具有双层表皮的高层建筑中的自然通风,是对能源的节约还是浪费

1、具有双层表皮的高层建筑中的自然通风，是对能源的节约还是浪费提尔帕斯奎概述:双层表皮的使用，是为了使高层建筑以及外部具有高噪声级的建筑能 够进行自然通风。为了评估其能源使用情况，对三栋使用了双层表皮的建 筑进行了至少为期一年的监测（多特蒙德的西门子大楼、杜塞尔多夫的维多 利亚保险公司大楼以及艾森的莱茵集团大楼）。在其中一栋建筑中，所有 的空气调节设备都被移除了，而其外表皮则被更换为双层表皮，另一栋建 筑使用非机械通风的制冷设备（.），最后一栋建筑则使用结合了机械 通风的制冷设备。其结果将为室内小气候，长远计划的限制条件以及高层 建筑不使用或仅使用有限的制冷设备的可能性提供文件资料。这个研究是 由

2、德国北威州政府（AG-solor）设立并于多特蒙德大学施行的。关键词：高层；表皮；西门子大楼西门子大楼位于多特蒙德的西门子分部大楼仅有11层，是一栋相对较小的高层 建筑，建于上世纪六十年代。它坐落于多特蒙德市中心的一条主干道旁。在经历过1996/1997年的一场大火之后，西门子大楼的整个外表皮 被换成了一个新的双层表皮。其两层表皮之间的空间保持长期通风。建筑 内所有空调与制冷设备都被移除，且除了餐厅之外不设新的空调或制冷设 备。现在内层窗户全年都可以打开以获得自然通风。新型表皮的总造价可 以保持在500/似内。图1所示为主要表皮的构造节点，由设置了上开窗的内表皮与间层通 风空间所组成，包裹在百

3、叶窗之外。外卜部表皮的玻璃板仅被垂直放置，以 使空气能够从顶部与底部的10cm宽的凹槽通过。由50组气体示踪剂调 查的结果显示，每人30m3 /h的空气需求并不需要穿堂风，仅由斜窗提供 就足够了（图2）【1】。由于建筑内部没有制冷设备，除热辐射外，夏季温度由日间通风与夜 间通风以及有效的遮阳措施决定。图3所示为1998年夏季最炎热时段中的三天，建筑房间、夕卜部与表 皮的温度。房间作为电话客服中心使用，具有大量的由人、电脑以及电话 设备产生的热辐射。房间内的工作人员在晚上保持窗户开敞，这一点记录 为窗户接触。没有混凝土楼板与房间之间的吊顶的阻隔，夜间通风的效率 本应得到提高。尽管外表皮的表面温度

4、上升到比建筑外部温度高10。但 室内温度始终保持在可接受温度范围的一半。除去烟囱效应，在风速与方 向的影响下，室内最高温度并未超过室外温度。夕卜表皮的AHC在80到 120h-1之间变化。纵观全年，图4显示了在全年在工作时间中温度标准值被超过的小时 数。在冬天，保证长期通风的空气间层将额外的太阳辐射能保存下来，节省了大约15-18%的热能。维多利亚保险公司大楼1997年，维多利亚保险公司在杜塞尔多夫建造了一栋新的使用双层 表皮的大楼。大楼坐落在一条噪声等级较高的道路旁（，其体型分为两部 分，一个高层部分与一个七层的部分。1997年夏天我们开始对七层部分 东侧的一个办公室进行详细的长期测量。办公

5、室通过混凝土楼板内设置的 水管进行冷却。为了阻止进风与出风发生重新混合，双层表皮之间空气间层的入口设 置在外表皮的内侧。排出的空气通过水平的薄片排出空气间层（事实上， 空气一般会通过风迫使其通过的通道，图5）。为了带走混凝土楼板间的热量，大块的混凝土中设置水管（与楼层中 供暖系统中的水管相似）。楼板的冷却情况的峰值在20到30W/m之间变 化（图6）。1997/1998年全年的制冷能源需求的测量值为30kWh/皿。夕卜表皮的高温并未导致建筑内部产生不适的温度（图7 ）。在全年中 （1997年9月1日到1998年8月31日仅有46个小时温度超过了 26C。空气间层的温度上升到比室外温度高8C。莱

6、茵集团大楼莱茵集团股份有限公司的总部大楼（德国主要电力公司）建立于1996 年，是一栋29层的圆筒状大楼，使用双层表皮。建筑中设置冷却吊顶与 全套的空调设备（ACH2.5h -1）。窗户可以打开。当窗户打开时冷却吊顶 与供暖系统自动停止运作。50cm宽的空气间层通过水平设置的开口进行通风（图8 ）。表皮每层 分开设置通风口。在1998年十月到2001年三月间对首层一间北向房间与16层一间南向房间分别进行调查。图9所示为2000年五月其中一个时间段的典型温度。在这段时间里 冷却吊顶并没有开启，但室内温度始终保持在28C以下。总的来说，冷却 吊顶基本上能使室内温度保持在可接受的范围内。空期间层的平

7、均气温上 升到比表皮前面的气温高出15C。空气间层的温度仅影响房间外侧的温度 （在窗户关闭的情况下）。窗户由地板到楼板铺设，可延垂直方向打开10cm。图10所示为对1 楼与16楼各一间办公室使用气体示踪剂测量法测量每小时自然空气变化 的结果。对于设计者来说，为了计算自然通风建筑中空气间层的温度，预 测自然通风量是很重要的。在西门子大楼中，空气间层的空气运动情况是 通过两个热风速计（空气运动速度的测量仪器）测量的。为了得出空气交 换量，我们通过表皮的能量守恒来测量空气运动的速度分布。图11所示为自2000年来工作时间中一个温度定值被超过的小时数。值得注意的是，表皮前面出现高温的频率比在位于埃森市的德国天气服务 的气象站（DWD