湿构造的设计原理

自然加湿的湿源通过抗菌处理，抑制了微生物病菌滋生，比加湿器的应用更加安全健康。不耗费电能，极大的节约了能源并减少了噪音，避免了电器垃圾污染。因此，采用室内空气自然加湿的方法来改善室内湿环境，是住宅居住环境的重要需求。室内空气中的水分子通常来源于液态水的蒸发扩散或湿空气的迁移。由此，根据水分的来源可以将自然加湿的原理分为气态水的迁移、液态水的相变迁移，主要利用如下三种原理[2]。

3.1 水源蒸发作用

液态水与水蒸气之间存在相互转化，高温条件下液态水吸收热量转化为水蒸气，低温状态下水蒸气释放热量凝结为液态水。蒸发需要吸收能量为气化提供条件，蒸发过程需要的能量来自于两个方向：气相一侧的热量和液相一侧的热量。能量来源不同代表动力来源不同，前者为被动蒸发（即自然蒸发），如水面的蒸发；后者为主动蒸发，如消耗电能的加湿设备加湿器等。

3.2 织物导湿作用

织物是具有大量孔隙的多孔材料，织物的特性之一就是具有吸湿放湿性能，吸放湿过程包括润湿、吸湿、扩散、蒸发这几方面。针对织物的特性，在自然加湿中把织物作为湿源，选取导湿性能良好的材质运用于加湿构造设计中。所选织物不仅要吸湿性能良好，也需要有快速放湿的能力，形成水分通过织物的吸收、扩散、蒸发的良性循环，从而增加室内空气湿度。

3.3 植物蒸腾作用

植物蒸腾作用会散失水分，以蒸汽的形式进行蒸腾。叶片的蒸腾方式包括角质蒸腾和气孔蒸腾。植物角质层属于脂肪性物质，虽然不易通过水分，但其中含有果胶质，具有较强的吸水能力，与此同时角质层中的孔也可传递水分。植物生长条件以及叶龄等因素都会影响叶片的蒸腾方式，例如阴生以及湿生植物主要通过角质蒸腾散湿水分[3]。

4 一种住宅室内自然加湿的装饰构造设计

自然加湿屏风效果图与立面图如图1、图2所示，可以看出该装饰构造是将装饰屏风的金属构架与有机玻璃管相结合，遵循装配式设计原理，通过各管口的水分蒸发，具有自然加湿的作用。该构造可配合其他室内自然加湿构造使用，补充室内散失的水分。

金属构架与有机玻璃U型蒸发管连接固定如图3所示，采用环状金属固定件包裹U型管。为防止有机玻璃受外力破碎，在金属固定件内加设橡胶缓冲垫。在屏风下侧支撑固定U型管最低点，在屏风上部固定U型管最顶点，使整个有机玻璃U型管稳定固定在镂空屏风的金属构件上。U型管尺寸采用直径为50mm的有机透明玻璃管，通过可开合的圆环固定器与整体构架相连接。由于加水后的蒸发管装置需要定期清洗，所有U形管均可拆卸清洗，其深度方便日常清洗，保证了使用的便捷性。U型管之间间隔40mm，具有镂空装饰效果。金属屏风材质可以采用不锈钢材质，半圆环固定件采用灵活的榫卯半连接方式与整体构架相连接，方便现场安装与调试。自然加湿屏风上水方式可采用人工加水，也可利用水泵将细管伸入U形管内输送水量。如增加补水箱，可利用WIFI智能插座，将30W微型潜水泵放置水箱内，潜水泵电源与智能插座连接，利用手机APP达到远程控制和定时输水的自动效果，具有高效便捷的特点。

图1 自然加湿屏风构造效果图

图2 自然加湿屏风

图3 自然加湿屏风细节图

自然加湿屏风关键构造是U型管和屏风构架的连接固定。各个U型管与构架的连接要保证两个位置的固定连接，需要在最低点支承U型管，并将顶点固定在金属构架一侧，可以保证U型管受外力不会晃动，确保其结构的稳定性。在保证管体结构强度的同时又使整体U型管屏风连为一体。在采用水泵上水方式情况中，可将水管隐藏在屏风金属立管中，不影响整体效果。U型管内还可添加着彩色液体，既保证屏风的自然加湿效果，还可以丰富室内装饰效果。该构造拥有蒸发量稳定，装饰效果良好的特点。在冬季干燥的室内可以利用该加湿屏风对客厅及玄关等过渡空间持续加湿，不会因水量控制不当而造成室内客厅的空气湿度短时间内过高或过低。

5 结语

在住宅中使用自然加湿的构造设计，既可以改善干燥的室内热湿环境，提高居民生活品质，又可以节约了建筑能耗。因此，利用建筑生态技术和节能设计方法来改善室内热湿环境，研究空气湿度自然调节在住宅中的应用，对改善居民生活环境和城市可持续发展有重要意义，也是住宅产业科学发展的重要研究课题。