大塚雅之：日本住宅水环境健康技术前沿

大塚雅之 日本关东学院大学教授、大沢纪念建筑设备工学研究所所长、日本国土交通省技术委员会主查(日本)

  大塚雅之

  张哲(翻译)：大家上午好！

  接下来我给大家介绍一下健康住宅的水环境和排水环境的课题及以后的展望。在说健康住宅之前，我们先说一下人类的人体机能和电器设备之间的关系，电器设备相当于控制身体各个脏器的脑和神经，空调设备相当于调节体温和呼吸血液循环的肺、心脏、肝脏的器官，而负责食物的消化吸收和排泄功能的器官则是建筑给排水卫生设备，今天我们将要说一下建筑给排水设备在健康住宅中的重要性，特别是日本在健康住宅中的水环境和给排水卫生设备面对的课题以及应对的措施。

  这幅图就是日本类似于一种别墅的叫做户建住宅的设备概要，其中给排水卫生设备包括给水设备、卫生器具、热水设备、排水设备，其实从这个图上来看是比较简单的，如果日常管理做得非常到位的话，它是看起来是非常简单的系统。

  这是日本的集合住宅设备的概要其实基本构成和户建住宅没有很大的区别，作为公用设备，增加的水箱和高质水箱，排水设备中排水立管和排水横主管，这也是影响居民身体健康的伟大的因素，我看到中国目前大规模新建高层住宅，这个问题也是应该引起足够的重视。

  首先我们说一下对于给水设备的卫生管理办法，饮用水设备主要有水箱的水质管理，不同给水方式的水质保障办法，水箱六面连接，用水卫生管理办法和饮用水是基本相同。日本市政给水的水质管理项目一共有50项，最基本标准保证水龙头50每毫升，超过10立方米的饮用水箱必须进行一年一次的检查，对于大多10立方米以下的饮用水箱，日常的有制度的维护和管理是非常重要的，也是保证给水安全的重要措施。这里分别是一周一回和6个月一回以及一年一回的检查项目，不管是一年一回还是六个月一回，还是一年一回我们都是肯定按照时间结点进行检查的，这也是保证了，在日本饮用水安全的重要措施。我们注意到残留的游离率，如果遇到高温就会消失，所以我们也要防止日照对高质水箱以及水温的影响，尤其在夏天影响颇为显著，右边那幅图是高质水箱的剖面图，降低水质水量是非常重要的。

  接下来说一下有关给水方式的内容，以前在日本给水方式主要是高质水箱方式和直接方式为主，水箱有的部分与外界相通的，从卫生角度来考虑这种方式是不太好的，为了安全水供给居民我们增加供水方式，这种方式的优点可以把水道中的卫生性能优良的水直接供给居民，可以直接利用管网的压力增加小型水泵进行加压，这样看起来比较节能，但是这种缺点是无法在灾害时备用，所以要设置其他的存水装置，这是在日本的关东大地震和2011年3月11日发生的大地震后普遍成为各界议论的焦点。

  下面说一下饮用水的污染原因及防治对策，给水系统的原因主要有虹吸，虹吸作为是在卫生系统和洗脸盆出水末端没有足够的空间引起的，我们可以看到，图中的C部分是连接在水龙头上的水管淹没掉了有污染水的容器上，污染了整个给水系统，为了防止倒流，日本空卫学会对防水空间做了详细的规定。这个图是出水口空间间隙的说明图，根据这个表我们可以算出水口空气间隙的一个高度，在日本的新的空位学会的标准中，规定出水空间是配管管径的两倍。这是禁止与给水系统给管以外的系统及其以及配管等连接，在日本因为新的奥林匹克运动会要举行，所以有很多的翻新工程，包括污水利用雨水利用的设备也逐渐增多，配管现象也是偶尔有发生的，A图上给水和井水接触，阀门经常关闭也是十分容易发生污染的。C是饮用水给水管和消防系统的给水管，通过逆自阀进行了连接，为了防止以上情况的发生一定要区分管材的种类，用颜色进行分类，并贴上醒目的标志以便区分。

  这是六面检查，要确保水箱六个面都可以提供足够检查空间，日本在1975年曾经发生过设置的地下水箱有裂纹，污染物进入水箱的例子，所以对这个检查空间来说，一定要保持600多1000的宽度，现在新建建筑大部分都可以遵守这个原则，可以确保卫生安全，但是老的建筑在这方面还是有一定的隐患。这幅照片在中国集合住宅，中央绿地上拍的照片，在我家周围拍的一幅照片，杂质可能来源于雨水和再生水，不知道大家认为这个水质是否安全，如果说周围有小孩或者老年人的话，而这些水里面包含大肠杆菌这种有害物质的话，这种粒子进入儿童或者老年人体内可能产生巨大的威胁。在日本《建筑卫生法》，国土交通省的建筑卫生部对雨水和杂质水进行了很严格的规定，使用用途和水质检查的频率在这上面都有详细和严格的规定，也可以说日本在卫生管理方面下了很大的力气。

  接下来说一下热水设备，主要介绍两方面的内容，第一就是浴室和更衣室设置暖房的必要性，还有就是军团菌的预防对策。这是在日本建造了50年的户建住宅上取的数据，这个地区是延寿县，日本相当于寒冷的地区，冬季室外气温和浴室内的变化曲线图，室外温度在零下5摄氏度，更衣室在11.7，这是相对比较低的状态，我想说的是浴室和更衣室的保温和暖房措施对于健康来说其实是非常重要的。这个调查表示，我们与东京大学联合做的调查表中，我们可以看到，冬季不论集合住宅和户建住宅，浴室和更衣室里面感到非常寒冷的人还是占大多数的。

  这个图表来自于东京检查医院的官方资料，这是近几年来在住宅浴室中由于温度改变过快，由于温度差过大引起的热休克的病，尤其这种病可以引发人体的心肌梗塞和脑血管疾病的案例是逐渐增多，主要发生的季节是日本比较寒冷的1月、2月、11月、12月，这几个月。

  这张图是要说明脱衣入浴前后的人体血压变化情况，脱衣服以后进入浴室后，血压是会暂时急剧上升，进入到浴缸里又急剧下降，穿衣的时候再次上升，这样在血压反复变化中，如果再加上处在冬季温度较低的更衣室和浴室里面，特别对于高龄者很容易诱发心肌梗塞和脑梗突发性疾病，所以我们认为浴室和更衣室保温还是非常重要的。

  这幅图是在洗浴之前，淋浴喷头使用前和使用时的一些温热环境的比较，我们建议冬季在进入浴盆的时候，最好通过淋浴散落热水促使周围的温度上升。开窗和通风较多的浴室受到的气温影响比较大一些，所以在冬天浴室内的温度比较偏低，窗户墙壁以及地面的隔热就显得非常重要了。除此之外，更衣室应该像图片中这样的暖器设施。因为浴缸本身是散热体，应该采用保温浴缸，这样不论从节能还是健康住宅方面考虑来说都是非常重要的例子。

  接下来我们说一下军团菌感染症，大家都知道1976年费城举行的退伍军人大会上，吸入了冷却塔中的微型水磨，新型的传染疾病，主要症状以肺炎发病相似，主要因为吸入一种含病菌的水粒子而引起的感染，而军团菌的病原体的生命力是非常强的，所以一旦感染了以后非常不容易康复的。这是发生在日本的军团菌的感染案例，大家可以看到，几乎每起事件都有死者，这是2002年8月，宫崎县感染事件，934人感染，7人死亡，这对于日本来说是一起非常大的事件。军团菌是一种生活在土壤和淡水里的革兰氏细菌，生存温度在36摄氏度前后，目前为止已经有41种，其中从军团菌感染者和水环境检出率，大家可以看右侧图上的水菌。

  在日本发生事故率最多的其实是在公共浴场合温泉等场所，其次就是住宅内24小时循环用的浴缸，军团菌感染比较容易发生的设备有给水设备，热水设备、冷却塔、加湿器、浴缸水以及室外的冷却高压水装置产生的微型水泡和气泡，水的利用都有长时间停留在水箱的共同点，水箱中长时间停留导致氯消失，也是细菌繁殖的的重要原因。这塔就是家用24小时循环用浴缸系统，这种系统最为普及的是1995年，在日本卖出125万台，这种设备可能引起军团菌感染，之后没有大面积普及，但是由于这种设备本身的便利性，到目前为止好多家庭仍在继续使用。

  防止军团菌其实可以从以下几个方面做起，中央室热水供应设备保持水箱内6摄氏度以上，末端应该保持在55摄氏度以上，住宅尽可能使用天然气或者热水供应方式，如果使用24小时循环利用方式一定要按照图中的装置进行系统构成。

  接下来我们说一下卫生器具方面有关的主要课题和相关对策，主要有三点，一个是节水型坐便器的卫生性能确保，第二是一些对策，对应高龄化尿流量检测坐便器，还有厨房卫生性能，主要说一下垃圾处理器系统。这服类似于世界地图是各国节水化的动向，为了防止全球变暖和保护水资源，在坐便器节水方面不断的进行推进，1992年美国规定坐便器的冲水量为6升，各国开始朝这个方向发展，台湾地区的市场上销售3.0升的坐便器。当然日本节水也在进行当中，充水量为3.8到4.8升的坐便器开始进入市场，但是我认为盲目节水是一种误导，这样会直接导致搬送性能和卫生性能下降。伴随着节水的加大，节水力度加大，大家可以看到，节水面积也在逐渐减少，残留在坐便器上的物得不到清洗，过分节水也加大了坐便器本身水封破坏的可能性，所以我认为这样的坐便器是不适合在健康住宅中使用的，不知道大家对这点是什么样的想法？

  这是我的大塚老师研究社的研究结果，坐便器节水化以后排水横水管的能力明显下降，卫生堵塞也在增大，考虑到器械的卫生性能，坐便器的冲水量最低保持在6升，可以从污水利用考虑节水的问题，而不是一味降低坐便器的冲水量过分节水，我们今天说的健康住宅的水环境也将受到很严重的影响。这幅图是在连续排水时排水横支管内，由于卫生纸堵塞后造成坐便器的污水外流，这幅图按照普通人的正常生活习惯，在第11天的时候出现的状况。

  这是截止到2055年日本高龄人口及高龄化的分布，作为中国将来可以作为参考，目前日本已经进入到老龄社会，现在65岁以上的高龄者将达到40.5%，所以根据这个结果，需要护理的高龄者也会增加，那时辅助排泄行为的坐便器将可能作为一个开发重点，其中就是为了照顾夜里经常起来的老人，将坐便器设置到床边的布置方式也会成为将来的发展趋势。

  这幅图显示高龄者为什么需要看护的主要原因？其中家庭内的跌倒事故占了10%，这个跌倒事故直接导致肌肉力量下降，从而导致到卫生间排泄不便，护理者的负担以及卫生间的臭气等问题被认为是迎接老龄化社会中的主要问题。

  这两幅图对床边设置卫生间和我们新的提案中的护理卫生间设置距离的比较，利用小口径的排水管将护理用坐便器移到床边的自由设置，从而达到到排水立管排出的方式，对于今后的高龄者的护理来说，可能是一个不可缺少的卫生器具。

  再给大家简单介绍一下护理应用坐便器，是由坐便器的本体以及粉碎压送机排水管组成，排泄物通过小口径排水管进行排出，这种排水方式只需要压力不需要坡度，而且小口径可以自由设置，所以这对日本设计者来说也是非常受欢迎的。比如说，在集合住宅中，左边的图是既有的集合住宅平面图，右边的卧室加进去护理应用坐便器，这样以来大大减少了高龄者的移动距离，类似于这样自由可变的水运送空间形式，是这个坐便器的优点，可能对于健康住宅来说也是将来的发展方向。

  接下来是关于健康住宅卫生间系统的内容，这两幅图是男性在排尿时的排尿变化趋势图，左边是正常人的排尿波形图，右边是患有前列腺肥大的排尿波形图，这样的检查在家里面可以做到，尤其伴随着高龄化，男性前列腺肥大患者逐年增加，女性神经性膀胱发病率也在增高，在日常生活能尽早发现，对病情进行监测，对健康管理来说是非常重要的。这是日本的泌尿科的排尿测定装置和测定方法，大家可以想象一下，女性在类似于卫生间的空间进行排尿量测定，可能从心理、生理、卫生方面都不是很好，所以我们需要更加简单便利，没有心理负担的整段装置。

  这是我们与日本的坐便器制造商共同开发的具有同样测定效果的尿流量测定装置，通过这个看似普通的坐便器只需要进行了正常的排尿行为，我们可以完全一系列的检查程序，使这些人无精神负担。这时候我们不但可以省去之前看到那些大型的检测装置和烦琐的诊断程序，而且从卫生性能来看，通过在医院做的调查对比，引入新的尿流量测定装置以后周围的臭气明显下降，从卫生管理和健康管理角度来考虑，我们也期待这样的卫生器具今后能够得到普及。

  厨房是作为做食物的地方会产生很多厨余垃圾，会产生臭味和蚊虫，在日本引起食物中毒的例子也曾有过，所以将厨余垃圾直接投入垃圾处理器粉碎后进入立管，排入下水道，这种垃圾系统为日本的超高层住宅所采用，当初可能作为化肥的新的来源来考虑的，现在已经作为减轻高龄者劳动，确保厨房卫生性能设备的必要考虑。这是垃圾处理器的内部构造，垃圾处理器系统主要包括处理器系统，净化槽的设置是必须的，为了减轻水处理负荷，在美国则是直接排到污水处理厂。

  接下来说说排水设备的相关研究课题，第一个就是怎样防止水封破封，排水能力由我给大家做一个详细介绍。这个就是发生在2003年香港淘大花园的非典案例，大家应该都知道，右边这幅图是非典主要传播路径，主要因为建筑味的排水能力不足造成的坐便器和地漏水封破风，从而导致管内的病毒进入室内，再通过换气扇进入了屋里，这要求排水能力做出更加严格的要求。日本市场上水封装置规定在50到100中间，我相信今后中国也会在这方面做出相关的规定。这是由于排水管内的破封现象，这是地漏发生的现象，这是排水管内发生正负压时的分水损失情况，这种情况可以通过它来表现，存水弯面积，出水端过于大的话，自我清除能力也会降低，正确存水弯的开发也是健康住宅的重要课题。这是当时我们自己做的压力曲线图。

  最后我总结一下，刚才日本目前的住宅水环境中的一些课题，为了确保卫生、舒适、安全性的健康住宅，给水热水，排水的卫生器具设备是一定不可缺少的，也是非常重要的。谢谢！