大进深建筑自然通风改造策略探究——以沈阳建筑大学博物馆为例

大进深建筑自然通风改造策略探究 ——以沈阳建筑大学博物馆为例
发布时间：2022-12-04T02:36:59.953Z 来源：《建筑实践》2022年15期8月41卷作者：许子健
[导读] 本文以沈阳建筑大学建筑博物馆为例,对大进深公建的自然通风系统展开研究与探索,
许子健
沈阳建筑大学建筑与规划学院辽宁沈阳 110170
摘要：本文以沈阳建筑大学建筑博物馆为例,对大进深公建的自然通风系统展开研究与探索,调查分析该馆所面临的自然通风情况与问题,并提出对应改造策略，以期为其他有共性问题的大进深建筑提供参考。

关键词：大进深建筑；博物馆；自然通风；改造策略
引言
沈阳建筑大学建筑博物馆是目前国内唯一的综合类建筑博物馆，其进深为56.4米，首层层高为4.6米，二层层高为6.8米，如仍按传统通风形式已经不能很好满足建筑自然通风需求，需要依靠机械通风如新风系统、空气净化器、空调等一系列设备，但随之而来的能源成本消耗，以及空调的效果与工作的局限性也暴露了主动式设备的不足，相比之下，以设计与技术手段达成的自然通风不仅可以节约能源，也可以更好的提升博物馆的空气循环质量与效率[1]。

1大进深建筑自然通风设计相关研究
大进深建筑先今快速发展并应用于各种类型得公共建筑，得益于不断加速发展的城市化进程，和随之而来的人口增加以及城市用地紧张，大进深建筑如何更加节约能源，已成为当下国内外广泛关注的问题，通过自然通风方面的设计与研究来增加大进深建筑的节能性在国内外有许多研究与案例可参考。

姜冶提出利用建筑地下空间作为冷源，以自然通风作为媒介的方法，可在一定条件下有效地改善室内环境[2]。

杨绰利用热压法原理，在建筑的进气口与排风口之间形成高差，让建筑内部的空气形成烟囱效应来强化大进深建筑的自然通风[3]。

钱发则在技术层面为我们提供了另一种选择——双层玻璃通风幕墙，即由内外两层玻璃幕墙组成，不仅外形美观，且具有良好的节能性能[4]。

2沈阳建筑大学建筑博物馆概况与通风现状
2.1地理区位与自然条件
博物馆位于校园中心地带，东北侧为中央水系景观，西北侧与西南侧均为教学楼，东南侧为图书馆。

建筑博物馆中央1层，两侧为2层，局部有3层。

总建筑高度为18米，进深56.4米，开间47.1米。

建筑内部中央为采光大中庭连接两侧2层空间。

所在地属于严寒地区，冬冷夏暖，寒冷期长，春秋短促多风。

夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为西北风。

2.2通风现状与问题
(1)博物馆中庭区域无法形成热压与拔风效果。

博物馆中庭顶部区域为采光玻璃天窗，冬季在为博物馆提供天然采光的同时可以提高室内温度，降低能耗。

但在夏季，虽有顶部遮阳板，但缺少可开启窗扇，在室外阳光射入使得温度升高时，空气密度减小，热空气上升并且无法及时排除，只能聚集在此，形成热气流，提高能耗，并让人体感闷热，呼吸不畅。

(2)博物馆二层空间缺少排气通风设施。

博物馆二层空间在顶部也设置条形采光天窗，但仍为不可开启式，且二层整体空间开窗相对相对一层较少，更使得二层的展览空间与汇报厅空间无法形成有效自然通风，空气流通不畅，极易产生闷热且呼吸不适的情况，这种情况在举办展览和学术讲座，流动人数增多时不舒适感尤为明显。

此外，对室内环境的卫生情况更会造成不利影响。

(3)博物馆两侧立面玻璃幕墙可开启部分过少，不能形成空气对流。

博物馆中庭两侧立面为整片玻璃幕墙，没有可开启的通风口，只有南侧主入口大门与外侧窗形成微弱的气流，且主入口大门常处于关闭状态，不能达到理想的空气对流。

此外，由于中庭顶部没有设置对外通气口，不能产生压差，形成烟囱效应，影响整个博物馆的自然通风效果。

3沈阳建筑大学建筑博物馆通风改造策略
(1)博物馆中庭区域顶部设置可开启通风窗。

博物馆中庭顶部区域是根据桁架结构设置得不可开启玻璃天窗，每一块玻璃尺寸约为1.2米×2米，每一榀桁架由中间钢梁一分为二，将顶部玻璃板规则分布成16组，每组24玻璃板。

因此，选取中庭顶部区域玻璃顶进行改造，将规则分布的单独玻璃组作为改造单元，将封闭的不可开启玻璃板提升高度，加设钢梁，并在钢梁上设置可开启的下悬窗，形成凸字型排气口，窗户尽可能设置在南北两侧，避免设置在东西侧，加强通风效果，两侧的玻璃也可加设遮阳设施，防止阳光斜向直射入室内，或设置有倾斜角度的挡板可将直射阳光经挡板折射后减弱其强度，弱化直射强光，增加室内光影效果。

(2)博物馆二层室内空间设置通风排气设施。

对于大进深多体量空间的建筑，仅仅依靠中庭通风口，不能很好的满足多体量空间建筑的通风要求，二层室内空间顶部的条形采光玻璃天窗也应设置辅助的通风口。

由于博物馆体量大，区域空间多，尤其是二层报告厅属于围合区域空间，人流较多时，只能依靠门作为通风口不能满足良好的通风要求。

因此，应在二层各区域上部的条形采光天窗设置小面积的通风口，开启部分应设置在直边一侧，利用热空气上升，冷空气下降原理将热空气通过直边通风窗从屋顶排出，增强二层空间的通风效果，改善空气质量以及室内卫生环境[5]。

(3)博物馆中庭两侧对外立面设置双层玻璃通风幕墙。

将博物馆中庭两侧对外立面的单层整片封闭玻璃幕墙替换改造成双层通风玻璃幕墙，这种双层通风玻璃幕墙又叫做双层节能幕墙，它由内外两道幕墙组成，内外层结构之间形成一个室内外之间的空气缓冲层。

空气从幕墙下部的进风口进入夹层，从上部出风口排出。

夏季时，在较强的太阳辐射照射下，使得空腔温度升高，由于“烟冲效应”使得热气流上升并通过出风口排出室外，从而减少室内温度交换；冬季时，可关闭外层幕墙的通风口，幕墙内部的空气在阳光照射下，温度升高，可以产生“温室效应”，提高保温效果，以此来加强室内的空气对流，改善博物馆两侧自然通风效果。

4结语
(1) 博物馆中庭无法形成热压与拔风效果，通过将屋顶玻璃板分组局部抬升，加设通风换气的排气窗加强中庭区域的压差与拔风效果。

(2) 博物馆二层空间缺少通风排气设施，通过在顶部条形采光窗的直边侧加设辅助通风口，利用热空气上升原理，将室内热空气从顶部排出，达到通风换气的目的。

(3) 博物馆中庭两侧立面大面积单层不可开启幕墙影响室内的空气对流，将其改造替换成双层通风玻璃幕墙，加强室内空气对流的同
时，亦能使得室内温度冬暖夏凉，降低能耗。

以上问题也是其他大进深建筑在通风方面的共性问题，其改进措施亦可作为其他需要改造通风问题建筑的参考，在资源日益匮乏的今天，积极探讨合适的设计手段，新的建筑技术，可以在提升建筑自然通风的同时，创造更加绿色舒适的建筑空间。

参考文献
[1]周春艳.长春地区教学建筑自然采光策略研究[J].山东工业技术,2018(12):71-75.
[2]姜冶.利用竖向空间实现大进深建筑通风设计研究[D].沈阳建筑大学,2011.
[3]杨绰.基于自然通风目标的建筑设计策略与方法[J].中国建筑工业,2020,8(20):10-16.
[4]钱发.双层皮玻璃幕墙通风性能研究[D].重庆大学,2011.
[5]安艳华,周虹.沈阳建筑大学图书馆自然通风现状与改进措施[J].沈阳建筑大学,2017(04).。