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1、新时代公共建筑的通风生态化设计,建筑师是通风系统的首要设计师，建筑设计确定了建筑分区的数量，同时也决定了空调机房、天井、通风塔等的定位。,1建筑通风生态化设计的原理和意义 采取“顺应”的方式适应自然变化，通过对建筑造型、结构、构件的改进，大大减低能耗，同时利用“主动”的设备进行通风，对抗较恶劣的气候条件，实现公共建筑通风设计的生态化。,1.2建筑通风可能造成如下问题： 1.2.1热量或冷量的过度消耗； 1.2.2外界自然条件到来的不适感觉； 1.2.3噪音及可悬浮颗粒污染； 1.2.4通风过程使自然或人工影响产生效果不可控； 1.2.5建造、维护过程中的成本增加。 实际上，当新鲜空气沿着合适的
2、通道顺畅地流向 人们希望的方向时，通风是协调与优美的，它创造一 种效率、带来一种美感，将建筑导向生态化的轨道。,1.3建筑通风两方面的意义： 1.3.1环境意义：带来新鲜的、温度适合的供人使用的空气。 1.3.2热工意义：抵御自然条件的不利影响，防止过冷或过热，成为隔热或保温的活的屏障，自主地适应气候变化。,2新时代公共建筑通风生态化的设计手法 对于通风生态化设计，我们可以将常见的生态式通风方式约略分成大循环、小循环、微循环三类。它们在不同层次上实现建筑生态化通风发挥自己的作用。,大循环，指的是从建筑物尺度上考虑的通风设计，主要表现为建筑造型上对通风的考虑。 小循环，指的是从房间尺度上考虑的通
3、风设计，主要表现为替换式通风等形式。 微循环，指的是从建筑构件尺度上考虑的通风设计，主要表现为双层幕墙等形式。,2.1大循环 大循环主要指的是在建筑尺度上的通风循环，实现的形式也多种多样。林茨的会议展览大厅的屋顶结构设计成一个扁平的、由玻璃表面覆盖的拱。钢梁架使屋顶结构可以承受荷载，跨度达到76m，覆盖了一个204m80m的范围。,新鲜的空气从地板的小口和大厅四周的通风孔进入 室内，而室内热空气根据热压原理升上屋顶。在这个加热过 程中，空气通过圆管传送到一个热回收器中。一年中，废空 气不停地从屋顶顶端一个巨大的、连续的开口中逸散出去， 这个开口配备有可关闭的、百叶似的通风瓣。为了保证在不 适宜
4、的气压下废空气仍然能顺利地逸散，在屋顶的顶端设计 了一个阻流板式的封盖物。7m宽的构件内侧凸起，利用 “文氏管效应”来保证室内空气的逸散。,文氏管效应 当风吹过阻挡物时，在阻挡物的背风面上方端口附近气压相对较低，从而产生吸附作用并导致空气的流动。 文氏管的原理就是把气流由粗变细，以加快气体流速，使气体在文氏管出口的后侧形成一个“真空”区。,2.2小循环 小循环的典型方式包括最近国外正流行的一种替换式 通风，在这种方式下，比室内气温约低1的空气从地板下 以很低的速率(一般0.2m/s)提供。这些空气根被用者体温、 计算机等设备和照明光源加热，然后上升通过天花板和高窗 排出，提供更好的室内空气质量
5、和舒适程度。坐落于英国伦 敦的HELICON是一个比较典型的例子，这一建筑占据了伦 敦一整个街区。包括6层办公室以及其下的5层零售商店(其 中两层位于地下)。,建筑有非常明亮和轻盈的外表，自然光可以射入其内的办公室建筑的外部,最大限度地使用了钢和玻璃这两种当代建筑最流行的材料，建筑没有可以打开的窗户，使用一种综合的空气散发系统和水冷式天花来对室内温度进行调节。水冷的天花板(一般为15)安装在金属龙骨上。,地板内有送风系统，给室内提供新鲜空气。室外空气可以通过过滤器冷却后进入室内，从每层的高处排出。在冬天,新鲜空气在进入室内之前将和室内排出的热空气(经过滤)混合。在必要的时候，空气可以通过围绕建
6、筑的管道加热后再送入室内。,东侧和西侧立面的幕墙上装有多层玻璃，这些 玻璃间有900mm的空腔，空腔的最外层是双层玻璃。 清洁和维修人员可以进入这些空腔进行维护管理。 空腔中安装有铝制的通风百叶片，这些叶片的旋转 由计算机系统自动控制。空腔中空气的流动可以削 弱太阳热辐射对室内温度的影响。,2.3微循环 微循环的一种典型的形式是双层外墙系统。外墙 是建筑室内外环境之间的分界，其设计往往直接影 响到室内环境质量和建筑在生态方面的表现，特别 是玻璃幕墙。外墙应该能满足自然光照、太阳能的 主动或被动利用防止过度热辐射、减少室内热损失。,双层外墙系统有很好的热学性能。它能提 供一种“空气流动的密封”，
7、即它可以让空气流 动进行通风，但同时又具有良好的热绝缘性 能。其工作原理是空气腔里较低的气压把部 分废气从房间抽出并且吸收太阳辐射热后变 暖、自然地上升从而带走废气和太阳辐射热。,一般来说，双层幕墙和传统的窗户相比大体能够 减少20%-25%的能耗。在空气腔中增加日光控制装 置(如百叶、光反射板、热反射板等)可以同时满足 建筑自然通风、自然采光的要求。 它的实质在于：形成一个生物气候缓冲层。人们 把这种起缓冲作用的生物气候缓冲层称作生态建筑 的形式因子。,生物气候缓冲层（BBL）是指在生态系统结构的框架内，通过建筑构件或建筑群体之间的组合关系，对建筑实体和建筑细部等进行设计和处理，在建筑与周围
8、生态环境之间，建立的一个缓冲区域，既可以在一定程度防止各种极端气候对室内影响，又可以强化各种微观气候调节的效果，进而满足人们种种舒适的要求，并且能够达到适当节能的目标。,双层幕墙系统优点: 它能将室内空气和玻璃墙内表面之间的温度差控制在最 小范围内。此外它还兼具隔音等优良性能。现在这种系统已 得到了越来越广泛的运用。双层外墙系统独有的特点是它使 高层建筑的高层部分也可以进行自然通风而不影响幕墙正常 的隔热功能。,在RWE大厦中，建筑师英恩霍文及合作工程师发展了这种可“呼吸的外墙”来平衡热绝缘要求和日光照明、自然通风间的冲突。双层幕墙的外层由1920m3461m的强化玻璃构成，内侧是两层玻璃，玻
9、璃间有充氦气的隔热层。,在内外层之间深度为50cm的空腔中安装有百 叶，由80mm宽的铝板制成，可以旋转。百叶被外层 的玻璃保护起来，免遭风雨的浸蚀.起到遮阳和热反 射的作用。当太阳辐射很强的时候，空腔内气体温 度升高，热空气从每层顶部的开口排出带走热量， 同时从底部自然地吸入新鲜空气,每个幕墙单元都成 为一个个能“呼吸”的肺。而在冬季，当通气孔关闭 时，这些空腔中的空气吸收并存储辐射热成为建筑 的“棉袄”。,狂风可能吹袭室内，形成紊流和噪音干扰，气 压甚至能导致房门打开困难。如果没有特殊措施， 建筑高层开窗自然通风是不可能的。采用双层幕墙 系统以后，外界气流流经空气腔的阻隔和缓冲，可 以通过
10、内侧打开的窗户进入室内，创造接近于地面 的自然通风效果。,大厦的运营管理系统由计算机控制，该系统根 据外界气候变化控制着百叶的角度和通风机械、空 调系统的动作。当风速超过标准时计算机系统会发 出警报，让人们关闭打开的窗户；而当每扇窗户被 打开时计算机系统会立刻知晓，并关闭相应房间的 通风或空调设施。每个办公室的门边都有一个控制 板可以微调灯光以节约电能；也可操纵遮阳板的角 度。,通过这些管理措施和双层玻璃幕墙的自然光 照明、自然通风和热绝缘性能，使得建筑的能耗大 大减少。 RWE大厦总的能源消耗不到同等规模普通建 筑的一半，辅助性质的机械通风和空调系统的能耗 量比普通建筑减少了30%-35%；自然通风率达到了 70%，只是在极端恶劣的天气或者要求很高的局部 场合才使用空调。,3结语 在新时代的公共建筑中，通风生态化设计正在被日益广泛地采用，它在不同尺度上把握建筑的形体、结构与构造，降低了能耗，提升了建筑内部空气环境质量，最大限度地使改善建筑内部微气候，保护使用者的健康。,