某教学楼地道通风及诱导通风设计

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：带房间名称鲜夏季空气确温度倾冬季空气松温度揪换气次数尿教室公≤烂2仓9休℃垒1刃8宏℃专4~1爬0枯次糟/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：嘱为了充分会利用土壤唯的蓄热（必冷）能力讨，节省不揭可再生能绢源（人工颜制冷）的嫁消耗，保拐护生态环牙境、减少勾空气污染棋，本设计辽力图尽可惧能地利用扰可再生的良洁净自然箭能源（风脏、光、热扰）。由于弟夏季制冷天能耗大于蹄冬季供暖概能耗，故怜为教室设加计了地道直通风降温他及诱导式金通风系统得，以满足国教室通风机换气和降伪温，达到跌改善室内马热环境及调空气品质游的要求，承并使教室重在不开窗优时盏CO脱2音浓度低箱于痰1.莲5哨‰株，这是传吓统的人工草制冷系统哈（空调器均）所不能暮做到的。柏为了降低况建筑物能膨耗，对围游护结构热神工设计进洞行优化，晃既建筑专膜业采取了园隔热、保梢温、遮阳始等节能措忘施。外墙锹的传热系狼数达到贪了检0.60粮W/案(联㎡充.K袄)谊。统酷通过对本销建筑物各示方面进行锅的模拟分先析，预测妨本建筑物巾全年冬季统采暖逐时怪热负荷和怪夏季空调答逐时冷负贝荷，确定外出了合理出的环境控子制方案；嫁预测室内酷温度场和徒气流组织协状况；利浇用地道降炼温系统全果年非稳态挡程序，根促据冷负荷螺曲线，预尤测计算地向道风提供卸的冷量和呜逐时的出六口风温，节保证地道绩提供的冷想量曲线高惠于建筑物证的负荷曲蚂线。尘3.1测务地道通风谦降温系统据某教学楼闭采用地道厘通风降温匀系统作为员主冷源，叹根据建筑篮物逐时动损态负荷确坚定地道几拆何尺寸，差使地道通泡风能在供直冷季提供士建筑物所鼠需冷量，穷维持室内蒙良好的热桶环境。据3.1.疾1流撕地道设计蛮方案蝶根据北京率地区土壤下温度随深犬度的变化峰情况往，此4贺m签深处土壤鼠温度年波嘴动幅度已网经比较小共（波区幅剩3旨℃巴左右），钞因而上层哥预制混凝犹土埋管中传心深度定盗为矿4亡m柔，使用钢扒筋混凝土抬预制管，终内拆径他1.2腰m泄，水平布堂置，管道句间中心间声距斜2.4分m坑。考虑到骂地道建成监后的维护织，方便维授修人员的珍进入，因座此选用内经径衣为照1.2墓m咱的管道。摔在模拟计暖算中，通华过优化控蹲制方案，久尽量使计件算地道冷首源系统提雪供的总冷证量曲线接肃近所有建臭筑物需要锐的冷负荷烂曲线，以氏求得满足贩冷量需求祖的最短地替道长度，恼最大限度扫地降低初础投资。董图啊3-1亿烂地道布置歪示意蕉图牢堪寿寸3-2驶屋地道埋管额布置示意孙图打设计结果烛如下：总角计需要四箱根埋管，么其中一根篇埋管供南蜻教学楼，勒三根埋管泽供主教学他楼，在主垄教学楼和莫南教学楼弹地下层分晒别设置机丧房，为主骑教学楼和让南教学楼都送风（如倦图续3-猴1臣）感。牺乖埋管布置糖方案为上历下层各布灯置两根埋烈管（如除图剃3-拣2保），地道续长度锋为贸29假0仓米因/泰根。置3.1.叉2涝票地道夏季网运行模式齿如前所述芹，地道降姻温系统使慰用期定玉为弱5末月贡2构1河日潜～巧7住月慎1迈0挂日，薪共遭5下1戒天。每天旨通风时间稻按照赛早捐9熊：卫0葡0嗓～诸晚瑞1晋7纷：商0井0泳考虑。绒根据建筑属物所需冷钢负荷及新餐风量的要快求，使用间三档变转养数风机控麦制地道内盖的通风量五，实现分肺阶段控制炮方案。根凶据室外的畅气象参数蹦和地道出钱口空气温勺度来确定趴风机的运磁行工况。柔经计算教妻室的最大搬冷负荷铅为银200K刃W醒，系统总震设计风量它为答8900挪0m怨3名/卖h恳，地道送隐风温度逃为盖2晋0理℃落。地道降吸温系统选摊用的风机趴为三档变纺转数风机王，可满持足叉90群%嘉以上时间测房间温度姐控制复在魔2挣9禁℃拔以下。凝3.1.澡3腔汁地道冬季讲运行模式乓地道通风若系统在冬果季作为地单道预热系叹统：一方居面将室外瘦的低温空桶气引入地式道，使地拆道的温度帅降低以保讯证地道在于夏季的冷沫却能力；池另一方面傻通过地道巨预热室外科新鲜空气甩，改善房胡间的空气乔质量识。琴4却m介埋深下土掉壤温度谊在晋1钻1蛇月钟～雁2筑月均高于徐室外气温券，所以蚀在有1盐1买月蓄～辱2狭月可以通俯过地道通常风或敞开劲地道口进该行蓄冷以今保证第二飘年的供冷铺效果不会悠降低。重3.1.冈4快素机房布置墙机房设于翅建筑物内向的地下室崖。机房内晨设置风机徒，静压箱躁，消声砌招体、初效园过滤器等觉。风机作蛇减震处理替。室外空夺气经过埋具管，经风抱机加压后演送至静压电箱，然后佩通过水平罗送风道送弃至送风竖扭井，再送民至各房间肠。剖3.2毙邮诱导式通益风系统坛主教学楼麻的南侧教越室考虑采中用诱导式挽排风系好统描—其—抱通过烟囱核效应和太嫩阳集热器件（涂成黑寸色的坡屋永顶）尽可献能吸收太欣阳辐射热涌，加热流践过其中的雨空气，扩暑大与室外受空气的温壤差，形成麻并强化热脊压拔风作执用，进而躺对房间内惹的空气产婶生有效的露抽拔作用以，从而保自证教室内配能形成稳轨定的气流驻组织形式龄。配由于诱导缎式通风系捞统较依赖量于室外气棋象条件，犁并且提供劈的拔风动瞧力较小，盟为了确保帜排风效果鸦，同时安辜装机械排累风系统（眯如薯图替3-州3叙）。益图雕3-3艰绪主教学楼朝通风系统扮示意图热3.2.且1谊鹿机械送风耻系统设计诱地道风通氧过送风竖笔井，送至瞎各教室，沙为了确保离机械送风竞系统能满申足各个教调室风量要醉求，在建蛮筑投入正恐式使用前铅，必须进跟行初调节棚，使各房露间的风量输分配满足失使用要求胀。退3.2.指2脸狼机械排风签系统设计设房间内污执浊空气通耳过排风口篇引至排风菌道内，经菊排风机排裂出室外。丝空心夹层聋墙排风道退在设计上准需要兼顾开诱导式通臂风、建筑江物采光和塞外立面外膊观的要求燕，经计算台校核，设惠计墙体空赞腔尺寸腰为虚600m气m×50潮0m饱m幼，每间教弄室对应三东个空心夹荐层墙排风醉道。胞当采用诱模导式自然裤排风时，艰地道送风降系统处于饺低档运行汪，此时开苗启排风电针动百叶窗露，并关闭锐排风机。野南向教室凉在设计诱爽导式自然部排风系统捧的同时还阅并联设计慨机械排风俗系统，当案太阳辐射惯较弱或地往道送风系胳统处于中缴、高档运绍行时，开柿启排风机券，并关闭喘排风电动枝百叶窗。分北向教室拍的排风直部接通过排悦风机排出缩室外。最4劣.抹室内气流撒组织设计者由于教室渴里人员的震位置固定陆，而且又科是小学生蚂，因此房挣间气流组拔织的设计肆尤其重要农。而合理共的风口设钓计可以实拐现良好的酸房间气流涉组织。房哥间的风口洪设计是根棉据房间的兰气流组织轿设计而决蜘定的。羞经多方案派比较并利乘用流体力子学霉PHOE科NIC唇S盐模拟软件月，预测室激内温度场伙和气流组摇织状况（亩如渠图腾4-柏1泰），上送昌上排通风牛形式能形蓬成良好的旱室内气流验组织分布湾。新鲜冷设空气从上莫部送出后演，下沉至呼房间底部桌，在下沉锈的过程中渡气流扩散落掺混，风骄速衰减，荐温度上升纪至学生活狡动区域时桐，温度促在煤2样4础℃臣左右，风显速纯在岭0.竞2之米帮/剂秒左右，辽达到人体都热舒适的顶标准。下伐沉的空气膝遇到热源遮时，靠室甲内发热源伟的热力作幼用又以自永然的形式蔽使室内的觉余热和污叫浊空气向停上漫漫浮反起，移至畅房间上方垄，通过排销风口排出督教室。这甜种通风方此式为由热下压驱动引切起的自然鼠对流，仍将是一种置才换通风方赏式。统需要注意藏的是，该碍送风方式口，有可能丽出现当送厨风风速过景小时（风剂机运行在殊低中档）鼻，冷气流越下坠过快菜，出现部什分区域低直温度高风克速的情况娃，使该区肚域舒适度材不满足要脏求。因此总在送风口甚设可调节经角度的水贷平百叶，见以便当送饺风速度变塔化时相应骨进行调节爬送风角度沫，以保证咬室内的舒暗适度。朝图啄4-1的菌百帅叶篮30留°的夹角上送图上排置换瓦通风教室迟温度场模恶拟结果结束语：揭以上简要塘论述了生鞭态建筑中吩地道通风园降温系统艇、诱导式狸自然通风若系统和烟励囱效应的垃运用。设符计中力求蛙达到节能焦、减少污首染的目的护。这种通始风方式，省一方面改马变了教室限内的空气是品质，满循足了教室劫降温的要疏求；另一屋方面又节妥约了夏季洲所需的制零冷能源，价创造了一往个即自然夜又舒适的舰学习环境钟。既利用衫了可再生迁能源，又柏保护了生凡态环境，罪实现了可低持续发展稳的目的。接虽然该系煌统的初投刮资较高（厕主要高于掉预埋管