試論地下建筑可持續(xù)性設(shè)計(jì)方法
——以地下建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)研究為例

楊 旭

(萍鄉(xiāng)市規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院,江西 萍鄉(xiāng) 337000)

1 地下建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)思路

1.1 聯(lián)合通風(fēng)系統(tǒng)

聯(lián)合通風(fēng)系統(tǒng),是指在現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,通過更多技術(shù)手段,使地下建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)更具效率和實(shí)用性。如部分地下建筑目前采用的斜式通風(fēng)道,需要在內(nèi)壓空氣壓力存在較大差異時(shí),才能發(fā)揮通風(fēng)作用。未來(lái)可以在斜式通風(fēng)道的基礎(chǔ)上,增設(shè)空氣豎井,存儲(chǔ)室或者動(dòng)力結(jié)構(gòu),提升自然通風(fēng)的效果,如果長(zhǎng)期無(wú)法進(jìn)行自然通風(fēng),則動(dòng)用儲(chǔ)備空氣、動(dòng)力結(jié)構(gòu),滿足通風(fēng)要求[1]。

1.2 明確通風(fēng)要求

通風(fēng)要求,是指以基本的空氣健康為準(zhǔn)繩,出具的通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn),以我國(guó)基本情況來(lái)看,建議地下建筑不同區(qū)域的通風(fēng)間隔如表1所示。

表1 地下建筑不同區(qū)域的通風(fēng)間隔

為保證空氣質(zhì)量,通風(fēng)間隔一般不宜超過最大間隔。以自然通風(fēng)為視角,上述標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)自然通風(fēng)設(shè)計(jì)提出了較高要求。

1.3 便于運(yùn)行維護(hù)

因地下建筑的建設(shè)地點(diǎn)比較特殊,很難想常規(guī)地上建筑一樣進(jìn)行頻繁、簡(jiǎn)單的運(yùn)行維護(hù),這要求再針對(duì)地下建筑進(jìn)行自然通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí),充分考慮運(yùn)行維護(hù)的便捷性。如此前地下建筑多用的通風(fēng)井,雖然使用簡(jiǎn)單,但如果遭受外力破壞、使用年限過長(zhǎng),需要更換的構(gòu)件數(shù)目會(huì)快速增加。而且暴露于外部的金屬結(jié)構(gòu)也面臨氧化風(fēng)蝕問題,運(yùn)維難度相對(duì)較高[2]。

2 地下建筑自然通風(fēng)設(shè)計(jì)方法

2.1 垂直通風(fēng)

垂直通風(fēng)理念,源自于我國(guó)南方“天井”以及北方窯洞的垂直通風(fēng)井,雖然技術(shù)上存在很大差別,但基本理論是相同的。通過建設(shè)垂直位置上的通風(fēng)系統(tǒng),使地下活動(dòng)產(chǎn)生的溫度較高的空氣上升,排出井外,置換外部溫度較低的空氣,形成自然通風(fēng)。為強(qiáng)化通風(fēng)效果,擬對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計(jì)方案下的工作模式,帶有自身特點(diǎn)。于垂直通風(fēng)井上部放置輔助設(shè)施應(yīng)對(duì)雜物進(jìn)入地下的問題,以預(yù)冷裝置冷卻空氣,通過凈化裝置濾除較小的雜質(zhì),冷空氣進(jìn)入地下空間。地面空間內(nèi)的空氣,通過橫向排風(fēng)道排出,排風(fēng)道包括多個(gè)入口,以保證空氣排出的效率。該系統(tǒng)下,冷空氣可形成局部高壓,避免被地下空間原有空氣擠壓排出的問題,系統(tǒng)持續(xù)循環(huán)工作的情況下,外部空氣始終處于相對(duì)高壓狀態(tài),可不斷進(jìn)入地下建筑內(nèi),實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。

2.2 斜式通風(fēng)

斜式通風(fēng)的思路,在上文(1.1)中已經(jīng)有過初步論述,本次研究中,擬在傳統(tǒng)斜式通風(fēng)方案的基礎(chǔ)上,生成更全面的通風(fēng)作業(yè)系統(tǒng),包括增設(shè)空氣豎井,存儲(chǔ)室和動(dòng)力結(jié)構(gòu)三條措施,空氣豎井均取小豎井制,在斜式通風(fēng)系統(tǒng)中增加空氣交換的出入口,如面積500m2的地下空間,原有7處斜式通風(fēng)道,可予以保留,在此基礎(chǔ)上,每處大風(fēng)道處,間隔10-20m設(shè)置一個(gè)小型豎井,以管道與斜式大風(fēng)道相連,提升通風(fēng)采集率。存儲(chǔ)室要求建設(shè)為半封閉式,當(dāng)自然通風(fēng)情況理想時(shí),予以開放,存儲(chǔ)部分外部空氣并關(guān)閉。當(dāng)自然通風(fēng)情況不理想時(shí),予以開放,使地下建筑得到新鮮空氣,儲(chǔ)存室內(nèi)空氣每日進(jìn)行更換。動(dòng)力結(jié)構(gòu)為小風(fēng)機(jī),當(dāng)?shù)叵陆ㄖ匀煌L(fēng)緩慢時(shí),啟動(dòng)小風(fēng)機(jī)引導(dǎo)空氣流通,10-20min后關(guān)閉,對(duì)自然通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行輔助,為降低能耗水平,小風(fēng)機(jī)的功率不宜過大,每500m2空間放置一處風(fēng)機(jī)即可。

2.3 大型地下空間的通風(fēng)循環(huán)

針對(duì)大型地下空間的自然通風(fēng)設(shè)計(jì),應(yīng)強(qiáng)調(diào)以通風(fēng)循環(huán)保證空氣流通的效果,在此前學(xué)者的研究中,地下建筑中,氡濃度與換氣次數(shù)存在明顯的相關(guān)性,其基本態(tài)勢(shì)為正相關(guān)。大型地下空間的自然通風(fēng)情況往往不理想,尤其是復(fù)雜空間和幾何中心位置。為應(yīng)對(duì)該問題,擬通過區(qū)域小循環(huán)和范圍大循環(huán)的方式進(jìn)行進(jìn)行通風(fēng)強(qiáng)化。區(qū)域小循環(huán),是指在大型地下空間內(nèi)部營(yíng)造空氣上的壓差,設(shè)置通風(fēng)管道,使空氣可以在地下空間內(nèi)部流通,形成自然通風(fēng)效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上,額外通過垂直通風(fēng)和斜式通風(fēng)等方式,營(yíng)造大型自然通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng),將區(qū)域小循環(huán)納入到整體的自然通風(fēng)系統(tǒng)中,形成點(diǎn)——面效應(yīng),提升自然通風(fēng)效果。

3 總結(jié)

綜上,現(xiàn)代地下建筑數(shù)目越來(lái)越多,功能也越來(lái)越全面,需要給予設(shè)計(jì)優(yōu)化,尤其是通風(fēng)設(shè)計(jì)。從思路上看,可在地下建筑中設(shè)計(jì)聯(lián)合通風(fēng)系統(tǒng),并對(duì)通風(fēng)要求進(jìn)行明確,強(qiáng)調(diào)運(yùn)行維護(hù)的便利性。方法上看,借鑒傳統(tǒng)技術(shù),可以擬定垂直通風(fēng)、斜式通風(fēng)兩種基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案,針對(duì)大型地下空間,則可以建立通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng),一方面保證通風(fēng)效果,另一方面也保證了空氣質(zhì)量,可予以參考借鑒。