中国卫浴基础研究——人与卫生间空间的关系研究

石振宇，陈柳/SHI Zhenyu, CHEN Liu

1 引言

卫生间是现代家庭住宅中的重要组成部分。也是现代人生活中家庭事故的高危区域。在日常生活中会经常听说在卫生间滑倒、摔伤，老人大便时引起脑溢血等事故导致死亡或致残。为此，我们查阅了我国关于健康大数据的相关资料，并没有关于家庭事故的确切数字统计，只找到建筑师宇野英隆在《人与住宅》中所引用的日本厚生省在1970年代一个有关家庭事故的统计作为参考：在日本，每年每10万人中，21人死于汽车事故、3人死于交通事故、4人死于生产事故、4人死于家庭事故、11人死于其他事故[1]。

但在住宅设计中，卫生间的设计被放在次要位置上，只是一个住宅设计中必须有的空间而已，并基本被置放在离供、排水近的位置上。设计师们并没有从人的生活角度出发，调整认知进行研究。提到卫生间，大多数人头脑里浮现的就是卫生洁具：马桶、浴缸、喷淋头、洗面盆……。其实这是一个错误的理解，马桶、洗面盆这些只是卫生间的用品、器具而已，卫生间里最主要的是空间、环境温度……，是一个空间概念。

2 中国卫生间现状

《住宅设计规范》（GB50096-2011）中对卫生间的定义是：供居住者进行便溺、洗浴、盥洗等活动的空间。每套住宅应设卫生间，至少应配置便器、洗浴器、洗面器3件卫生设备或为其预留设置位置。3件卫生设备集中配置的卫生间的使用面积不应小于2.50m2[2]。本次修编明确规定集中配置便器、洗浴器、洗面器3件卫生设备的卫生间使用面积不应小于2.50m2，比已经废止的《住宅设计规范》（GB50096-19）中规定数值减小0.5m2。其修改依据是：由于住宅集成化技术的不断成熟，设备成套技术的不断推广，提高了卫生间面积的利用效率。

在2014年发布的《住宅卫生间》（14J914-2）国家建筑标准设计图集中指出含3件卫生间设备的卫生间面积均在3m2左右[3]，未做明确区分。

以上发布的标准中均未表明人体活动与卫生间之间的关系。到底什么样的卫生间才是一个适合人且具有亲和性的良好生活空间？为此，我们做了现阶段住房中关于卫生间面积及布局状况的调研。

2.1 在售商品房面积统计

通过对比现住居民楼与各大房地产商在售楼盘户型卫生间面积图，发现两者在面积和功能分布上并无差异，因此最终整合了网络上碧桂园、华润、恒大、绿地、万科等几大房地产商在售商品房户型的卫生间面积信息，其中含有效南方地区85种户型的卫生间，中部地区72种户型的卫生间，北方地区89种户型的卫生间。将所得共246个卫生间的面积数据分类并整合成如图1所示。

由图1可知，南方地区在售商品房卫生间面积主要集中在4.5～6m2之间，中部地区在售商品房卫生间面积主要集中在4～6m2，北方地区在售商品房卫生间面积主要集中在4～6m2。总的来说，中国在售商品房卫生间面积4～6m2左右的户型居多。

2.2 保障性住房面积统计

与在售商品房的调查方式相同，我们统计了中国南方、北方、中部地区一共322户保障性住房的面积，并得到图2所示卫生间面积分类及占比环状图。

其中南方地区保障性住房卫生间面积主要集中在2～3.5m2之间，中部地区保障性住房卫生间主要集中在2.5～4m2。北方地区保障性住房卫生间面积较大，以3.5～4.5m2范围居多。将3个地区数据融合后，中国保障性住房中卫生间面积有一半集中在2.5～3.5m2左右。且在保障性住房的卫生间面积统计中，以0.2m2为最小单位时，3m2大小的卫生间占比高达16%，远高于其他面积卫生间数量，可见保障性住房中以3m2卫生间为主。

2.3 中国卫生间功能布局统计分析

据地理位置不同，从东到西、从南到北挑选了8个代表性城市（沈阳、济南、厦门、西安、成都、上海、长沙、北京）进行调研，合计16,042张住房户型图进行整理分类、统计分析。

卫生间的功能模块主要分为3块，即洗浴区、洗漱区、排便区。具有3种功能模块的卫生间在统计总数中占比88.84%，而具有两种功能或4种功能的卫生间在统计总数中占比仅为11.16%。因此重点分析具有3种功能模块的卫生间布局图。

原先的卫生间功能布局统计分类一共是28种，在不考虑门窗位置的条件下，根据3种功能模块在卫生间中的相对位置将卫生间的功能布局分为直线型排布、L型排布、C型排布，当某一种布局转动一定角度后与另一种布局重合，那么规定这两种布局为同一种，或者当两种布局关于一条直线对称时，也规定该两种布局为同一种。按此原则分类，共计挑出6种排名靠前的布局分类，其中直线型布局占比最多，L型占比其次，C型占比最少，最终的卫生间布局及占比如图3。这6种户型布局后续可作为最小无障碍卫生间研究的布局方向。

1 在售商品房卫生间面积占比环状图（S：面积）

2 保障性住房卫生间面积占比环状图（S：面积）

3 卫生间布局及占比（1-3绘制：陈柳）

3 人与卫生间的尺度关系

《中国成年人人体尺寸》（GB/T 10000-1988）提供了我国成年人人体尺寸的基础数值，其中18～69岁年龄段中有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]。由于该标准是1988年所发布，当时的男性平均身高为167.8cm，女性平均身高为157.0cm，而中国人的身高有逐步增加的趋势，国务院新闻办公室于2020年12月23日发布的《中国居民营养与慢性病状况报告》中指出，18～44岁男性的平均身高已经达到169.7cm，女性平均身高158cm[5]。

因中国的人机工程尺寸仍在建设中，结合1988年的《中国成年人人体尺寸》与2020年发布的成年人平均身高等相关信息，将百分位为95%的成年男性身高值定为178cm，把百分位为5%的成年女性身高值定为150cm。又因大身材的女子与中等身材的男子身高相近，而小身材男子与中等身材女子的身高相近。根据这一情况将男女的身高共分为：矮（150cm）、小（160cm）、中等（168cm）、大（178cm）4个等级。卫生间属于一种受限空间，因此，在对卫生间的尺度方面进行研究时，选择身高百分位为95%的人体模型作为研究对象。

3.1 卫生间最小无障碍活动3D云空间的建立

卫生间是现代人家庭生活中的一个非常重要的组成空间，人的洗漱、沐浴、排便等活动都在这个空间中完成，所以它必须具备适应人完成这些活动的环境和相应的空间及设施。而这个空间到底需要多大才能让人们在使用卫生间的时候感到舒适不拥挤，这是一个亟待深入研究的问题。

3.1.1 无障碍动作实验采集

为了更直观地确定人在单独进行淋浴、洗漱、排便时所占用的空间大小及形状，我们将建立相应动作的无障碍云空间模型。选取部分身高178cm以上的男性作为主要拍摄对象，另外选取部分矮个子人员作为对比拍摄对象，利用三维立体动态捕捉仪，拍摄记录其在淋浴、洗漱、排便时的整个动作过程，并要求被测试人员须按正常洗浴习惯完成相关活动，将平时的洗浴动作真实地反映到测试过程中，最后利用3D MAX软件按0.5秒/次的频率将拍摄到的三维图像进行叠加，得到淋浴、洗漱、排便3个活动的最小无障碍云空间。

根据典型样品身高，在对卫生间尺度进行研究时需要以身高百分位为P95（178cm）的大个子作为研究对象，在此我们挑选了4个身高超过178cm的成年男性作为主要拍摄对象，另外增加两个矮个人员作为对比拍摄对象，人员信息如表1所示。

4 测试场地

5 测试人员

6 测试人员动作采集（4-6摄影：石振宇）

表1 测试人员信息

本次的拍摄所使用的系统是英国VICON MX动作捕捉系统。该系统利用网络连接24个400万像素的运动捕捉摄像机和相应设备，来捕捉实时的光学数据。这些数据可以广泛应用于动作捕捉相关的分析、应用领域，其中涉及医疗、工程、娱乐制造等多方面产业。

第一步，进行拍摄现场的布置。在原有的测试平台上搭设一个高于地面的4m×4m的平台，在平台上铺油布防止水将测试平台弄湿（图4）。搭设固定架，将顶洒、手持花洒和洗脸盆安装于固定架上，将所有反光的用具均处理成亚光，防止对拍摄效果产生不良影响，接入进水管道、排水管道和电路，设备准备就绪。

第二步，拍摄人员准备，穿好特制黑色紧身衣，在所需要记录运动情况的各关节点上贴好感光球，人员准备就绪（图5）。

第三步，正式拍摄。在开始拍摄洗浴动作过程时，感光球泡水后反光效果变差，无法完成相关拍摄，临时改用电吹风模拟手持花洒，完成淋浴过程的拍摄。洗漱过程中因身体不会接触到水，仍以真实洗漱动作来完成拍摄。在拍摄排便动作过程时，因涉及个人隐私，同样也用模拟的方式进行相关动作拍摄。所有实时动作均可在墙壁的大屏幕上观测到（图6）。

3.1.2 最小无障碍3D云空间——以洗浴为例

测试人员动作采集过程中，单个摄像机捕捉到符合要求的稳定动作数据（反光点的运动数据），是二维数据，再通过软件处理，将二维数据处理成点的三维空间数据，得到骨骼的动态信息，并将其导入到3D MAX软件中（图7）。后续将三维骨骼模型实体化为带肌肉的人体（图8），并将实体模型重叠后分析挑选出必然动作（图9），形成曲面包络，最终得到一个P95的最小无障碍洗浴云空间模型，此模型包含整个洗浴流程。在模型叠加过程中，共使用两种方式进行叠加：一种是以每个单体初始站定位置，两脚中心作为叠加原点；另一种是以淋浴花洒的附墙水管作为叠加原点。经过比较，两种方式叠加出来的模型几乎没有差异，故选择以淋浴花洒的附墙水管作为叠加原点。

依此类推，一共得到4个P95测试人员的最小无障碍洗浴云空间模型（图10），最后将4个样本进行叠加，得到普遍适用的最小无障碍洗浴云空间模型，模型俯视图如图11。上述整个数据处理过程如下，流程顺序为（1）～（5）。

（1）原始数据导入3D MAX软件（图7） ；

（2）模型实体化处理，将骨骼转化为实体（图8）；

（3）挑选出洗浴时的必然动作，堆叠后进行包络处理（可编辑，图9） ；

（4）包络处理后4个单体的洗浴最小无障碍云空间（图10）；

（5）4个大个子洗浴最小无障碍云空间叠加模型（图11）。

7 原始数据导入3D MAX软件

8 模型实体化处理，将骨骼转化为实体

9 挑选出洗浴时的必然动作，堆叠后进行包络处理（可编辑）（7-9整理：陈柳）

10 包络处理后4个单体的洗浴最小无障碍云空间

11 4个大个子洗浴最小无障碍云空间叠加模型（10.11绘制：陈柳）

12 最小无障碍云空间3D模型

13 舒适无障碍云空间3D模型（12.13整理：陈柳）

表2 最小无障碍云空间3D模型尺寸

14 最小无障碍云空间亚克力切片实体模型

15 舒适无障碍云空间亚克力切片实体模型

16 实体模型可穿插结构表示交叉重叠（14-16摄影：陈柳）

表3 人体无障碍活动所需典型卫生间尺寸（长度：m，面积：m2）

在确定无障碍洗浴云空间模型后，相继用相同的方法得到洗漱及排便的最小无障碍空间模型（图12，从左至右依次为：洗浴、洗漱、排便），以及包括偶然动作和一点非必要动作的舒适无障碍空间模型（图13，从左至右依次为：洗浴、洗漱、排便）。这些3D模型可用于制作切片式实体模型，用于模拟实际卫生间尺度。

最小无障碍云空间尺寸如表2所示。

3.2 卫生间无障碍活动空间尺寸

3.2.1 云空间模型制作

将所得3D模型打印出后，以每隔4mm取横截面，用厚度2mm的亚克力板材做出该横截面形状，在每两个薄板之间用两个厚度为2mm的垫片隔开，用一根中轴杆串接起来，制作成1:10的最小无障碍云空间实体模型和舒适无障碍云空间实体模型（图14、15，两图中从左至右依次为：洗浴、洗漱、排便），不同功能的模型之间可交叉重叠（图16），用于研究3个活动空间的实际相互关系。

3.2.2 无障碍卫生间面积

17 初始室温：18℃，相对湿度：44%

根据所调查到的保障性住房卫生间的最大长宽尺寸，以1:10的比例，用亚克力板材作为地板和墙壁，并在地板和墙壁上打方格，每个方格为1cm×1cm（即实际尺寸0.1m×0.1m），制作卫生间模型。根据所调查到的普通尺寸及外形的卫浴洁具，制作1:10的卫浴用品模型。加上1:10无障碍切片实体模型后，可用来模拟实际的卫生间功能布局并进行相关尺度研究。

在全国典型布局的卫生间无障碍面积统计结果中（表3），不考虑干湿分离的结果时，卫生间面积基本在3m2左右；考虑干湿分离时，卫生间的无障碍活动面积分为两种：一种是满足最小无障碍活动空间的3.5～4m2，一种是舒适型活动空间4～5m2。

通过可交叉重叠模型进行模拟分析，可以非常直观地看到洗漱、排便、洗浴3个功能模块所占用的空间大小及之间的空间相互借用情况。在后续具体产品研究后，得到符合中国人体工学的最小卫浴用品尺寸，用最小的舒适的卫浴用品尺寸再次确定典型无障碍卫生间尺寸。

3.2.3 卫生间面积现状与无障碍活动空间之间的矛盾

18 洗浴时的舒适水温

19 洗浴前后收缩压的改变（17-19绘制：陈柳）

卫生间最小无障碍面积结果与在售商品房和保障性住房的面积统计结果相比：不考虑干湿分离的情况下，在售商品房大部分都符合卫生间的最小无障碍活动空间要求，保障性住房在3m2左右居多，也基本符合卫生间的最小无障碍活动空间要求；考虑干湿分离的情况下，在售商品房大部分都符合卫生间的最小无障碍活动空间要求和舒适型无障碍活动要求，但在保障性住房中，大部分都不符合卫生间的无障碍活动空间要求，据统计，不符合要求的占比高达75.62%。

4 卫浴环境研究

卫生间装修90%以上都使用瓷砖，防滑性及排水性很差，硬度高。如果是老年人使用，碱液流在浴室地面，就更容易脚底打滑，发生安全事故。当卫生间未干湿分离时，地面常有积水，人摔倒后与瓷砖磕碰极易受伤。为研究卫浴环境，我们模拟了一个洗浴环境进行测试：选择25～40岁的一组人，其中7男2女，做了7次实验，在不同的室温、湿度、水温条件下进行沐浴来监测人沐浴过程中血压、脉搏（同心率）和体温变化及个人感受，通过研究、分析得出如下结论（图片所示为部分测试人员实验结果，其他测试人员测试结果基本相同。）：

（1）室温

卫生间温度随洗浴时间增加均有所上升， 在5次的实验中分别平均上升了2℃、3.5℃、6℃、8℃、4℃；其中上升最大也就8℃，在冬天室温较低的情况下，从洗浴开始到结束后，上升后的室温都无法达到洗浴时的舒适室温25℃及以上（实验测得洗澡时舒适的室内室温在25℃以上），而且上升的速度缓慢，没办法达到快速升温的目的。

实际生活中，很多地方的卫生间室温都低于25℃，尤其是冬季。黄河流域以前习惯到公共澡堂洗浴，随着生活习惯和居住条件的变化，越来越多的人在自家洗浴，此区域家庭都有暖气，温度都在20℃左右，距离舒适洗浴室温仍有差距，需要微升温；长江流域地区冬天室内温度几乎为0℃，而且无暖气供应，温度需要更大提高。

（2）相对湿度

从图17的曲线可以看出相对湿度在1～3分钟快速上升，到第4分钟时就达到了90%，之后就一直维持在93%左右。洗浴时，相对湿度上升，温度升高，人体会出现胸闷的感觉，对老年人而言存在危险。

（3）水温

洗澡的舒适水温在38℃-44℃。由于个体差异，洗澡舒适水温不尽相同，但使用40℃-42℃左右的水温洗澡居多（图18）。

（4）人体体温、心率与血压

测试前后各人员的体温变化幅度小，其变化量均0.5℃以内。心率变化量也不大，但中国的北方人（尤其是老人）喜欢泡澡，通过追加测试后发现，在42℃的水温下，1分钟后心率可达每分钟120次，这种情况下存在潜在危险。

在洗浴过程中，卫生间相对湿度从初始状态上升到90%以上时，人就开始感觉闷，其中口腔温度、心率、舒张压等变化不大，对人基本无影响，而收缩压都上升20mmHg左右（图19）。高血压患者和老年人在洗澡过程中应特别注意控制淋浴水温、湿度等。

5 总结

大部分在售商品房的卫生间面积能够满足最小无障碍活动空间所需面积。但在干湿分离状况下，大部分保障性住房中不能满足无障碍活动空间所需面积，且因卫生间属于家庭活动中的重要组成部分，也是容易发生危险的区域，保持卫生间的干湿分离能进一步提高卫生间的安全系数。故保障性住房的面积还需要进一步增加。国标中2.5m2的住宅设计最低面积要求也有待进一步提高。为进一步增加卫生间的安全性，卫浴环境中的温度、相对湿度等环境指标也需要科学性规范，以安装合理的调节环境的设施。现代人对卫生间的诉求已经不只是满足生活需求，人们更需要一个具有愉快氛围和健康生活方式的环境。□