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健康建筑与yabo手机官方网站通风

一 前言

    2003年一季度以来,‘非典’病役突发在中国一些省市,一场没有硝烟的战争在全国打响,数以万计人被隔离,数以千计人被病毒折磨,数以百计人被夺去生命,对全国的经济发展产生一定负面影响。当然‘非典’病役发生和流行有多方的因素,但健康的室内空气质量和良好的自然通风是防治‘非典’的一个重要的因素。卫生部2003年4月30日紧急通知:为阻止非典型肺炎病毒的传播途径,即日起在非典型肺炎收治、隔离、观察以及发现有非典型肺炎病人的场所、楼宇内,一律禁止使用中央空调。各单位在人员密集的地方,要保证自然通风条件。医学专家称‘室内通风和室内消毒同等重要’。5月15日世卫专家称:香港淘大花园案例表明,强力抽风扇可能将非典病毒液滴抽出浴室,通过小天井传到高层居民感染。……‘非典’病疫再一次向人们居住健康的现实提出了挑战,再一次用传染病学的观点来审视环境、建筑、健康三者之间的内在关系。其实在上世纪下半叶,国际上有不少的环境学家和建筑大师在不同场所和不同时间,提出了‘健康建筑’、‘绿色建筑’、‘生态建筑’、‘持续建筑’的呐喊和建议,从1972年开始,有关这方面内容的国际会议几乎年年召开,囿于当时我国温饱型的经济水平以及传统观念的困扰,从建筑实践和建筑理论都落后相当大距离,仅以《玻璃yabo手机官方网站工程技术规范》(JGJ102-96)为例,其中第4.1.4条规定:〔玻璃yabo手机官方网站的开启部分面积不宜大于yabo手机官方网站面积15%〕;该条文如下说明:〔玻璃yabo手机官方网站作为建筑外围护结构,要求密封性。如果开启面积过大,既增加采暖空调能耗,又影响立面效果,条文中提到设置少量开启部分,面积不宜超过yabo手机官方网站面积的15%,属经验数据。〕这些规定说明:作为建筑外围护结构的玻璃yabo手机官方网站仅仅考虑空调能耗和立面效果,没有考虑健康要求的必要自然通风。据了解,在‘非典’之后,北京、广州等地某些玻璃yabo手机官方网站为了自然通风,将已建成的封闭式玻璃打掉,改为开启窗。JGJ102修改本将删除以上条文。作为外围护结构的建筑yabo手机官方网站是建筑物的内外环境的分界和媒介,对建筑物的内外环境起着重要作用,要不要开启?如何开启?开启面积多少?开启和通风、开启和节能、开启和空气质量等如何协调?室外的环境或空气质量不良时又如何关闭?关闭后又如何自然通风?……等等问题,不是仅仅去除一些规范的某些条文,或者在原封闭yabo手机官方网站拆除以增加开启窗等简单方法来处理,需要以健康、绿色、生态、持续建筑的理念来探讨研究,需要建筑师和yabo手机官方网站设计师共同努力,以‘非典’的切肤之痛、痛定思痛:重温健康、绿色、生态、持续建筑的理念,用这些理念来审视、强化过去忽视的内容,结合国情和‘非典’病疫对建筑的要求,创造、发展新内容,本文愿对此作一些粗浅探讨。

    二 持续发展

    对环境的关注已经成为全世界的热点:自然资源的过度开采,生态环境的日益颓败,自然气候的恶变无常……无不使之感到忧虑和惶恐,近代以来,社会物质、技术以前所未有的速度发展,对地球及环境不间断索取,将人类的欲望逐渐推向极限,将会使人类自身的生存濒临危难困境。1968年罗马俱乐部麦道斯(D.L.Meadows)的《增长的极限》,从全球和长远的角度,把经济、技术、社会和环境问题结合起来考虑,以系统动力学的理论方法,建立了一个世界模型,通过定量分析指出:人口增长、工业发展、粮食生产、资源耗尽和环境污染的指数增长,最终将导致全世界物尽财绝的困境。这份报告,从一定程度上改变了人们对环境态度,开始广泛吸取哲学家和科学家的基本理论和方法,从方方面面来控制地球上的环境状况。人类在地球上成长的数量、分布范围、科技发展等已达生物史上的颠峰,突破地球生态容量及自然复原的极限,有识之士开始生态、环保的反思:1987年[蒙特利尔公约]、1992年巴西[里约宣言]、1994年埃及[世界人口会议]、1995年土耳其伊斯坦堡[城市高峰会]、1997年日本[京都议定书],无一不为人类生活的持续发展进行探讨,逐渐由消极的‘环保’、‘节能’,迈向积极的‘持续’、‘生态’。(图一、图二所示,从原始自然观至二十一世纪今天,有关持续发展概念的形成过程。)从省能环保→生态绿化→舒适健康;节能固然重要,但要服从舒适健康,如果没有健康这一必要的前提,片面追求其它,损失更大;而新世纪的舒适健康观,已不是原始自然观,也不是初步觉醒的环保观和生态观,而是天、地、人和万物共存的持续发展的自然观。有专家言:人类是自然的入侵者,而沙士病毒则是人类基因的入侵者。这句话表明人和地球生物共存的关系。以持续发展为基础的舒适健康自然观贯穿人们活动全过程,当然也要贯穿到建筑及外围护结构,因而用新的健康、生态、绿色建筑理念来设计yabo手机官方网站和通风,也许是必由之路,不少有识之建筑师和yabo手机官方网站设计师已经这样做,在‘非典’病疫后,中国的建筑师和yabo手机官方网站设计师更应这样做。

    三 健康建筑、绿色建筑、生态建筑、持续建筑

    建筑是人们价值观及进展的具体表现。1970年代石油能源危机的影响,现代建筑对环境问题回应,从节能建筑开始;为了节能,建筑注重建康不够,造成许多疾病发生,觉醒了建筑师的环保建康意识,提出了‘健康建筑’(Healthy Buildings)和‘绿色建筑’(Green Buildings)的理念;一些发达国家的建筑师根据德国生物学家赫克尔(Ernst Heinrich Haeekel)提出的《生态学》基本概念,将人类的建筑活动纳入到生态系统,重新评价人、建筑和环境之间的关系,提出‘生态建筑’(Ecological Buildings)的理念,美国著名的建筑师麦克哈格(Ian L.McHarg)所著《结合自然的设计》的出版,标志着生态建筑学的诞生。随着人们对全球生态环境的普遍关注和可持续发展思想的广泛深入,建筑回应从能源、健康方面扩展到全面审视建筑活动对全球生态环境、周边生态环境、居住者所生活环境的影响,这是空间上的全面性;同时这种全面审视还包括时间全面性:即审视建筑的‘全寿命’影响,包括原材料、运输、加工、施工、建造、使用、维修、改造和折除等各个环节,将人、建筑和环境作为一个有机的、具有结构和功能的整体系统来看待,建筑不仅要满足使用要求和美学要求,还要达到与环境共生和可持续协调发展目的,有节制地利用和改造自然,寻求最适合人类生存和发展的生态建筑环境。1993年,国际建协第18次大会发表的《芝加哥宣言》,提出“以探求自然生态作为建筑设计的依据”。指出“建筑及其建成的环境在人类对自然环境的影响扮演着重要角色;符合可持续发展原理的设计需要对资源和能源的使用效率、对健康的影响、对材料的选择等方面进行综合思考”,提出‘可持续发展建筑’(Sustainable Buildings)的理念。这四种‘建筑’理念是在不同的时间提出的,从其所定义的内涵来看,如图三示意的包容关系。

    四 健康建筑和yabo手机官方网站的通风设计要点建议

    依照持续建筑、生态建筑、绿色建筑与健康建筑有关理念,考虑‘非典’病疫的一些现象和要求,对健康建筑和yabo手机官方网站的通风设计要点提出以下粗浅建议:

    4.1 对健康建筑的自然通风设计需要建筑师和yabo手机官方网站设计师的通力合作,从建筑总图设计时开始。

    4.2 在可能条件下尽量使用自然通风,不要设计全封闭建筑。

    很早以来人类就在实践中就采用了自然通风来使生活环境更加舒适健康,其实这也是人的动物本能之一,甚至白蚁窝的自然通风系统都达到了惊人完美程度。自然通风最大益处首先应该是使室内空气质量环境得到改善,尤其是要保证健康的空气质量,防止有关疾病传染,除了在污染非常严重以至室外空气不能达到健康要求的情况外,应该尽可能地使用自然通风来给室内提供新鲜、健康的空气。自然通风另一好处是能够降低对空调系统的依赖,从而节约空调能耗。

    4.3 自然通风为主,混合通风并用。

    室外环境并不总是满足自然通风的需要,要做到完全的自然通风几乎是不可能的,在保证室内健康空气的条件下,可混合使用各种通风方式,即在充分利用自然通风同时,也配置机械通风和空调系统,混合通风大致有以下四种方式:

    ① 机械通风只是在需要时作为一种辅助手段使用。

    ② 根据建筑物内各区实际需要和实际条件,采用不同通风方式。

    ③ 自然通风和机械通风同时使用。

    ④ 自然通风和机械通风替换使用。

    4.4 建筑的布局宜依据常年主导风向来考虑,使建筑物yabo手机官方网站的排列和朝向有利于自然通风。

    4.5 在进行平面和剖面设计时,室内进深与yabo手机官方网站进、出风口几何尺寸相匹配,避免出现室内自然通风死点。

    4.6 yabo手机官方网站和门窗的开口位置、廊道的布置、内隔墙设置等都要考虑对气流导向,有利于穿堂风的形成。

    4.7 优先采用在外界环境恶劣或比较恶劣条件下都能自然通风的yabo手机官方网站和门窗结构,例如双层结构yabo手机官方网站。

    4.8 yabo手机官方网站和门窗的通风结构既要能开启,又要能关闭,开关最少要手动和电动,高档建筑最好智能控制。

    4.9 精心设计双层yabo手机官方网站的竖通道和横廊道,与建筑物中庭或风塔设置相呼应,巧妙地利用‘烟囱效应’,使yabo手机官方网站、门窗和室内形成合理的正压和负压,保证有风和无风时都能有效地自然通风。

    4.10 在保证健康自然通风前提下尽量节能,吸收国外yabo手机官方网站技术时,结合中国国情,尤其要注意‘温室效应’和‘烟囱效应’的平衡性。自然通风也要和玻璃yabo手机官方网站和门窗的自然采光相匹配。

    4.11 yabo手机官方网站进出风口的位置和形式尽量满足建筑立面美学要求;避免噪音。

    4.12 通风系统应能防止发生火灾时火焰漫延。实例可见德国加特纳公司制作的RWE大楼智能双层结构yabo手机官方网站。

    4.13 用双层结构yabo手机官方网站的生态气候缓冲层BBL(Biocilimatic Buffering Layer)的理念进行封闭或通风面积小的老yabo手机官方网站的改造,比目前简单的打破玻璃以增加开启窗的方法也许更为经济有效。

    4.14 气流组织可根据进、出风口的位置主要有以下形式:

    ①单侧上进上出;②单侧上进下出;③双侧上进上出;④双侧上进下出;⑤其它。推荐①、④形式。

    4.15 在没有新规定之前,新风量和空内允许气流速度暂按以下建议指标进行设计,一般室内环境:新风量最少为60(m3 /h. 人),重要室内环境:新风量最少为80(m3 /h. 人);室内允许气流速度,一般室内环境:0.20m/s;重要室内环境:0.15m/s。

   

    鉴于案例比较容易理解和学习,本文编选了一些工程案例,从这些工程案例经验分享中,可以看到健康建筑和yabo手机官方网站的通风是跨领域、跨专业的合作成果,可以看到健康建筑和yabo手机官方网站的通风设计要点的灵活应用,从中吸取所需要的养份,也许对提高我国健康建筑和yabo手机官方网站通风的技术水平有一些帮助。

   

    五 工程案例

    5.1 德国波恩邮政总局

    德国邮政局(Deutsche Post Boon)在波恩的新总部大楼的建筑形态及立面形式的设计,将换气通风作为主要因素之一,弧面开放性玻璃yabo手机官方网站分散引进室外空气,每九层楼的空中庭园集中排气,楼高230.8m。分段开放式双层结构的玻璃yabo手机官方网站,每段九层楼高,外层yabo手机官方网站采用单层低铁玻璃开关采用中央控制;内层采用低铁充气钢化中空玻璃,开关采用手动控制;内、外层之间的通道宽度:南立面为1.35m,北立面为0.85m。

    双层玻璃yabo手机官方网站的温室效应将进气预热,独立的地板环流加热,天花板中央系统提供基本暖气,利用办公室排放之热气加热空中花园,作为间接热回收。

    双层yabo手机官方网站中的遮阳装置,不受风速限制;利用烟囱效应释放外墙所吸收的热;独立的外气冷却系统;利用莱因河水冷却混凝土楼板;以凉爽的表层温度提高室内舒适度;夜间注入冷空气以降低建筑物的热容量。

    5.2 德国法兰克福银行大厦(Commerz Bank Headquaters)1997年,设计师:诺曼.福斯特(Foster & Partners)

    大厦高300m,共53层,主干是一个高大的中庭,以其烟囱效应为整个大厦排气,52层被划分为4个办公单元,每个办公单元都带有一个4层高的空中花园,并种植了丰富的植物,空中花园的外侧是双层玻璃yabo手机官方网站,室外空气通过外墙进风口进入内、外层玻璃yabo手机官方网站之间的热通道,可开启的窗户设在内层玻璃yabo手机官方网站上,即使在恶劣天气,最高层窗户开启,也不会受到强风的干扰,从而保证了整个大厦的自然通风,朝向中庭一侧的窗户也是可以开启排气;花园植物的光合作用、双层玻璃yabo手机官方网站的自然通风和中庭烟囱效应的排气等共同构成了大厦之‘肺’,将绿色植物引入室内,创造与自然接触的人性化空间,又称之为“生态舱”,福斯特自称这一设计是“世界上第一座活着的、能够自由呼吸的高层建筑”。

    在寒冷的冬天,计算机将关闭内层yabo手机官方网站的窗户,通过中庭来自然通风。在夏季,窗户可以打开以获得穿堂风。

    福斯特成功地将自然景观引入超高层集中式办公建筑,使城市高密度生活方式与自然生态环境相融合,被称为世界上第一座“生态型”超高层建筑,其相应的双层结构的玻璃yabo手机官方网站也才是“生态型”的“呼吸yabo手机官方网站”。

    5.3 英哥尔斯达特镇AUDI研发中心大楼

    AUDI公司在英哥尔斯达镇(Ingolstadt)汽车生产厂附近建造的一座研发中心大楼,研究所要求:生态环境好、自然通风良、室内空气质量高,为了达到这些要求,该大楼在南向设置了整体式双层结构玻璃yabo手机官方网站,外层为明框玻璃yabo手机官方网站,内层为玻璃门窗,内外层的缓冲区,作为主要的门厅与廊道空间,缓冲办公室空间之热能吸收,利用开放空间作为排气集中区。夏季、冬季的工况见下图示意,烟囱效应排气,取代了冗长的管道,双层结构yabo手机官方网站及其烟囱效应、温室效应又使该大楼节能也较好。

    5.4 以色列特拉维夫波特环境研究学院建筑竞赛方案

    这个方案包含了绿色设计几项具体做法:自然通风,绿色单元——光线、空气、雨水、植栽的设计,光电屋顶,废物专用导槽与回收利用,可拆卸的构造系统等。

    5.5 城市之门(City. Dusselklorf. Germmany)1997年

    这种低能耗的办公大楼坐落于莱茵河公园的边缘,位于繁忙莱茵河隧道南入口的上方,是通向这个地区的入口大门。两幢高80m的16层塔楼之间是高58m的中庭,塔楼顶部通过三层桥式结构相连,整个建筑都被玻璃yabo手机官方网站包裹着,两幢塔楼都装有双层隔热玻璃,在单层玻璃和双层玻璃之间有一个0.9~1.4m的廊道(图7),起着隔热和隔声作用,窗户上的电控百叶窗除遮阳之外,还有利于热空气上升排出。

    为保证良好自然通风,有一个专门特殊设计的通风装置,设在窗户上、下方(图36)。该装置高600mm,安装有灵敏的气动百叶,由电子系统控制,能充分利用外部气候条件并减少刮风所产生的噪声,有效地提供自然通风。

    当外界温度在5℃~20℃之间时,自然通风足以满足室内使用要求,如果出现恶劣天气,可启用环境友好空调系统,它包括一个双重空气交换系统,通过天花板上的吸附式隔热冷却装置,利用采自河边的地下水来制冷,避免了氟利昂的使用;冬季则可通过天花板用当地区域供暖系统采暖。

    5.6 英国建筑研究所办公楼

    这座英国建筑研究所(BRE)办公楼座落于瓦特福德(Watford)市郊,气候温和,污染少。办公楼主体为三层,外立面有一半是可开启的充氩气中空玻璃窗,南立面还装有电动水平玻璃百叶,顶部设有通风口,办公楼层高3.7m,波形混凝土上另附面板,两层板之间留有大面积的低阻力空隙,便于空气流动。空外空气由大楼管理(BMS)系统所控制高窗提供,在波形楼板的‘高点’部位直接进入,或由波形楼板的‘低点’部位进入结构空隙,正南面有五个通风口,内装有光电板,可以吸收太阳能转换为电能,以驱动内装的低压风扇在炎热或无风时帮助通风。气温适中季节,开窗通风;冬季,室外空气进入后预热;夏季,窗户可补充通风。南面窗户使用反射玻璃,配置了电动遮阳帘。这座大楼绿色设计达到了:100%面积自然通风,95%面积自然采光,96%材料重复利用。

    我国目前建筑物的通风设计主要依据《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003),主要考虑室内采暖、制冷的需要前提下尽量节能,对自然通风和室内健康空气的要求考虑不多,‘非典’之后也许会增加新内容。本文仅作为有关专业设计规范尚未补充以上新内容之前,吸取‘非典’的一些现象,参照国外有关健康建筑和yabo手机官方网站的通风工程实例,以建筑yabo手机官方网站设计的角度提出一些探讨意见和建议,‘抛砖引玉’,仅作参考,不妥之处,敬请指正。

    参考文献:

    一《高技术生态建筑》 李华东主编 天津大学出版社

    二《永续绿建筑》 总编辑 李芳怡 台湾建筑杂志

    三《全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力》 建设部工程质量安全监督与行业发展司 中国建筑标准设设计研究所

    四《生态建筑》 周浩明 张晓东主编 东南大学出版社

    五《Double-Skin Facades》 Oesterler. Lieb. Lutz. Heusier
 

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