影響工業(yè)建筑通風(fēng)除塵效果的因素與完善措施

張思齊 徐爽

1.沈陽脈拓普達(dá)建筑智能化工程有限公司 遼寧沈陽 110000

2.沈陽都市建筑設(shè)計(jì)有限公司 遼寧沈陽 110000

人們多達(dá)90%的時(shí)間在室內(nèi)度過，伴隨著室內(nèi)外污染物的多元變化，室內(nèi)污染愈加嚴(yán)重，僅因?yàn)槭覂?nèi)污染導(dǎo)致人類死亡人數(shù)就高達(dá)上百萬，已經(jīng)嚴(yán)重危害了人類的身體健康，成為當(dāng)今社會重點(diǎn)關(guān)注對象。建筑通風(fēng)是有效降低建筑室內(nèi)污染物濃度、改善室內(nèi)環(huán)境和保持良好的室內(nèi)空氣質(zhì)量的有效方法。本文對國內(nèi)外學(xué)者在該研究領(lǐng)域相關(guān)的探索和研究進(jìn)行了綜述，并提出了有待進(jìn)一步深入研究的幾個(gè)關(guān)鍵問題。

1 自然通風(fēng)概述

自然通風(fēng)是指依靠室外風(fēng)力形成的風(fēng)壓及室內(nèi)外空氣溫差產(chǎn)成的熱壓促使空氣流動，使建筑室內(nèi)外空氣交換。夏熱冬暖地區(qū)的城市易產(chǎn)生“熱島效應(yīng)”，城市建筑通過自然通風(fēng)設(shè)計(jì)，可減少過渡季節(jié)、夏季及冬季的空調(diào)及其他通風(fēng)設(shè)施的使用頻率。城市建筑中的自然通風(fēng)分為風(fēng)壓通風(fēng)、熱壓通風(fēng)、風(fēng)壓與熱壓共同作用及機(jī)械輔助式自然通風(fēng)4 種形式。

2 工業(yè)建筑建筑自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

建筑方案策劃應(yīng)對項(xiàng)目所在地的自然狀況、各季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向及強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)研。城市建筑自然通風(fēng)受項(xiàng)目所在地的樹木、水景等自然環(huán)境及周邊建筑群影響。建筑平面布局不適宜將造成室內(nèi)外空氣不流通，從而降低建筑室內(nèi)環(huán)境的舒適度。因此，在場地布局規(guī)劃的開始階段，建筑師應(yīng)充分調(diào)研項(xiàng)目周邊自然環(huán)境，并在建筑布局階段進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.1 合理設(shè)計(jì)建筑朝向

建筑物的方向是風(fēng)壓和通風(fēng)效果的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盛行的夏季風(fēng)向和建筑區(qū)域的地理?xiàng)l件。在炎熱的夏季和溫暖的冬季地區(qū)，氣候炎熱潮濕，因此應(yīng)謹(jǐn)慎考慮通風(fēng)和遮陽設(shè)計(jì)。如果夏季建筑物的布置與主要風(fēng)向?qū)R并且風(fēng)向的投影角保持在0°，則前建筑物的高度，位置和形狀會直接影響后建筑物產(chǎn)生的渦流區(qū)。建筑物的外墻上有風(fēng)流，以最大化氣流的長度。當(dāng)前，必須增加建筑物之間的距離，以避免防風(fēng)的問題。這是建筑設(shè)計(jì)中最不合理的形式。為避免這種情況，在建筑物設(shè)計(jì)階段應(yīng)相應(yīng)地調(diào)整建筑物與風(fēng)向之間的角度，并將風(fēng)向之間的角度控制在30°至60°之間，以減小風(fēng)影長度。因此在城市建筑設(shè)計(jì)布局期間，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目所處區(qū)域的地理?xiàng)l件和主導(dǎo)風(fēng)向選擇最佳建筑朝向，確保后排建筑既有充分日照，又能位于風(fēng)影范圍外，享有更好的自然通風(fēng)效果[1]。

2.2 借助地形強(qiáng)化通風(fēng)效果

夏熱冬暖地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)為東南向，要將自然風(fēng)引入室內(nèi)，在滿足其他條件情況下，可讓建筑朝向盡可能垂直于夏季主導(dǎo)風(fēng)向，并在平面布局中結(jié)合功能需求適當(dāng)設(shè)計(jì)建筑進(jìn)深，以此形成良好的室內(nèi)風(fēng)環(huán)境，提高室內(nèi)舒適性。建筑設(shè)計(jì)使用建筑方位的凹凸布局，考慮居住區(qū)建筑的規(guī)劃布局是否采用錯(cuò)列式或斜列式，進(jìn)而使兩邊的建筑樓群形成錯(cuò)位，并使建筑與夏季主導(dǎo)風(fēng)形成不大于45°的投射角，上述設(shè)計(jì)方法可加強(qiáng)夏季主導(dǎo)自然風(fēng)的對流，從而提高“穿堂風(fēng)”強(qiáng)度，優(yōu)化建筑風(fēng)環(huán)境。

2.3 加入水景設(shè)計(jì)

在進(jìn)行場地設(shè)計(jì)時(shí)可考慮加入水景設(shè)計(jì)，如結(jié)合場地在夏季主導(dǎo)風(fēng)迎風(fēng)向或底層架空處設(shè)計(jì)景觀水池。由于水的比熱容與蓄熱性能較好，水體具有降溫及改善空氣濕度的作用，利用熱壓通風(fēng)原理加速室內(nèi)外空氣流通，場地設(shè)計(jì)中引入水體可形成良好的建筑微氣候。此外，“引水入室”還能增強(qiáng)景觀效果，使人們親近自然，同時(shí)也可模糊建筑與環(huán)境的界限。

2.4 運(yùn)用風(fēng)環(huán)境模擬軟件調(diào)整建筑組群布局

現(xiàn)代城市建筑如住宅小區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)多由建筑組群構(gòu)成，其平面布局形式直接影響建筑的自然通風(fēng)。因此在場地布局階段應(yīng)結(jié)合風(fēng)環(huán)境模擬軟件對建筑群體組合方式、建筑間距等進(jìn)行風(fēng)壓差分析，在滿足GB/T50378-2019《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》前提下進(jìn)行布局調(diào)整。建筑組群設(shè)計(jì)可結(jié)合實(shí)際情況靈活運(yùn)用散點(diǎn)式、周邊式與行列式等類型，一般采用行列式。行列式是指建筑組群中的建筑朝向統(tǒng)一，建筑間距設(shè)計(jì)合理，適當(dāng)對建筑進(jìn)行錯(cuò)動，借助差異化的布局形式更好提升整體的自然通風(fēng)效果。建筑群的立面形式要確保不同單體建筑的高度錯(cuò)落有序，避免群體建筑內(nèi)部形成氣流，不利于自然通風(fēng)[2]。

3 動態(tài)通風(fēng)策略

盡管一些研究人員試圖同時(shí)考慮室內(nèi)空氣質(zhì)量和能源效率，但他們的研究往往把同樣的重點(diǎn)放在能源和室內(nèi)空氣品質(zhì)目標(biāo)上。在多個(gè)目標(biāo)中，室內(nèi)空氣品質(zhì)應(yīng)該是第一位的。不同的通風(fēng)策略在能耗的分析中已有大量研究。例如，如果在中小型辦公樓中，自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)這兩種通風(fēng)方法的室溫，CO2濃度和制冷負(fù)荷不同，則發(fā)現(xiàn)使用自然通風(fēng)方法時(shí)室內(nèi)空氣質(zhì)量與機(jī)械通風(fēng)水平相似，并且能耗低。它基于機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，可以很好地適應(yīng)因員工人數(shù)變化而引起的新鮮空氣需求。但是，如果房間中維修工人的數(shù)量突然增加，則機(jī)械通風(fēng)的CO2濃度將超過標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)，與一棟住宅樓作為建模對象進(jìn)行比較。分析了自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)的不同方法對室內(nèi)空氣質(zhì)量和能耗的綜合影響，發(fā)現(xiàn)在自然通風(fēng)模式下，窗的總打開時(shí)間相同時(shí)，孔的數(shù)量增加并改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量。開窗足以降低房間中的甲醛濃度。在機(jī)械通風(fēng)模式下，供氣風(fēng)扇的連續(xù)運(yùn)行比間歇運(yùn)行更節(jié)能。在北部采暖季節(jié)，與自然通風(fēng)相比，使用機(jī)械通風(fēng)稀釋室內(nèi)污染物的效率和效率更高。在建模過程中，僅以甲醛為例分析污染物濃度的變化[3]。

4 結(jié)語

隨著城市不斷發(fā)展及空氣環(huán)境變化，要實(shí)現(xiàn)建筑可持續(xù)發(fā)展必須考慮自然通風(fēng)。有效的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)策略不僅能提高室內(nèi)環(huán)境舒適度，還能降低建筑使用能耗，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。建筑師在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)將自然通風(fēng)理念貫穿始終，不斷完善自然通風(fēng)設(shè)計(jì)手法，設(shè)計(jì)節(jié)能環(huán)保的綠色建筑。