【健康建筑大会】公共建筑健康环境高效营造与智慧运维探索
2023年8月25日，“2023（第五届）建筑健康大会”在北京召开。在“新时代好房子内涵和技术路径”分论坛上，清华大学建筑学院副院长林波荣教授分享了“公共建筑健康环境高效营造与智慧运维探索”主题报告，报告从传统公共建筑环境营造的困境展开，展示了建筑智慧运维手段和诊断方法，并从健康光环境方面阐述了新设备、新产品和解决策略，指出了未来健康建筑的发展方向。
演讲内容
目前，公共建筑普遍存在能耗高和室内环境冷热不均、盲目供给等问题，以更低的能耗营造更健康舒适的室内环境成为当下建筑发展的方向和重点，健康建筑营造中的关键科学问题是解决人与健康环境的关系以及提出科学适宜的室内外健康环境营造策略、设计方法和新产品。
为解决室内健康环境营造策略的问题，提出了公共建筑室内环境健康的智慧运维与诊断方法，由于传统的基于二维场的环境参数空间分布信息量少，可控的参数也较少，只包括温度、湿度和风速，但现在健康建筑要求考虑噪音、污染物浓度等影响，应对建筑内所有使用者提供科学、高效的匹配方法。
传统研究方法考虑参数少，不能满足健康需求
在此基础上，林教授介绍了团队参与的数据驱动型健康环境智能监控关键技术，即研发非侵入式室内环境监测设备，提出基于传感器的环境场监测新方法。传感器监测室内环境相关数据的变化并上传，最终实现长周期、高频次、高密度、多参数、大通量的连续高精度监测。目前这种数据监测的新方法已经应用于办公楼、综合体等40余个典型公共建筑，揭示了不同类型建筑室内环境的多参数、动态耦合规律，实现了室内环境的精细化剖析和靶向诊断。
多参数环境监测设备
以北京大兴机场为例，对航站楼室内环境进行全域的实时监测和诊断评估，在分析采集室内环境参数的基础上，结合客流量、天气和分时电价数据，通过智能优化算法，在确保室内环境质量情况下，针对常规场景、电网需求响应场景、兼顾节能和柔性调节场景等进行新风调控策略优化，最终实现降低新风累计负荷和峰值负荷近40%，这印证了环境智能监控技术在实际环境中巨大的发展潜力。
北京大兴机场环境监测平台
林教授提到，光环境是健康人居环境的关键部分，在满足视觉功能要求的基础上，国内外多项健康建筑评价标准均提出了对室内光环境非视觉效应*的具体要求，然而根据评价标准对典型办公建筑光环境开展实测，发现非视觉光环境营造表现明显不足，光环境达标依赖于天然光作用，阴天环境下或远窗工位不能达到标准。
*光的非视觉效应指光引起的人体除视觉外的其他生理、心理反应，与人们的工作效率、安全感、舒适感、生理和情绪健康等有关。
针对这一问题，林教授及其科研团队开展了“环境感知-灯具开发-系统调控”的科学营造过程研究及创新。在环境感知领域，通过选取滤光型光谱芯片，开发Wellight光热环境监测设备，可采集照度、温湿度等数据并使用WiFi上传，最终实现光热环境运行数据的大规模、长周期、高频率采集。目前，Wellight光热环境监测设备具有较高的精确度，已在北京、上海等多个办公室部署Wellight设备进行室内环境长期监测，为健康环境营造规律探究提供数据支撑。
多点位监测数据展示平台
在灯具开发领域，由于人员非视觉需求动态变化，健康照明对灯具光谱的调节特性提出了新要求，基于此开发了智能可调节的新型照明灯具，提升光的非视觉效应、人体健康节律和能效。具体体现为根据场景和时间进行照明模式的调节，在保障高显色性的前提下，扩大非视觉节律刺激的作用范围，并有约30%的节能潜力，满足了健康节律和个性化需求。
模拟天然光的动态节律照明
在系统调控领域，传统基于桌面照度、照明空调独立调控的环境控制无法满足健康和节能要求，需探究考虑非视觉效应的光热一体化控制方法。结合环境感知元件和新型照明灯具，考虑视觉需求、非视觉需求和节能目标，融合天然光和灯光照明调控，并对实际办公建筑进行遮阳、照明、空调联控的改造，搭建“监测-控制”一体化调控平台。控制系统搭建后以一间典型办公室进行全年照明调节策略模拟，发现通过采光优化和照明光谱优化可节约20%以上的照明能耗。
传统照明空调控制方式：基于桌面照度，照明空调独立调控
新的照明空调控制方式：基于眼部EDI，照明空调协同调控
林教授总结到，“双碳目标”与人居环境改善的挑战，需要环境营造理念和方法创新。针对人员健康需求，从“环境感知-灯具开发-系统调控”全过程开展了环境营造新方法和智慧调控的研究，未来基于大数据和机器人技术将是一个推动环境营造人因化、系统运维智慧化的协同交叉融合创新方式，这些新技术、新发明、新手段会让建筑更健康、更低碳、更宜居。
2023（第五届）健康建筑大会由健康建筑产业技术创新战略联盟、中国建筑科学研究院有限公司、中国绿发投资集团有限公司联合主办。大会主题为“健康建筑与健康社区助力新时代好房子好社区建设”。大会聚焦“健康建筑”、“好房子”、“好社区”等要点，从发展现状、政策法规、标准规范、科技成果、优秀案例等方面进行交流研讨，分享创新惠民技术和综合解决方案。大会设置了四个专题分论坛：1. 城市健康人居环境营造与更新；2. 新时代好房子内涵和技术路径；3. 健康建筑和社区前沿理论与集成技术；4. 新噪声法形势下的宁静建筑。
为响应国家“健康中国2030”战略部署、适应建筑行业市场发展需求、提升人民群众健康生活环境，2017 年4 月，中国建筑科学研究院会同清华大学建筑学院、中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所、上海建科集团股份有限公司、厦门市建筑科学研究院有限公司等共计22 家单位共同发起成立了“健康建筑产业技术创新战略联盟”（以下简称“联盟”）。
联盟由致力于推动建筑业技术进步、积极探索健康宜居环境的科研院所、高等院校、设计院、地产开发商、医疗机构、设备厂商、物业管理公司、施工单位等有关企事业单位自愿组成。联盟跨越传统建筑行业，凝聚医疗卫生优势资源，旨在推动跨学科、全方位的产业主体汇集，促进技术交流合作，助力科技服务创新，营造良好发展环境，引领中国健康建筑产业发展。
联盟以以人为本、产研结合、创新驱动、服务行业为引导，以联合开发、优势互补、利益共享、风险共担为工作原则，从事健康建筑理论研究、技术体系构建、标准规范编制、产品设备开发、科技成果转化、国际合作推动、信息平台建设、健康理念普及、产业人才培养，通过联盟的桥梁纽带作用，为政府主管部门和企业提供技术支撑，推动行业共荣拉动核心凝聚力，加速科技创新提升生活幸福感。
