中國衛浴基礎研究——人與衛生間空間的關系研究

石振宇，陳柳/SHI Zhenyu, CHEN Liu

1 引言

衛生間是現代家庭住宅中的重要組成部分。也是現代人生活中家庭事故的高危區域。在日常生活中會經常聽說在衛生間滑倒、摔傷，老人大便時引起腦溢血等事故導致死亡或致殘。為此，我們查閱了我國關于健康大數據的相關資料，并沒有關于家庭事故的確切數字統計，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年代一個有關家庭事故的統計作為參考：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人死于生產事故、4人死于家庭事故、11人死于其他事故[1]。

但在住宅設計中，衛生間的設計被放在次要位置上，只是一個住宅設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。設計師們并沒有從人的生活角度出發，調整認知進行研究。提到衛生間，大多數人頭腦里浮現的就是衛生潔具：馬桶、浴缸、噴淋頭、洗面盆……。其實這是一個錯誤的理解，馬桶、洗面盆這些只是衛生間的用品、器具而已，衛生間里最主要的是空間、環境溫度……，是一個空間概念。

2 中國衛生間現狀

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

在2014年發布的《住宅衛生間》（14J914-2）國家建筑標準設計圖集中指出含3件衛生間設備的衛生間面積均在3m2左右[3]，未做明確區分。

以上發布的標準中均未表明人體活動與衛生間之間的關系。到底什么樣的衛生間才是一個適合人且具有親和性的良好生活空間？為此，我們做了現階段住房中關于衛生間面積及布局狀況的調研。

2.1 在售商品房面積統計

通過對比現住居民樓與各大房地產商在售樓盤戶型衛生間面積圖，發現兩者在面積和功能分布上并無差異，因此最終整合了網絡上碧桂園、華潤、恒大、綠地、萬科等幾大房地產商在售商品房戶型的衛生間面積信息，其中含有效南方地區85種戶型的衛生間，中部地區72種戶型的衛生間，北方地區89種戶型的衛生間。將所得共246個衛生間的面積數據分類并整合成如圖1所示。

由圖1可知，南方地區在售商品房衛生間面積主要集中在4.5～6m2之間，中部地區在售商品房衛生間面積主要集中在4～6m2，北方地區在售商品房衛生間面積主要集中在4～6m2。總的來說，中國在售商品房衛生間面積4～6m2左右的戶型居多。

2.2 保障性住房面積統計

與在售商品房的調查方式相同，我們統計了中國南方、北方、中部地區一共322戶保障性住房的面積，并得到圖2所示衛生間面積分類及占比環狀圖。

其中南方地區保障性住房衛生間面積主要集中在2～3.5m2之間，中部地區保障性住房衛生間主要集中在2.5～4m2。北方地區保障性住房衛生間面積較大，以3.5～4.5m2范圍居多。將3個地區數據融合后，中國保障性住房中衛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生間面積統計中，以0.2m2為最小單位時，3m2大小的衛生間占比高達16%，遠高于其他面積衛生間數量，可見保障性住房中以3m2衛生間為主。

2.3 中國衛生間功能布局統計分析

據地理位置不同，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）進行調研，合計16,042張住房戶型圖進行整理分類、統計分析。

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

原先的衛生間功能布局統計分類一共是28種，在不考慮門窗位置的條件下，根據3種功能模塊在衛生間中的相對位置將衛生間的功能布局分為直線型排布、L型排布、C型排布，當某一種布局轉動一定角度后與另一種布局重合，那么規定這兩種布局為同一種，或者當兩種布局關于一條直線對稱時，也規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，最終的衛生間布局及占比如圖3。這6種戶型布局后續可作為最小無障礙衛生間研究的布局方向。

1 在售商品房衛生間面積占比環狀圖（S：面積）

2 保障性住房衛生間面積占比環狀圖（S：面積）

3 衛生間布局及占比（1-3繪制：陳柳）

3 人與衛生間的尺度關系

《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數值，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]。由于該標準是1988年所發布，當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，國務院新聞辦公室于2020年12月23日發布的《中國居民營養與慢性病狀況報告》中指出，18～44歲男性的平均身高已經達到169.7cm，女性平均身高158cm[5]。

因中國的人機工程尺寸仍在建設中，結合1988年的《中國成年人人體尺寸》與2020年發布的成年人平均身高等相關信息，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。根據這一情況將男女的身高共分為：矮（150cm）、小（160cm）、中等（168cm）、大（178cm）4個等級。衛生間屬于一種受限空間，因此，在對衛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 衛生間最小無障礙活動3D云空間的建立

衛生間是現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人完成這些活動的環境和相應的空間及設施。而這個空間到底需要多大才能讓人們在使用衛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慣完成相關活動，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。

根據典型樣品身高，在對衛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是英國VICON MX動作捕捉系統。該系統利用網絡連接24個400萬像素的運動捕捉攝像機和相應設備，來捕捉實時的光學數據。這些數據可以廣泛應用于動作捕捉相關的分析、應用領域，其中涉及醫療、工程、娛樂制造等多方面產業。

第一步，進行拍攝現場的布置。在原有的測試平臺上搭設一個高于地面的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，防止對拍攝效果產生不良影響，接入進水管道、排水管道和電路，設備準備就緒。

第二步，拍攝人員準備，穿好特制黑色緊身衣，在所需要記錄運動情況的各關節點上貼好感光球，人員準備就緒（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，無法完成相關拍攝，臨時改用電吹風模擬手持花灑，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定動作數據（反光點的運動數據），是二維數據，再通過軟件處理，將二維數據處理成點的三維空間數據，得到骨骼的動態信息，并將其導入到3D MAX軟件中（圖7）。后續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，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。上述整個數據處理過程如下，流程順序為（1）～（5）。

（1）原始數據導入3D MAX軟件（圖7） ；

（2）模型實體化處理，將骨骼轉化為實體（圖8）；

（3）挑選出洗浴時的必然動作，堆疊后進行包絡處理（可編輯，圖9） ；

（4）包絡處理后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 原始數據導入3D MAX軟件

8 模型實體化處理，將骨骼轉化為實體

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

10 包絡處理后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 實體模型可穿插結構表示交叉重疊（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，用于模擬實際衛生間尺度。

最小無障礙云空間尺寸如表2所示。

3.2 衛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系。

3.2.2 無障礙衛生間面積

17 初始室溫：18℃，相對濕度：44%

根據所調查到的保障性住房衛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），制作衛生間模型。根據所調查到的普通尺寸及外形的衛浴潔具，制作1:10的衛浴用品模型。加上1:10無障礙切片實體模型后，可用來模擬實際的衛生間功能布局并進行相關尺度研究。

在全國典型布局的衛生間無障礙面積統計結果中（表3），不考慮干濕分離的結果時，衛生間面積基本在3m2左右；考慮干濕分離時，衛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。在后續具體產品研究后，得到符合中國人體工學的最小衛浴用品尺寸，用最小的舒適的衛浴用品尺寸再次確定典型無障礙衛生間尺寸。

3.2.3 衛生間面積現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）

衛生間最小無障礙面積結果與在售商品房和保障性住房的面積統計結果相比：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，大部分都不符合衛生間的無障礙活動空間要求，據統計，不符合要求的占比高達75.62%。

4 衛浴環境研究

衛生間裝修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，發生安全事故。當衛生間未干濕分離時，地面常有積水，人摔倒后與瓷磚磕碰極易受傷。為研究衛浴環境，我們模擬了一個洗浴環境進行測試：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、分析得出如下結論（圖片所示為部分測試人員實驗結果，其他測試人員測試結果基本相同。）：

（1）室溫

衛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，很多地方的衛生間室溫都低于25℃，尤其是冬季。黃河流域以前習慣到公共澡堂洗浴，隨著生活習慣和居住條件的變化，越來越多的人在自家洗浴，此區域家庭都有暖氣，溫度都在20℃左右，距離舒適洗浴室溫仍有差距，需要微升溫；長江流域地區冬天室內溫度幾乎為0℃，而且無暖氣供應，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。心率變化量也不大，但中國的北方人（尤其是老人）喜歡泡澡，通過追加測試后發現，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，衛生間相對濕度從初始狀態上升到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特別注意控制淋浴水溫、濕度等。

5 總結

大部分在售商品房的衛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，且因衛生間屬于家庭活動中的重要組成部分，也是容易發生危險的區域，保持衛生間的干濕分離能進一步提高衛生間的安全系數。故保障性住房的面積還需要進一步增加。國標中2.5m2的住宅設計最低面積要求也有待進一步提高。為進一步增加衛生間的安全性，衛浴環境中的溫度、相對濕度等環境指標也需要科學性規范，以安裝合理的調節環境的設施。現代人對衛生間的訴求已經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境。□