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一室之不治,何以安居(一)

2008年02月

俞静静

二00七年十二月美国德州奥斯汀

奥斯汀(Austin)市是美国德克萨斯州(Texas)的首府,虽然就城市大小规模而论,在德州只排名第三、四位,但是在尊重自然与保护环境方面,却名列前矛。它是全美连锁健康超市Whole Food Market的总部与发源地,也是全美「绿建筑」(Green Building)密度最高的地方。琉璃光此次来到奥斯汀举办研习营,主要目的之一便是来此取经。

「绿建筑」课程的讲师乔治.史旺森(George Swanson)先生虽非建筑出身,但是早年却有因缘跟随两位美国知名的建筑师工作。据述他在一九八四年在爱荷华州(Iowa)盖了一栋自宅,根据当时建筑业流行的节能理论,他在墙内使用的泡棉隔热材厚达七吋,并且把整个房子包得密不透风。这栋房子果然十分省电,他也因此得了一项建筑奖;然而却因为住在里面的关系,令他的妻子生病,甚至小孩也因此丧命。遭此打击,他开始研究:问题出在那里?如果人生病是因为居住的房屋有病之故,那么如何才是不生病的建筑?

何谓绿建筑?

自古以来,人类用以筑居室、避风雨的材料不外是土、石、竹、木,皆取自大自然;人类在这种天然的环境中已生存了千万年,直到近一百多年,才有许多人工合成的材料问世,诸如塑胶、合板、胶着剂、塑胶漆、波特兰水泥等等,在不知不觉间,破坏了人与环境之间的平衡,逐渐伤害了人畜的健康。现代人一天之中大约有百分之九十的时间待在室内,呼吸着室内的空气,接收着室内的能量。诚如雷博士所说,我们以前探讨追求如何「吃得健康」,现在要知道如何「住得健康」,才能够得到完整真正的平衡。

「绿化」的建筑物,也就是健康自然的建筑物,其目标与标准可略归为以下几条:

  1. 建材本身与设备不致产生毒素,以及有害人体之辐射。
  2. 能够将户外毒素隔绝在外(例如空气中的化学污染,有害电磁波之类)。
  3. 能够将室内已有的污染排到室外。
  4. 防水、防潮并且不致引生鰴菌。
  5. 保温、给凉性能高,不用机械设备而能冬暖夏凉,维持宜人的温湿度。
  6. 能自动通风换气,维持良好室内空气品质。
  7. 利用天然能源,如太阳的光与热、风力或水力,尽量自给自足。
  8. 不致危害自然环境(例如排放二氧化碳等)。

符合这些条件的绿建筑,不但人住在里面十分健康舒服,还有几个好处:医疗保健开销减少、房屋的维护保养费用减低,而且房产的价值也大为增加。美国房地产协会有个初步统计,有环保措施的房子,价值比一般高个一成至两成,视其「绿化」程度与条件而定。

看了以上八项标准,我们不禁会想:能做到这样的话,那真是太理想了!真的做得到吗?现在有这样的房子吗?

有的。美国科罗拉多州那一带有一些,在欧洲更多,德国人在这方面已经研究了五十几年。有鉴于工业化以及战争所造成的生态浩劫,二次大战之后,德国致力重建环境与人民的健康,因而产生了生物建筑学(Bau-Biologie,德文),一点一滴的帮助了无数人康复,同时也将建筑业导向比较合乎自然的方向。一九八七年,德国建筑师海默.齐和(Helmut Ziehe)先生把这套学问带到佛罗里达的清水市(Clearwater),创立了国际生物生态建筑学会(International Institute for Bau-Biologie and Ecology),简称IBE,目的在为人类在这地球上创造比较整体、和谐与自给自足的居所。该学会以出版书籍通讯、举办讲习课程的方式,一直在努力推广理念,以教育一般大众与同业。笔者上其网站www.buildingbiology.net浏览,觉得这些内容实在是每个人都多少需要知道的知识,绝对不只是建筑专业的事。住屋与我们的关系何其密切,如果居住的人本身不明白、不要求,那么就很难期待建造的人为你改变;除非政府定下明智的政策,否则改善的时间会拖得非常长。德国政府早在五十年前就发现,人民的健保福利政策不能不考虑生活环境的因素;如果因环境因素而致病,那么只是一味的补贴、治疗,并不能根绝问题;只有从居处下手改善,社会的医疗保健成本才会减低,这是真正合乎经济效益的方法。

而反观美国政府,却一直在长期大量补贴塑胶与木材工业,致令建材木料的售价平均只有德国的八分之一,不但间接鼓励现行的木结构工法,肆意在全球大量伐木,也造成工地极度的浪费。据笔者经验估计,盖一间独栋住宅所丢掉的木料,可以再盖四分之一至三分之一栋。至于因居室不健康而招致人民健康的损失,更是难以估计。在世界卫生组织所列的排行榜上,美国人平均保健医疗开销名列世界第一,但是每人平均保健品质却位列第三十九;德国人的保健品质是世界第三,而保健开销只占第十七位;如此一比较,则何者方向较正确,已非常清楚。

那么,我们得先为现代建筑把个脉,看看是那里出了问题。

一、您的房子透气吗?

近年来,室内空气品质(Indoor Air Quality,简称IAQ)俨然已成为一个时髦的名词,上报的机会越来越多,从一九八○年代的氡气(Radon)危害到九○年代的鰴菌(Mold)事件,都根源于同一问题,就是房子不能透气。好在亚洲的居民没什么用暖气的习惯,也经常开窗,问题稍好一些。大多数美国人终年仰赖冷暖空调,因此常门窗紧闭;绝大多数的办公室在设计时,就不曾考虑开窗的问题。

自从一九七○年代因石油禁运而衍生第一次能源危机之后,美国建筑业就开始把房屋封得密密实实的,一点风都不漏,以为这样便可以节约能源。而事实上,这种用一层防水布(Vapor Barrier, 俗称Building Paper)把外墙包起来的作法(见附图一),只要施工有一点不确实,或在墙上钉钉子,户外的水气就会循管道进入墙内。更何况,由于一般小型建筑不需建筑师盖章监工,将防水布放错位置的情况所在多有。墙内空气一遇冷就凝结,令其中的木材及玻璃纤维隔热泡棉(Fiber Glass Batt Insulation)潮湿。而又由于防水布之故,水气闷在墙内不易散失;如果潮湿超过二十四至四十八小时还没有干的话,鰴菌或真菌类(Mold or Fungus)便开始滋长。根据生物建筑专家(Building Biologist)的观察,鰴菌的孢子随空气四处飘散,什么地方都可能有,只要条件适合,孢子就会开始发芽,长出菌丝,成熟后再随着密闭的空调系统吹送各处,人吸了易产生呼吸系统毛病。

近些年常在新闻中听到为了鰴菌致病大打官司的案例,我们不禁奇怪:为什么好像以前没有听说过这种事?因为在一九六○年代以前,美国建造住宅的材料与工法不太一样。如果是木构造屋,那么墙壁多是板条抹灰的灰泥墙(Lath and Plaster),也不用什么玻纤泡棉隔热,每一样都是取自大自然、本身能够「呼吸」的材料,能够挡住雨水,但是材料的孔隙能令空气与水气进出,湿了会干掉,不会留滞在墙内生霉。当然,所谓的水气自行进出,只是一种简易的概念,此间牵涉到各种材料的物理性质、孔隙及密度大小,从三方面来决定其透气的程度: 1. 水气在其中的渗透性及扩散性; 2. 吸水度与排水度; 3. 毛细作用之吸排水力。在此不细述。

密闭房屋的第二害是氡气。它是那儿来的呢?氡气乃由地下带有辐射成份的岩石分解之后释出,而进入土壤中的,无色无臭,是一种致癌物。久而久之,透过建物缝隙或基础或地下室外墙渗入室内,却因门窗常闭以及建筑本身换气不良,氡气浓度渐高而中毒。

第三害是由建材所挥发出的有毒化学成份,从墙上的漆到地毯,从木板中的胶到布料上的表面处理层,乃至各种胶合剂、填缝剂、润滑剂,都含有挥发性的化学物,一点一点释放到空气中。因此恳切提醒诸位,装修材料如果不能采用无毒产品,那么在新居落成之后一年半载之内,请务必时常开窗。现今在台湾要找无毒油漆已不是难事,价格略高,但是和健康与医药费比,仍是值得的。

第四害是玻璃纤维泡棉(Fiber Glass)。美国的建筑多以这种人造材料当隔热材(Insulation),以 R 值来代表其隔绝效果, R 值越大效能越高。然而,这只是一般人以为的假相,根据营建业者了解与制造业协会证实,玻纤泡棉有三个缺点:

  1. 在户外温度降到 20 度 F 以下时,玻纤的隔热性能损失可达 40%。也就是说,原来 R-19 的泡棉等于只有 R-9。
  2. 由于热传导作用(Thermal Bridging),与木材接触的玻纤的隔热性能都会因而减低。
  3. 玻纤泡棉如果受潮,其隔热性能便大大降低。它所含湿度每上升 1.5%,便会令其 R 值减少 50%之多。

很不幸的,住宅的外墙与天花板中,都塞着玻纤泡棉,与木材紧挨在一起,墙内水气常散不出去,也使泡棉受潮。

它本身的成份即对人体极为不利,在施工、处理之中极易扬起飞屑,若吸入会伤害呼吸系统。生物建筑专家建议,如果必须用隔热材,就以天然棉花来取代。此外,如果家中装设的是送风式冷暖系统(现今美国绝大多数为此种系统),那么建议天花板上就不要使用喷出式的玻纤泡棉(Blow-in),否则可能因风管施工不良令泡棉落入其中,而吹进了室内。

二、 何种调温系统有益健康

希望要有利于健康的室内空气,还有一项重要因素需要探讨,那就是您所用的室内温度调节系统。

靠机械运转的调温系统可约分为三类:水管系统(冰水管或热水管)、电热式,以及送风系统(Forced Air,即俗称之气冷式与气热式)。在美国,送风系统是近代最普遍的,几乎占据了九成以上的住宅及商业建筑市场,住在美国的人对它已太习以为常,以为讲到「中央空调」,就只有这种方式;即使是建筑师在设计的时候,也很少去想别的选择。那么,它的问题出在那里呢?

送风式空调设备含有压缩冷凝机、鼓风炉(Furnace)及风管(Air Duct)三个主要部分,冷媒经过压缩机内加压或减压的过程(原理与冰箱相同),再将所得之冷空气或热空气经由预埋在天花板中的风管,吹送到各个空间。

我们知道,冷热的传递有三种形式:传导(duction)、对流(Convection)与辐射(Radiation)。太阳送给地球的温暖,就是一种辐射热,不经由物体的直接接触(传导),也不靠空气的流动(对流),可以说是一种波的传递。由屋内出风口所吹出来的冷风或热风,直接吹在人体上,并不舒服,因为身体四周的空气被快速搅动,令空气温度一下子变得非常不均匀;再者,风会带走我们皮肤上的湿度,令皮肤过度干燥。等到运转一阵子之后,室内空气温度已比较均匀,并且达到了设定温度之后,系统才自动停止。但是这个系统所调节的,是空气的温度,空气的冷热只能到达皮肤的表皮层,所以我们可以很快的感觉冷或热,然而这并不合于人体自然调温系统的运作。

由辐射方式所发出的能量,是对人体比较安全的波长,直接为体内的分子振动频率所吸收。因此辐射能可以到达表皮下面的真皮层,乃至骨的表面;而真皮层是调节身体冷暖的器官之一,真皮层暖,我们就觉得暖。同时骨骼具有保温作用,可达数小时之久,俗话说「冷到骨子里去了」,还真有所本。我们可以体会一下,冬天晒在阳光下的感觉,以及由燃烧的壁炉所传出的暖意,是不是比较持久一点?是不是比较舒服?

送风系统还有两项缺点不利健康: 1. 会减少空气中的负离子; 2. 易搅动灰尘,散播鰴菌与病菌。 再就能源来说,由於辐射热给人体比较暖和的感觉,所以就给暖设备来比较,辐射式的舒适温度比气暖式的低 6 度F至 8F度,耗损能源较少。

谈到这里,不免插播一段,再次提醒诸位要留意电磁场的危害。史旺森先生的书中提到一件事,是笔者先前不曾想过的,就是在送风式空调设备运转的时候,冷媒在管中流动,产生极强的磁场;所以他们建议,床位至少要在冷媒管的六尺之外才算安全。然而依笔者体会,觉得至少保持十尺远比较好。

或许有人不清楚冷媒管在那里。您的室外主机(Compressor Unit)与室内鼓风炉之间,有几条管线相连通,其中一条外包隔热材的铜管,就是冷媒管。这些管线通常会走主机旁的墙内,上升至天花板,再水平连接到阁楼(Attic)上或室内的鼓风炉。其实在设备运转时,都最好不要太靠近。而为什么提到床位的距离呢?如以前在琉璃光杂志中所谈到的,人在睡眠之中由于活动力降低,气血平缓,最易受有害频率干扰,而影响细胞的修补与休息,长久下来易引起慢性病。然而笔者注意到,美国的独栋住宅建商往往把空调主机安置在卧房的墙外,鼓风炉也许就在床位上方的天花板上,在台湾则很可能床头外的墙上就挂着分离式主机。请观察一下,如果您府上有这种情况,请务必更动床位,以保安康。

如果送风式调温系统有这么多缺点的话,那么另两种如何呢?电热式释出的虽也是辐射热,但是由于其电阻生热原理,不但耗电而且电磁场强,不是个长期有效的方式。

就温调设备来说,比较理想的应属辐射式的水管系统(Hydronic)。其原理是在冰水机或热水机中将水冷却或加热,流经埋设在室内之水管,而将冷或热辐射出去。依据经验,如果将冰水管安置在天花板或墙内,将铸铁或铜制的热水管沿墙?预埋在踢脚板中,则因冷降热升之故,是比较理想的配置方式。

现今所用的送风系统之所以如此普遍,主要就是因为其初始安设成本便宜之故。水管系统的装置成本虽然高一些,但是其日后运转成本较低,再加以考虑到居住者的健康,以及节省下来的保健医疗费用,权衡之下怎么算都是划得来的。

冰水机或热水机所需的能源是电(生物建筑专家不太鼓励用瓦斯),而电的来源有两种,一种是向电力公司买电,一种就是自家以天然能源(太阳能、风力、水力)所生产的电。有时受天候影响,致使自家生产的电力不足,则可能两种都具备,随时辅助。太阳能是最干净、完全免费、不会给地球增加任何负担的能源。

冰水管及热水管既然埋设在天花板或墙内,那么这些建材的本身以及组合方式的保温性能是否良好,对於水管系统的效率就有很大的影响。下面一节就要来谈一谈绿建筑中很重要的一个元素:保温体(Thermal Mass)。

(待续)

 

参考资料:

 

  1. buildingbiology.net
  2. “breathing Walls”-Pre-Publication Draft, by George Swanson & Oram miller
  3. geoswan.com
  4. “Mechanical and Electrical Equipment for Buildings” , by William J. McGuinness, Benjamin Stein and John S. Reynolds
  5. cellulose.org
  6. greenbuildingsupply.com

 

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