【學(xué)員問題】新時代公共建筑的通風(fēng)生態(tài)化設(shè)計？
【解答】在建筑通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計中，建筑師和暖通工程師誰是最重要的設(shè)計師？令人奇怪的答案是建筑師。有以下兩個原因：第一，通風(fēng)系統(tǒng)的尺寸在某種意義上講，幾乎完全由建筑師所做的建筑設(shè)計決定。成功設(shè)計的通風(fēng)系統(tǒng)的重量及占用空間可小于常規(guī)情況下的一半，而僅就通風(fēng)而言，成功的生態(tài)建筑耗費的能量只有常規(guī)下的十分之一，這在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是可行的——已經(jīng)有了現(xiàn)實的例子；第二，建筑師是通風(fēng)系統(tǒng)的首要設(shè)計師，建筑設(shè)計確定了建筑分區(qū)的數(shù)量，同時也決定了空調(diào)機房、天井、通風(fēng)塔等的定位。在設(shè)計初期建筑師與通風(fēng)工程師的密切配合，對于通風(fēng)的生態(tài)化設(shè)計加以考慮相當(dāng)必要，在新時代公共建筑設(shè)計中相當(dāng)普遍，解決這類問題的途徑也是異彩紛呈。
建筑通風(fēng)生態(tài)化設(shè)計的原理和意義
我們的建筑不應(yīng)該是喘著粗氣的疲憊的人，而應(yīng)該是吐納自如的氣功高手，建筑設(shè)計中對通風(fēng)的把握不應(yīng)該是低效和牽強的。
我們可以從自然中得到啟示：在動物大家庭中，冷血動物、溫血動物是有較大差異的兩種不同類別，溫血動物主動地適應(yīng)環(huán)境，通過對抗環(huán)境的方式生存，而冷血動物也同樣生存下來——他們采取的是順應(yīng)環(huán)境的變化的方式，這種方式雖然適應(yīng)范圍較小，但他們的能耗也相應(yīng)小得多，可以說是更加“生態(tài)”的方式。我們不妨學(xué)習(xí)它們，采取“順應(yīng)”的方式適應(yīng)自然變化，通過對建筑造型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的改進(jìn)，大大減低能耗，同時利用“主動”的設(shè)備進(jìn)行通風(fēng)，對抗較惡劣的氣候條件，實現(xiàn)公共建筑通風(fēng)設(shè)計的生態(tài)化。
粗略地講，建筑通風(fēng)可能造成如下問題：1熱量或冷量的過度消耗；2外界自然條件到來的不適感覺；3噪音及可懸浮顆粒污染；4通風(fēng)過程使自然或人工影響產(chǎn)生的效果不可控；5建造、維護(hù)過程中的成本增加。
實際上，當(dāng)新鮮空氣沿著合適的通道順暢地流向人們希望的方向時，通風(fēng)是協(xié)調(diào)與優(yōu)美的，它創(chuàng)造一種效率、帶來一種美感，將建筑導(dǎo)向生態(tài)化的軌道。
建筑通風(fēng)至少可以有以下兩方面的意義：
1環(huán)境意義：帶來新鮮的、溫度適合的供人使用的空氣。
2熱工意義：抵御自然條件的不利影響，防止過冷或過熱，成為隔熱或保溫的活的屏障，自主地適應(yīng)氣候變化。
新時代公共建筑通風(fēng)生態(tài)化的設(shè)計手法
對于通風(fēng)生態(tài)化設(shè)計，我們可以將常見的生態(tài)式通風(fēng)方式約略分成大循環(huán)、小循環(huán)、微循環(huán)三類。它們在不同層次上實現(xiàn)建筑生態(tài)化通風(fēng)發(fā)揮自己的作用。
這里提出的大循環(huán)，指的是從建筑物尺度上考慮的通風(fēng)設(shè)計，主要表現(xiàn)為建筑造型上對通風(fēng)的考慮。
小循環(huán)，指的是從房間尺度上考慮的通風(fēng)設(shè)計，主要表現(xiàn)為替換式通風(fēng)等形式。
微循環(huán)，指的是從建筑構(gòu)件尺度上考慮的通風(fēng)設(shè)計，主要表現(xiàn)為雙層幕墻等形式。
大循環(huán)主要指的是在建筑尺度上的通風(fēng)循環(huán)，實現(xiàn)的形式也多種多樣。就是一個比較完整的體現(xiàn)。這是一座三層的建筑。是一家電訊公司的總部。建筑采用對稱的平面。中心部分設(shè)有一個小規(guī)模的中庭?；蛘吒_地說：一個比較大的采光井。
建筑使用混合模式。即人工能源和自然手段相結(jié)合的辦法來提高能源的使用效率和減少不必要的能源消耗。能源系統(tǒng)包括一個自然通風(fēng)系統(tǒng)和一個輔助的機械通風(fēng)系統(tǒng)。自然通風(fēng)通過中庭的管道效應(yīng)來實現(xiàn)J建筑頂部設(shè)有6個線型陣列的通風(fēng)塔來強化通風(fēng)效果中庭和風(fēng)塔使得建筑總面積的70%都能自然通風(fēng)。機械通風(fēng)系統(tǒng)包括位于樓板構(gòu)造中的散風(fēng)裝置。為了提高通風(fēng)面積，這一建筑區(qū)別于其他建筑常用的在吊頂上設(shè)置通風(fēng)口的做法不使用吊頂而將整個天花作為“通風(fēng)口”，以使新鮮空氣能夠快速散發(fā)到室內(nèi)空間各部位。從而減少對機械通風(fēng)設(shè)備的動力依賴。而且這樣的設(shè)計還可以起到“熱飛輪”的作用。在白天迅速帶走室內(nèi)產(chǎn)生的熱量。在夜間則緩慢地釋放出來。室內(nèi)因聲學(xué)需要而配置的聲學(xué)反射板被整合到照明設(shè)備中。
在室外空氣溫度比較適合的情況下可直接向室內(nèi)輸送在其他情況下則經(jīng)過人工降溫或者加熱后再送到室內(nèi)使用。在屋頂靠近風(fēng)塔的地方配置有熱量回收裝置，這一裝置可以將空氣中的熱量收集起來后再排到室外，收集起來的熱量可以用來加熱即將送入室內(nèi)的冷空氣。
考慮到遮光的需要，建筑南側(cè)的窗戶上配置有水平的遮陽板，這些遮陽板在建筑藝術(shù)上起到強調(diào)立面水平伸展感的作用。北立面呈弧形。朝向公路凸起，由多孔磚砌筑而成。這些磚是從廢舊建筑中拆下來重復(fù)利用的，這也是環(huán)保性的手法。
建筑雖然規(guī)模并不算很大但卻是比較早注意到辦公建筑生態(tài)問題的實例之一。其能源節(jié)約手法并不復(fù)雜但可操作性比較強，是一個得以成功實踐的、人性化的生態(tài)設(shè)計。
小循環(huán)的典型方式包括最近國外正流行的一種“替換式通風(fēng)（displacementventilation）”，在這種方式下，比室內(nèi)氣溫約低1°C的空氣從地板下以很低的速率（一般0.2m/s）提供。這些空氣根被用者體溫、計算機等設(shè)備和照明光源加熱，然后上升通過天花板和高窗排出，提供更好的室內(nèi)空氣質(zhì)量和舒適程度。
座落于英國倫敦的HELICON是一個比較典型的例子，這一建筑占據(jù)了倫敦一整個街區(qū)。包括6層辦公室以及其下的5層零售商店（其中兩層位于地下）。建筑有非常明亮和輕盈的外表，自然光可以射入其內(nèi)的辦公室建筑的外部最大限度地使用了鋼和玻璃這兩種當(dāng)代建筑最流行的材料，似乎并不特別適合可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。但仔細(xì)考察這一建筑的能源使用策略，顯示出設(shè)計者對環(huán)境問題和能源效率的認(rèn)真考慮，因而也使得這一建筑從本質(zhì)上講不同于那些一度盛行的“高技派建筑”，建筑沒有可以打開的窗戶，使用一種綜合的空氣散發(fā)系統(tǒng)和水冷式天花來對室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。水冷的天花板（一般為15°C）安裝在金屬龍骨上。地板內(nèi)有送風(fēng)系統(tǒng)，給室內(nèi)提供新鮮空氣。室外空氣可以通過過濾器冷卻后進(jìn)入室內(nèi)。從每層的高處排出。在冬天。新鮮空氣在進(jìn)入室內(nèi)之前將和室內(nèi)排出的熱空氣（經(jīng)過濾）混合。在必要的時候?？諝饪梢酝ㄟ^圍繞建筑的管道加熱后再送入室內(nèi)。
建筑師希望外墻是相當(dāng)透明的。因此在辦公空間使用了落地的玻璃幕墻。東側(cè)和西側(cè)立面的幕墻上裝有多層玻璃，這些玻璃間有900mm的空腔，空腔的最外層是雙層玻璃。清潔和維修人員可以進(jìn)入這些空腔進(jìn)行維護(hù)管理?？涨恢邪惭b有鋁制的通風(fēng)百葉片。這些葉片的旋轉(zhuǎn)由計算機系統(tǒng)自動控制?？涨恢锌諝獾牧鲃涌梢韵魅跆枱彷椛鋵κ覂?nèi)溫度的影響。
辦公區(qū)域內(nèi)有一個中庭，為配置在中心的辦公室提供自然光照明而且排出室內(nèi)空氣因此減少了普通辦公建筑中常用的吊頂內(nèi)的通風(fēng)管道。
對于處在城市中心的建筑能源節(jié)約是很困難的。因為建筑周圍的空氣質(zhì)量和噪音使得自然通風(fēng)成為不太可取的方式。因此能源節(jié)約的主要手段在這個項目中是通過多層外墻系統(tǒng)和水冷式天花外墻的熱絕緣性能很高。密封性也很好。它們大大降低了控制室內(nèi)溫度所需要的能耗。
微循環(huán)的一種典型的形式是雙層外墻系統(tǒng)。
外墻是建筑室內(nèi)外環(huán)境之間的分界，其設(shè)計往往直接影響到室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和建筑在生態(tài)方面的表現(xiàn)，特別是玻璃幕墻。外墻應(yīng)該能滿足自然光照、太陽能的主動或被動利用防止過度熱輻射、減少室內(nèi)熱損失。許多研究表明。雙層外墻系統(tǒng)有很好的熱學(xué)性能。它能提供一種“空氣流動的密封”，即它可以讓空氣流動進(jìn)行通風(fēng)，但同時又具有良好的熱絕緣性能。其工作原理是空氣腔里較低的氣壓把部分廢氣從房間抽出并且吸收太陽輻射熱后變暖、自然地上升從而帶走廢氣和太陽輻射熱。