石振宇，陳柳/SHI Zhenyu, CHEN Liu

1 引言

衛(wèi)生間是現(xiàn)代家庭住宅中的重要組成部分。也是現(xiàn)代人生活中家庭事故的高危區(qū)域。在日常生活中會經(jīng)常聽說在衛(wèi)生間滑倒、摔傷，老人大便時引起腦溢血等事故導(dǎo)致死亡或致殘。為此，我們查閱了我國關(guān)于健康大數(shù)據(jù)的相關(guān)資料，并沒有關(guān)于家庭事故的確切數(shù)字統(tǒng)計，只找到建筑師宇野英隆在《人與住宅》中所引用的日本厚生省在1970年代一個有關(guān)家庭事故的統(tǒng)計作為參考：在日本，每年每10萬人中，21人死于汽車事故、3人死于交通事故、4人死于生產(chǎn)事故、4人死于家庭事故、11人死于其他事故[1]。

但在住宅設(shè)計中，衛(wèi)生間的設(shè)計被放在次要位置上，只是一個住宅設(shè)計中必須有的空間而已，并基本被置放在離供、排水近的位置上。設(shè)計師們并沒有從人的生活角度出發(fā)，調(diào)整認(rèn)知進行研究。提到衛(wèi)生間，大多數(shù)人頭腦里浮現(xiàn)的就是衛(wèi)生潔具：馬桶、浴缸、噴淋頭、洗面盆……。其實這是一個錯誤的理解，馬桶、洗面盆這些只是衛(wèi)生間的用品、器具而已，衛(wèi)生間里最主要的是空間、環(huán)境溫度……，是一個空間概念。

2 中國衛(wèi)生間現(xiàn)狀

《住宅設(shè)計規(guī)范》（GB50096-2011）中對衛(wèi)生間的定義是：供居住者進行便溺、洗浴、盥洗等活動的空間。每套住宅應(yīng)設(shè)衛(wèi)生間，至少應(yīng)配置便器、洗浴器、洗面器3件衛(wèi)生設(shè)備或為其預(yù)留設(shè)置位置。3件衛(wèi)生設(shè)備集中配置的衛(wèi)生間的使用面積不應(yīng)小于2.50m2[2]。本次修編明確規(guī)定集中配置便器、洗浴器、洗面器3件衛(wèi)生設(shè)備的衛(wèi)生間使用面積不應(yīng)小于2.50m2，比已經(jīng)廢止的《住宅設(shè)計規(guī)范》（GB50096-19）中規(guī)定數(shù)值減小0.5m2。其修改依據(jù)是：由于住宅集成化技術(shù)的不斷成熟，設(shè)備成套技術(shù)的不斷推廣，提高了衛(wèi)生間面積的利用效率。

在2014年發(fā)布的《住宅衛(wèi)生間》（14J914-2）國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集中指出含3件衛(wèi)生間設(shè)備的衛(wèi)生間面積均在3m2左右[3]，未做明確區(qū)分。

以上發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)中均未表明人體活動與衛(wèi)生間之間的關(guān)系。到底什么樣的衛(wèi)生間才是一個適合人且具有親和性的良好生活空間？為此，我們做了現(xiàn)階段住房中關(guān)于衛(wèi)生間面積及布局狀況的調(diào)研。

2.1 在售商品房面積統(tǒng)計

通過對比現(xiàn)住居民樓與各大房地產(chǎn)商在售樓盤戶型衛(wèi)生間面積圖，發(fā)現(xiàn)兩者在面積和功能分布上并無差異，因此最終整合了網(wǎng)絡(luò)上碧桂園、華潤、恒大、綠地、萬科等幾大房地產(chǎn)商在售商品房戶型的衛(wèi)生間面積信息，其中含有效南方地區(qū)85種戶型的衛(wèi)生間，中部地區(qū)72種戶型的衛(wèi)生間，北方地區(qū)89種戶型的衛(wèi)生間。將所得共246個衛(wèi)生間的面積數(shù)據(jù)分類并整合成如圖1所示。

由圖1可知，南方地區(qū)在售商品房衛(wèi)生間面積主要集中在4.5～6m2之間，中部地區(qū)在售商品房衛(wèi)生間面積主要集中在4～6m2，北方地區(qū)在售商品房衛(wèi)生間面積主要集中在4～6m2?？偟膩碚f，中國在售商品房衛(wèi)生間面積4～6m2左右的戶型居多。

2.2 保障性住房面積統(tǒng)計

與在售商品房的調(diào)查方式相同，我們統(tǒng)計了中國南方、北方、中部地區(qū)一共322戶保障性住房的面積，并得到圖2所示衛(wèi)生間面積分類及占比環(huán)狀圖。

其中南方地區(qū)保障性住房衛(wèi)生間面積主要集中在2～3.5m2之間，中部地區(qū)保障性住房衛(wèi)生間主要集中在2.5～4m2。北方地區(qū)保障性住房衛(wèi)生間面積較大，以3.5～4.5m2范圍居多。將3個地區(qū)數(shù)據(jù)融合后，中國保障性住房中衛(wèi)生間面積有一半集中在2.5～3.5m2左右。且在保障性住房的衛(wèi)生間面積統(tǒng)計中，以0.2m2為最小單位時，3m2大小的衛(wèi)生間占比高達16%，遠高于其他面積衛(wèi)生間數(shù)量，可見保障性住房中以3m2衛(wèi)生間為主。

2.3 中國衛(wèi)生間功能布局統(tǒng)計分析

據(jù)地理位置不同，從東到西、從南到北挑選了8個代表性城市（沈陽、濟南、廈門、西安、成都、上海、長沙、北京）進行調(diào)研，合計16,042張住房戶型圖進行整理分類、統(tǒng)計分析。

衛(wèi)生間的功能模塊主要分為3塊，即洗浴區(qū)、洗漱區(qū)、排便區(qū)。具有3種功能模塊的衛(wèi)生間在統(tǒng)計總數(shù)中占比88.84%，而具有兩種功能或4種功能的衛(wèi)生間在統(tǒng)計總數(shù)中占比僅為11.16%。因此重點分析具有3種功能模塊的衛(wèi)生間布局圖。

原先的衛(wèi)生間功能布局統(tǒng)計分類一共是28種，在不考慮門窗位置的條件下，根據(jù)3種功能模塊在衛(wèi)生間中的相對位置將衛(wèi)生間的功能布局分為直線型排布、L型排布、C型排布，當(dāng)某一種布局轉(zhuǎn)動一定角度后與另一種布局重合，那么規(guī)定這兩種布局為同一種，或者當(dāng)兩種布局關(guān)于一條直線對稱時，也規(guī)定該兩種布局為同一種。按此原則分類，共計挑出6種排名靠前的布局分類，其中直線型布局占比最多，L型占比其次，C型占比最少，最終的衛(wèi)生間布局及占比如圖3。這6種戶型布局后續(xù)可作為最小無障礙衛(wèi)生間研究的布局方向。

1 在售商品房衛(wèi)生間面積占比環(huán)狀圖（S：面積）

2 保障性住房衛(wèi)生間面積占比環(huán)狀圖（S：面積）

3 衛(wèi)生間布局及占比（1-3繪制：陳柳）

3 人與衛(wèi)生間的尺度關(guān)系

《中國成年人人體尺寸》（GB/T 10000-1988）提供了我國成年人人體尺寸的基礎(chǔ)數(shù)值，其中18～69歲年齡段中有95%的成年男性身高低于177.5cm，有5%的成年女性身高低于148.4cm[4]。由于該標(biāo)準(zhǔn)是1988年所發(fā)布，當(dāng)時的男性平均身高為167.8cm，女性平均身高為157.0cm，而中國人的身高有逐步增加的趨勢，國務(wù)院新聞辦公室于2020年12月23日發(fā)布的《中國居民營養(yǎng)與慢性病狀況報告》中指出，18～44歲男性的平均身高已經(jīng)達到169.7cm，女性平均身高158cm[5]。

因中國的人機工程尺寸仍在建設(shè)中，結(jié)合1988年的《中國成年人人體尺寸》與2020年發(fā)布的成年人平均身高等相關(guān)信息，將百分位為95%的成年男性身高值定為178cm，把百分位為5%的成年女性身高值定為150cm。又因大身材的女子與中等身材的男子身高相近，而小身材男子與中等身材女子的身高相近。根據(jù)這一情況將男女的身高共分為：矮（150cm）、?。?60cm）、中等（168cm）、大（178cm）4個等級。衛(wèi)生間屬于一種受限空間，因此，在對衛(wèi)生間的尺度方面進行研究時，選擇身高百分位為95%的人體模型作為研究對象。

3.1 衛(wèi)生間最小無障礙活動3D云空間的建立

衛(wèi)生間是現(xiàn)代人家庭生活中的一個非常重要的組成空間，人的洗漱、沐浴、排便等活動都在這個空間中完成，所以它必須具備適應(yīng)人完成這些活動的環(huán)境和相應(yīng)的空間及設(shè)施。而這個空間到底需要多大才能讓人們在使用衛(wèi)生間的時候感到舒適不擁擠，這是一個亟待深入研究的問題。

3.1.1 無障礙動作實驗采集

為了更直觀地確定人在單獨進行淋浴、洗漱、排便時所占用的空間大小及形狀，我們將建立相應(yīng)動作的無障礙云空間模型。選取部分身高178cm以上的男性作為主要拍攝對象，另外選取部分矮個子人員作為對比拍攝對象，利用三維立體動態(tài)捕捉儀，拍攝記錄其在淋浴、洗漱、排便時的整個動作過程，并要求被測試人員須按正常洗浴習(xí)慣完成相關(guān)活動，將平時的洗浴動作真實地反映到測試過程中，最后利用3D MAX軟件按0.5秒/次的頻率將拍攝到的三維圖像進行疊加，得到淋浴、洗漱、排便3個活動的最小無障礙云空間。

根據(jù)典型樣品身高，在對衛(wèi)生間尺度進行研究時需要以身高百分位為P95（178cm）的大個子作為研究對象，在此我們挑選了4個身高超過178cm的成年男性作為主要拍攝對象，另外增加兩個矮個人員作為對比拍攝對象，人員信息如表1所示。

4 測試場地

5 測試人員

6 測試人員動作采集（4-6攝影：石振宇）

表1 測試人員信息

本次的拍攝所使用的系統(tǒng)是英國VICON MX動作捕捉系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)連接24個400萬像素的運動捕捉攝像機和相應(yīng)設(shè)備，來捕捉實時的光學(xué)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以廣泛應(yīng)用于動作捕捉相關(guān)的分析、應(yīng)用領(lǐng)域，其中涉及醫(yī)療、工程、娛樂制造等多方面產(chǎn)業(yè)。

第一步，進行拍攝現(xiàn)場的布置。在原有的測試平臺上搭設(shè)一個高于地面的4m×4m的平臺，在平臺上鋪油布防止水將測試平臺弄濕（圖4）。搭設(shè)固定架，將頂灑、手持花灑和洗臉盆安裝于固定架上，將所有反光的用具均處理成亞光，防止對拍攝效果產(chǎn)生不良影響，接入進水管道、排水管道和電路，設(shè)備準(zhǔn)備就緒。

第二步，拍攝人員準(zhǔn)備，穿好特制黑色緊身衣，在所需要記錄運動情況的各關(guān)節(jié)點上貼好感光球，人員準(zhǔn)備就緒（圖5）。

第三步，正式拍攝。在開始拍攝洗浴動作過程時，感光球泡水后反光效果變差，無法完成相關(guān)拍攝，臨時改用電吹風(fēng)模擬手持花灑，完成淋浴過程的拍攝。洗漱過程中因身體不會接觸到水，仍以真實洗漱動作來完成拍攝。在拍攝排便動作過程時，因涉及個人隱私，同樣也用模擬的方式進行相關(guān)動作拍攝。所有實時動作均可在墻壁的大屏幕上觀測到（圖6）。

3.1.2 最小無障礙3D云空間——以洗浴為例

測試人員動作采集過程中，單個攝像機捕捉到符合要求的穩(wěn)定動作數(shù)據(jù)（反光點的運動數(shù)據(jù)），是二維數(shù)據(jù)，再通過軟件處理，將二維數(shù)據(jù)處理成點的三維空間數(shù)據(jù)，得到骨骼的動態(tài)信息，并將其導(dǎo)入到3D MAX軟件中（圖7）。后續(xù)將三維骨骼模型實體化為帶肌肉的人體（圖8），并將實體模型重疊后分析挑選出必然動作（圖9），形成曲面包絡(luò)，最終得到一個P95的最小無障礙洗浴云空間模型，此模型包含整個洗浴流程。在模型疊加過程中，共使用兩種方式進行疊加：一種是以每個單體初始站定位置，兩腳中心作為疊加原點；另一種是以淋浴花灑的附墻水管作為疊加原點。經(jīng)過比較，兩種方式疊加出來的模型幾乎沒有差異，故選擇以淋浴花灑的附墻水管作為疊加原點。

依此類推，一共得到4個P95測試人員的最小無障礙洗浴云空間模型（圖10），最后將4個樣本進行疊加，得到普遍適用的最小無障礙洗浴云空間模型，模型俯視圖如圖11。上述整個數(shù)據(jù)處理過程如下，流程順序為（1）～（5）。

（1）原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D MAX軟件（圖7） ；

（2）模型實體化處理，將骨骼轉(zhuǎn)化為實體（圖8）；

（3）挑選出洗浴時的必然動作，堆疊后進行包絡(luò)處理（可編輯，圖9） ；

（4）包絡(luò)處理后4個單體的洗浴最小無障礙云空間（圖10）；

（5）4個大個子洗浴最小無障礙云空間疊加模型（圖11）。

7 原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D MAX軟件

8 模型實體化處理，將骨骼轉(zhuǎn)化為實體

9 挑選出洗浴時的必然動作，堆疊后進行包絡(luò)處理（可編輯）（7-9整理：陳柳）

10 包絡(luò)處理后4個單體的洗浴最小無障礙云空間

11 4個大個子洗浴最小無障礙云空間疊加模型（10.11繪制：陳柳）

12 最小無障礙云空間3D模型

13 舒適無障礙云空間3D模型（12.13整理：陳柳）

表2 最小無障礙云空間3D模型尺寸

14 最小無障礙云空間亞克力切片實體模型

15 舒適無障礙云空間亞克力切片實體模型

16 實體模型可穿插結(jié)構(gòu)表示交叉重疊（14-16攝影：陳柳）

表3 人體無障礙活動所需典型衛(wèi)生間尺寸（長度：m，面積：m2）

在確定無障礙洗浴云空間模型后，相繼用相同的方法得到洗漱及排便的最小無障礙空間模型（圖12，從左至右依次為：洗浴、洗漱、排便），以及包括偶然動作和一點非必要動作的舒適無障礙空間模型（圖13，從左至右依次為：洗浴、洗漱、排便）。這些3D模型可用于制作切片式實體模型，用于模擬實際衛(wèi)生間尺度。

最小無障礙云空間尺寸如表2所示。

3.2 衛(wèi)生間無障礙活動空間尺寸

3.2.1 云空間模型制作

將所得3D模型打印出后，以每隔4mm取橫截面，用厚度2mm的亞克力板材做出該橫截面形狀，在每兩個薄板之間用兩個厚度為2mm的墊片隔開，用一根中軸桿串接起來，制作成1:10的最小無障礙云空間實體模型和舒適無障礙云空間實體模型（圖14、15，兩圖中從左至右依次為：洗浴、洗漱、排便），不同功能的模型之間可交叉重疊（圖16），用于研究3個活動空間的實際相互關(guān)系。

3.2.2 無障礙衛(wèi)生間面積

17 初始室溫：18℃，相對濕度：44%

根據(jù)所調(diào)查到的保障性住房衛(wèi)生間的最大長寬尺寸，以1:10的比例，用亞克力板材作為地板和墻壁，并在地板和墻壁上打方格，每個方格為1cm×1cm（即實際尺寸0.1m×0.1m），制作衛(wèi)生間模型。根據(jù)所調(diào)查到的普通尺寸及外形的衛(wèi)浴潔具，制作1:10的衛(wèi)浴用品模型。加上1:10無障礙切片實體模型后，可用來模擬實際的衛(wèi)生間功能布局并進行相關(guān)尺度研究。

在全國典型布局的衛(wèi)生間無障礙面積統(tǒng)計結(jié)果中（表3），不考慮干濕分離的結(jié)果時，衛(wèi)生間面積基本在3m2左右；考慮干濕分離時，衛(wèi)生間的無障礙活動面積分為兩種：一種是滿足最小無障礙活動空間的3.5～4m2，一種是舒適型活動空間4～5m2。

通過可交叉重疊模型進行模擬分析，可以非常直觀地看到洗漱、排便、洗浴3個功能模塊所占用的空間大小及之間的空間相互借用情況。在后續(xù)具體產(chǎn)品研究后，得到符合中國人體工學(xué)的最小衛(wèi)浴用品尺寸，用最小的舒適的衛(wèi)浴用品尺寸再次確定典型無障礙衛(wèi)生間尺寸。

3.2.3 衛(wèi)生間面積現(xiàn)狀與無障礙活動空間之間的矛盾

18 洗浴時的舒適水溫

19 洗浴前后收縮壓的改變（17-19繪制：陳柳）

衛(wèi)生間最小無障礙面積結(jié)果與在售商品房和保障性住房的面積統(tǒng)計結(jié)果相比：不考慮干濕分離的情況下，在售商品房大部分都符合衛(wèi)生間的最小無障礙活動空間要求，保障性住房在3m2左右居多，也基本符合衛(wèi)生間的最小無障礙活動空間要求；考慮干濕分離的情況下，在售商品房大部分都符合衛(wèi)生間的最小無障礙活動空間要求和舒適型無障礙活動要求，但在保障性住房中，大部分都不符合衛(wèi)生間的無障礙活動空間要求，據(jù)統(tǒng)計，不符合要求的占比高達75.62%。

4 衛(wèi)浴環(huán)境研究

衛(wèi)生間裝修90%以上都使用瓷磚，防滑性及排水性很差，硬度高。如果是老年人使用，堿液流在浴室地面，就更容易腳底打滑，發(fā)生安全事故。當(dāng)衛(wèi)生間未干濕分離時，地面常有積水，人摔倒后與瓷磚磕碰極易受傷。為研究衛(wèi)浴環(huán)境，我們模擬了一個洗浴環(huán)境進行測試：選擇25～40歲的一組人，其中7男2女，做了7次實驗，在不同的室溫、濕度、水溫條件下進行沐浴來監(jiān)測人沐浴過程中血壓、脈搏（同心率）和體溫變化及個人感受，通過研究、分析得出如下結(jié)論（圖片所示為部分測試人員實驗結(jié)果，其他測試人員測試結(jié)果基本相同。）：

（1）室溫

衛(wèi)生間溫度隨洗浴時間增加均有所上升， 在5次的實驗中分別平均上升了2℃、3.5℃、6℃、8℃、4℃；其中上升最大也就8℃，在冬天室溫較低的情況下，從洗浴開始到結(jié)束后，上升后的室溫都無法達到洗浴時的舒適室溫25℃及以上（實驗測得洗澡時舒適的室內(nèi)室溫在25℃以上），而且上升的速度緩慢，沒辦法達到快速升溫的目的。

實際生活中，很多地方的衛(wèi)生間室溫都低于25℃，尤其是冬季。黃河流域以前習(xí)慣到公共澡堂洗浴，隨著生活習(xí)慣和居住條件的變化，越來越多的人在自家洗浴，此區(qū)域家庭都有暖氣，溫度都在20℃左右，距離舒適洗浴室溫仍有差距，需要微升溫；長江流域地區(qū)冬天室內(nèi)溫度幾乎為0℃，而且無暖氣供應(yīng)，溫度需要更大提高。

（2）相對濕度

從圖17的曲線可以看出相對濕度在1～3分鐘快速上升，到第4分鐘時就達到了90%，之后就一直維持在93%左右。洗浴時，相對濕度上升，溫度升高，人體會出現(xiàn)胸悶的感覺，對老年人而言存在危險。

（3）水溫

洗澡的舒適水溫在38℃-44℃。由于個體差異，洗澡舒適水溫不盡相同，但使用40℃-42℃左右的水溫洗澡居多（圖18）。

（4）人體體溫、心率與血壓

測試前后各人員的體溫變化幅度小，其變化量均0.5℃以內(nèi)。心率變化量也不大，但中國的北方人（尤其是老人）喜歡泡澡，通過追加測試后發(fā)現(xiàn)，在42℃的水溫下，1分鐘后心率可達每分鐘120次，這種情況下存在潛在危險。

在洗浴過程中，衛(wèi)生間相對濕度從初始狀態(tài)上升到90%以上時，人就開始感覺悶，其中口腔溫度、心率、舒張壓等變化不大，對人基本無影響，而收縮壓都上升20mmHg左右（圖19）。高血壓患者和老年人在洗澡過程中應(yīng)特別注意控制淋浴水溫、濕度等。

5 總結(jié)

大部分在售商品房的衛(wèi)生間面積能夠滿足最小無障礙活動空間所需面積。但在干濕分離狀況下，大部分保障性住房中不能滿足無障礙活動空間所需面積，且因衛(wèi)生間屬于家庭活動中的重要組成部分，也是容易發(fā)生危險的區(qū)域，保持衛(wèi)生間的干濕分離能進一步提高衛(wèi)生間的安全系數(shù)。故保障性住房的面積還需要進一步增加。國標(biāo)中2.5m2的住宅設(shè)計最低面積要求也有待進一步提高。為進一步增加衛(wèi)生間的安全性，衛(wèi)浴環(huán)境中的溫度、相對濕度等環(huán)境指標(biāo)也需要科學(xué)性規(guī)范，以安裝合理的調(diào)節(jié)環(huán)境的設(shè)施?，F(xiàn)代人對衛(wèi)生間的訴求已經(jīng)不只是滿足生活需求，人們更需要一個具有愉快氛圍和健康生活方式的環(huán)境?！?/p>