某教学楼地道透风及诱导透风设计

某教学楼地道通风及诱导通风设计摘要：本文简要论述了在具体工程设计中，运用生态建筑中可采用的基本技术措施之一的诱导式自然通风和烟囱效应及太阳集热器，实现所谓的“生态建筑”。先进的欧美国家已有很多好的生态建筑作品早已问世，而我国还处于初期发展阶段。本文中所介绍的设计也是对生态建筑设计的一个探索和尝试。关键字：生态建筑诱导式自然通风地道通风降温空气品质生态建筑的设计理念在国际上已被建筑设计师们所广泛关注，并归纳总结了一些可采用的技术措施，并正在通过点点滴滴的工程实践，合理地运用到生态建筑中。在创造健康舒适的室内环境，满足人类对舒适环境需求的同时，最大限度地降低资源浪费和对自然环境的污染，保持和促进地球自然生态环境的平衡，提倡“人类建筑与环境共生”的设计新理念。本文结合工程设计实例，介绍了生态建筑中可采用的基本技术措施之一的诱导式构造技术。除此之外，技术措施还包括有绿化技术、太阳能利用、废物的回收循环利用、生态建材的开发利用等方面。这些技术措施都要靠目前的技术条件，并结合本国国情，才能得以运用和实施。1.工程概况：建筑面积：12000㎡；建筑高度：22m；建筑层数：地上5层/地下一层（设备层）。建筑分为主教学楼、南教学楼及宿舍三部分，地下设备层布置为通风机房、通风静压箱、消声砌体及库房，地上布置为教室、宿舍、餐厅、库房、多功能教室等，其中教室面积约为6000㎡。2003年完成施工图设计。本文主要介绍地道通风降温及诱导通风系统的设计。2.室内设计计算参数及负荷计算分析2.1室内设计参数：寄房间名净称龄夏季空盆气温度舰冬季空蔬气温度胃换气次什数半教室董≤恳2唯9质℃究1夫8张℃男4~1虽0筝次年/h2.2负荷计算分析首先需要分析北京地区的气候条件和学校建筑物的使用情况，利用逐时气象数据生成软件Medpha生成的北京地区的典型气温数据，根据教室的人员负荷和灯光、设备负荷特点及学校的标准作息时间，利用建筑热环境模拟软件DeST计算出各房间的冷负荷数值。计算结果发现，除宿舍楼外，其他建筑的房间高于29℃的时间比较一致：都出现在5月22日～9月6日（如图2-1）。考虑到暑假期间可不进行热环境控制，因此将实际需要进行夏季热环境控制的时间定在5月22日～7月10日。图2-1北大附小典型房间基础室温曲线冬季模拟时间：与集中供暖时间相同：11月15日～3月11日。2.3夏季运行模式的确定就主教学楼而言，虽然有不同使用功能、不同建筑位置的房间，但经过模拟发现，所有房间的负荷变化规律是一致的。供冷期间，房间逐时负荷从0～43W/m2之间不等，而冷负荷大于25W/m2的时间只占整个供冷时间的22％。如采用固定的控制模式，在78％的时间内都会出现严重的能源浪费。将负荷分为三个比较典型的负荷段：负荷大于25W/m2的占22％、负荷在10W/m2～25W/m2之间的占36％、负荷小于10W/m2的占42％。与负荷相对应，风机选用三档变速风机。采用人工控制的方法，根据当日气象预报数据或实际需要，选择相匹配的档位风机送风。这样一方面对初投资影响不大，另一方面可以大幅度地减少风机能耗。综上所述，对于主教学楼应采用变速风机＋人工控制的分阶段控制模式。3.地道通风降温系统及诱导式通风系统：希为了充艇分利用剧土壤的析蓄热（许冷）能撑力，节锁省不可卡再生能稍源（人下工制冷闹）的消鹿耗，保仙护生态歇环境、驼减少空竖气污染职，本设刮计力图诚尽可能酷地利用殿可再生涝的洁净咽自然能畜源（风熔、光、维热）。劳由于夏临季制冷唐能耗大谣于冬季递供暖能跳耗，故伤为教室甲设计了锯地道通受风降温那及诱导惯式通风腿系统，辽以满足秩教室通抚风换气足和降温蛙，达到侄改善室危内热环唯境及空协气品质爹的要求续，并使斑教室在每不开窗笔时晌CO烧2回浓度低级于碑1.禾5只‰巴，这是询传统的沃人工制尺冷系统赌（空调握器）所叠不能做蜓到的。万为了降允低建筑杜物能耗茫，对围途护结构瓦热工设疫计进行姻优化，喉既建筑掏专业采独取了隔木热、保粥温、遮沈阳等节愈能措施僚。外墙滚的传热故系数达递到世了锣0.6躲0W/拴(陕㎡级.K庭)吐。百搜通过对坝本建筑授物各方恳面进行俗的模拟师分析，醒预测本系建筑物到全年冬超季采暖绳逐时热验负荷和虾夏季空枪调逐时念冷负荷害，确定薄出了合晃理的环起境控制忘方案；案预测室艳内温度止场和气料流组织昨状况；孤利用地燥道降温川系统全蕉年非稳盒态程序刊，根据阀冷负荷械曲线，梢预测计附算地道较风提供坦的冷量猪和逐时束的出口撤风温，溜保证地乓道提供吉的冷量愿曲线高钱于建筑着物的负挎荷曲线捞。播3.1角调地道通帐风降温民系统嫂某教学贝楼采用陶地道通凭风降温补系统作续为主冷已源，根赤据建筑毅物逐时抚动态负害荷确定弹地道几浆何尺寸迫，使地倒道通风秋能在供架冷季提毁供建筑靠物所需身冷量，之维持室挨内良好体的热环鉴境。赏3.1集.1箭黑地道设舞计方案蹲根据北敞京地区涌土壤温赢度随深筐度的变熔化情况遥，以4史m描深处土腹壤温度恶年波动怖幅度已墨经比较晌小（波寄幅形3兄℃睛左右）减，因而忍上层预星制混凝栗土埋管谱中心深绵度定甘为嚷4栏m付，使用猪钢筋混志凝土预阶制管，捉内衡径嫁1.2丽m新，水平赔布置，与管道间艺中心间聚距酬2.4斑m具。考虑棋到地道赏建成后锤的维护喘，方便怪维修人砌员的进婶入，因场此选用硬内径扎为披1.2滨m匹的管道孩。历在模拟拳计算中宪，通过努优化控翼制方案艳，尽量撤使计算衰地道冷贞源系统致提供的愿总冷量朱曲线接妄近所有垒建筑物怀需要的堪冷负荷寒曲线，车以求得筑满足冷赔量需求暴的最短凭地道长车度，最滨大限度翅地降低茶初投资非。粉图欣3-1庄闭地道布弃置示意这图踏咽喷判3-2搅秃地道埋允管布置振示意图经设计结疾果如下趋：总计舍需要四岭根埋管冻，其中蒸一根埋迷管供南魂教学楼爹，三根乱埋管供垮主教学德楼，在敞主教学赢楼和南绸教学楼视地下层旋分别设鉴置机房溜，为主晕教学楼锐和南教额学楼送架风（如秃图勇3-淋1肤）欧。贪咐埋管布间置方案咸为上下棕层各布凶置两根乓埋管（奖如饱图腿3-棵2略），地鬼道长度晴为暮29乌0陡米晓/迁根。比3.1赏.2番魔地道夏奥季运行肌模式颗如前所舍述，地脱道降温馅系统使般用期定蔑为睬5电月线2侦1苹日硬～照7设月殃1养0奥日，洞共毫5犬1王天。每艇天通风财时间按合照宿早嘴9丢：誓0锄0滥～藏晚撒1复7评：仍0泽0伶考虑。嗽根据建巷筑物所纯需冷负友荷及新镰风量的引要求，劈使用三抱档变转抬数风机伟控制地钉道内的扑通风量六，实现悉分阶段左控制方奏案。根翼据室外庭的气象贩参数和然地道出滨口空气间温度来甲确定风设机的运蒸行工况搂。经计战算教室缴的最大闪冷负荷览为讽200祥K乌W谷，系统跳总设计源风量睬为挎890开00m轮3还/仁h悉，地道览送风温敌度秘为晚2诞0缓℃撒。地道竟降温系拒统选用作的风机仗为三档劈变转数跌风机，到可满决足览90尸%河以上时违间房间凯温度控为制途在感2域9颈℃吐以下。裙3.1余.3马逐地道冬手季运行堂模式甲地道通隐风系统洗在冬季弊作为地年道预热恨系统：肆一方面击将室外场的低温避空气引次入地道火，使地钢道的温揪度降低射以保证龄地道在荷夏季的拜冷却能平力；另怠一方面江通过地鼠道预热越室外新渡鲜空气玩，改善动房间的揉空气质寿量破。鸽4促m援埋深下厦土壤温如度咏在脏1愁1焰月朝～沸2门月均高葛于室外至气温，水所以怖在戴1走1岂月就～毒2甚月可以俊通过地避道通风怖或敞开死地道口赴进行蓄周冷以保衫证第二宿年的供腐冷效果横不会降酬低。鸽3.1丈.4坛舱机房布漂置吵机房设锁于建筑乞物内的张地下室饰。机房摩内设置求风机，果静压箱迷，消声党砌体、弯初效过原滤器等痕。风机崇作减震翅处理。山室外空门气经过吼埋管，完经风机析加压后标送至静础压箱，针然后通邻过水平恐送风道剥送至送甩风竖井依，再送俯至各房屡间。五3.2搬罚诱导式槐通风系膏统头主教学牙楼的南嘱侧教室方考虑采脚用诱导喝式排风糠系肯统押—尽—万通过烟穗囱效应庙和太阳铺集热器眨（涂成阀黑色的矿坡屋顶挖）尽可伶能吸收饭太阳辐亩射热，朴加热流师过其中役的空气拣，扩大场与室外卸空气的倒温差，腥形成并劫强化热矩压拔风惨作用，疫进而对谅房间内楚的空气红产生有府效的抽显拔作用睡，从而梨保证教哨室内能采形成稳备定的气享流组织工形式。删由于诱心导式通猛风系统鄙较依赖再于室外承气象条茫件，并坡且提供穴的拔风伴动力较帐小，为盗了确保啄排风效猎果，同壤时安装园机械排化风系统夫（如责图私3-植3船）。掘图脆3-3恨障主教学初楼通风淘系统示洒意图姥3.2扎.1民劲机械送近风系统放设计圣地道风乡通过送独风竖井吹，送至巷各教室分，为了尿确保机叫械送风蜻系统能改满足各斩个教室容风量要围求，在计建筑投嫩入正式邻使用前序，必须袖进行初短调节，苍使各房哗间的风拖量分配西满足使大用要求秒。始3.2赴.2若驱机械排笋风系统泉设计滤房间内童污浊空营气通过牌排风口蛛引至排寒风道内愉，经排柜风机排信出室外敌。空心辨夹层墙纪排风道出在设计种上需要呈兼顾诱汇导式通邀风、建稍筑物采坊光和外雨立面外犯观的要丧求，经熟计算校启核，设缘计墙体贤空腔尺胃寸呜为钱600困mm×追500忽m毯m良，每间挪教室对渴应三个眉空心夹歼层墙排师风道。裁当采用寨诱导式挑自然排柿风时，吴地道送作风系统刘处于低义档运行首，此时芦开启排付风电动项百叶窗成，并关鸭闭排风少机。南险向教室准在设计泽诱导式龟自然排婆风系统腥的同时波还并联唉设计机妄械排风暴系统，原当太阳挥辐射较佣弱或地茂道送风弄系统处鸟于中、杏高档运潮行时，烟开启排麦风机，佛并关闭袍排风电日动百叶霸窗。北裙向教室跌的排风遇直接通械过排风加机排出乞室外。留4着.兰室内气浇流组织箱设计请由于教竟室里人段员的位到置固定汤，而且田又是小抹学生，理因此房雹间气流光组织的炸设计尤狠其重要钱。而合杆理的风皮口设计郊可以实索现良好捏的房间乌气流组殿织。房忘间的风胞口设计馋是根据慧房间的豆气流组呀织设计娇而决定临的。尼经多方寻案比较息并利用贷流体力伞学腰PHO堆ENI尸C许S绒模拟软亮件，预熊测室内迹温度场您和气流归组织状潜况（如愉图摘4-踪1迟），上祥送上排粒通风形灿式能形宏成良好协的室内晃气流组跳织分布负。新鲜从冷空气己从上部社送出后万，下沉馒至房间风底部，赌在下沉违的过程扰中气流蚂扩散掺哄混，风瞒速衰减泄，温度绍上升至梦学生活侮动区域暴时，温远度贯在吗2错4日℃牺左右，别风速寇在车0.京2蔽米炊/游秒左右篮，达到旅人体热谦舒适的付标准。甚下沉的简空气遇巴到热源眨时，靠网室内发醉热源的雾热力作墨用又以才自然的革形式使似室内的唱余热和茂污浊空劝气向上流漫漫浮职起，移亚至房间训上方，园通过排停风口排位出教室重。这种滚通风方具式为由虾热压驱史动引起寸的自然陵对流，合仍是一坝种置换膜通风方疼式。供需要注凝意的是呆，该送踩风方式抚，有可妈能出现拘当送风胳风速过仪小时（谁风机运饿行在低线中档）霜，冷气看流下坠巨过快，脾出现部章分区域钥低温度穗高风速浇的情况由，使该再区域舒里适度不唐满足要绕求。因耀此在送穴风口设塔可调节震角度的扯水平百请叶，以帅便当送温风速度犹变化时晚相应进辫行调节轿送风角踢度，以淡保证室鸟内的舒厕适度。太图刊4-1爬塘百牺叶痰30挨°吵夹角上否送上排态置换通塌风教室赖温度场掀模拟结挥果出结束语稀：蓄以上简暖要论述寻了生态芝建筑中刚地道通寄风降温桶系统、颜诱导式瑞自然通属风系统沉和烟囱缝效应的拨运用。市设计中诵力求达抚到节能盘、减少负污染的表目的。等这种通戴风方式励，一方篮面改变恳了教室杀内的空联气品质堂，满足匪了教室哑降温的唤要求；助另一方蜻面又节感约了夏温季所需筛的制冷馒能源，售创造了甩一个即晚自然又课舒适的档学习环那境。既陈利用了壮可再生米能源，阔又保护徐了生态繁环境，僵实现了备可持续阻发展的发目的。要虽然该山系统的训初投资陪较高（铺主要高慕于预埋壳管道的鹊