“会呼吸”的幕墙——高层办公建筑幕墙隐形的自然通风设计探究

“会呼吸”的幕墙
——高层办公建筑幕墙隐形的自然通风设计探究
王晓椰
[亨派建筑设计咨询（上海）有限公司，上海　200042]
摘要:在满足高层办公建筑自然通风的前提下，结合实际建成项目，探讨在风压较大的物理环境下，与建筑立面设计相呼应的隐形通风措施。

通过缝隙式通风器以及隐蔽式开启扇等方式，将新风引入建筑，以保证室内空气质量，从而实现高层办公建筑节能、美观、舒适的有机结合。

关键词：高层办公建筑；幕墙；缝隙式通风器；隐藏式开启扇
［中图分类号］TU244.3 ［文献标识码］A DOI：10.19892/ki.csjz.2021.11.33
“Breathing” Curtain Wall
—— Research on Natural Ventilation Design of Curtain Wall Concealed in High-Rise Office Building
Wang Xiaoye
(HPP International Architecture Consult Ltd., Shanghai 200042, China)
Abstract: Under the premise of solving the natural ventilation of high-rise office buildings, combined with the built projects, the paper discusses the concealed ventilation measures corresponding to the facade design under the physical environment of high wind pressure. By means of slit ventilators and concealed open fans, fresh air is introduced into the building to ensure indoor air quality, so as to realize the organic combination of energy saving, beauty and comfort in high-rise office buildings.
Key words: high-rise office buildings; curtain wall; slit ventilator; concealed open fans
高层建筑作为当代都市高密度办公模式的建筑主体，营造良好的室内工作环境成为建筑设计的重点。

办公空间室内通常每小时需要补充20 m3新鲜空气或换气1次。

在办公建筑舒适度调查中，不能开窗通风是造成工作人员不满的第一原因[1]。

适度的自然通风不仅可以有效降低建筑运行能耗，更是保证室内空气质量以及使用人员健康的重要举措。

结合当地自然条件引入自然风，在适宜的时间将自然通风与机械通风结合使用，可以减少空调设备的运行时间，有效降低空调能耗，控制室内空气污染并提高室内整体环境质量[2]。

从节能角度出发，高层民用绿色建筑设计要充分利用自然风来满足人们对室内环境冬暖夏凉的需求，减轻对夏季风的阻挡，避免冬季风直接吹向建筑，并对室内格局进行良好规划以控制好自然风，实现建筑内部的自然对流，降低对空调的利用[3]。

在保证办公环境质量的同时，降低建筑生命周期内的能耗，打造可持续性绿色环保建筑。

在高层办公建筑设计中，实现外立面自然通风面临着技术及美观的双重挑战。

首先，建筑随着高度增加，室外风速及风压会明显增大，对于开启扇的气密性要求较高，窗扇开合有一定难度；其次，传统的开启扇在满足防脱落的前提下，开启角度、开启形式以及开启扇尺寸受限，实际使用时不规律开启，这些对外立面整体造型有一定影响。

在实际项目设计过程中，需要结合一定的技术措施以及立面设计手法，兼顾造型的同时又能保证建筑能有效地自然通风，从而提升外部建筑形象及内部办公品质。

1高层办公建筑幕墙隐蔽式通风设计发展
隐蔽式自然通风设施已经在高层办公建筑中得到一定的应用,通过对近10年部分已建成无可见开启扇的高层办公楼的研究发现（见表1），建筑立面实现隐蔽式通风的技术措施主要有以下两种：缝隙式通风器，隐藏式开启扇。

根据高度以及不同造型需求，隐蔽通风的构造设计也有一定差异。

缝隙式通风器多用于表面无多余金属装饰构件的全玻璃幕墙。

通过幕墙构件的安装空隙，实现建筑对外的“自主呼吸”。

隐藏式开启扇多用于有铝板幕墙或一定宽度装饰构件的高层办公建筑。

开启扇隐藏在穿孔的装饰幕墙后，实现了造型美观与幕墙通风的双赢。

2隐形通风措施
2.1缝隙式通风器
缝隙式通风器主要利用高层建筑室内外热压差以及风压差进行通风。

通过压差和通风器的内部结构设计，使得新鲜空气通过进风口进入室内。

以CFD 的方式分析超高层建筑开窗通风和安装自然通风器两种工况下室内的气流组织情况，结果表明，与开窗通风相比，采用通风器可以显著减小人体的吹风感，提升室内热舒适水平[1]。

由于不需要设置直接向外开启的窗扇，也规避了窗户铰链等构
作者简介： 王晓椰（1987-），女，本科，工程师。

研究方向：建筑设计。

件老化坠落的安全隐患。

相较于普通开启扇，缝隙式通风
器受天气变化影响较小，在下雨及大风天气能正常自然通风，并通过构造解决了雨水渗透问题。

上海星港国际双子楼，建筑高度为263 m，外立面以单元式幕墙为主，通过地面安装的定风量平衡式缝隙通风器进行自然通风（见图1）。

建筑采用框架反做的幕墙结构，通风器与建筑立面相契合，对外取风口隐藏在幕墙结构之中。

通风口设计增加了建筑的肌理，丰富了建筑的细部。

通风器内部叶片在面对风压时能保持良好的平衡，当突然
有强风吹入时，叶面会自动转向关闭的一侧，保证室内环
境正常。

东莞碧桂园湾区国际，建筑高度为104 m，建筑造型
为竖向金属杆件为主的玻璃幕墙，采用侧进风缝隙式通风
器。

立面上不需要对外设置百叶，通风器竖向安装于室内
幕墙竖龙骨间隙内，通过竖向出挑杆件与玻璃幕墙间隙补
风（见图2）。

在保证玻璃幕墙划分完整的前提下，通风量
不低于176.3 m ³/(m ·h) ，
实现了通风与造型的有机结合。

 川沙新市镇南社区商办楼，建筑高度为60 m，建筑造型采用单元式幕墙，结合幕墙单元板块调节缝做进风口。

通风器安装在单元下部，视觉上保证了立面进风口最小化设计。

结合室内设计需要，水平式通风器全嵌入室内地坪装饰面层内，对外立面实现零遮挡，室内外效果更为通透（见图3）。

这种间接取风的缝隙式通风器通风量可以达到143.3 m ³/(m ·h)，满足日常换气需求。

缝隙式通风器具有自身构件尺寸小，立面进风开口窄的特点，可根据幕墙外立面设计灵活布置。

水平式通风器可结合防火封堵的横向龙骨，设置在地面面层及吊顶内；隐藏在防止临空坠楼的横向栏杆扶手构件内（见图4）。

竖向通风器利用幕墙龙骨的进深方向进行布置，不额外占用室内空间。

缝隙式通风器结合造型及幕墙龙骨安装的设计，与幕墙龙骨一体化加工，避免了在立面上产生多余的构件元素，呈现出室内外视觉通透统一的效果。

实际通风应尽可能根据便于使用与尽量降低能源消耗的原则进行合理的设计，这意味着在人的每个呼吸区域内或在人体周围的每
图3　川沙新市镇南社区商办楼（图片来源：作者自绘）
表1　高层办公楼幕墙幕墙通风形式
项目名称区位高度/m 建成时间/年
幕墙形式通风设施星港国际双子楼上海2632016单元式玻璃幕墙缝隙式通风器三塔办公楼综合体上海602015玻璃幕墙+铝板幕墙隐藏式开启扇上海太平金融大厦上海2182010玻璃幕墙缝隙式通风器陆家嘴世纪金融中心
上海1902015单元式玻璃幕墙缝隙式通风器上海中信广场 上海2282010单元式玻璃幕墙隐藏式开启扇苏州现代传媒广场苏州2152015玻璃幕墙+铝板幕墙隐藏式开启扇深圳北站汇德大厦深圳2612019玻璃幕墙+铝板幕墙隐藏式开启扇徐家汇万科中心三期上海1502015玻璃幕墙+铝板幕墙隐藏式开启扇杭州绿地商务中心
杭州
120
2017
玻璃幕墙+竖向百叶
隐藏式开启扇
图1　上海星港国际双子楼（图片来源：https://）
图2　东莞碧桂园湾区国际（图片来源：
 ）
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11
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作用，噪声通过穿孔板进入室内时，一部分被材料反射，
一部分由于构件材料的震动而损失，从而有效地降低了室外噪声对室内的影响，使建筑在强噪声情况下仍可开窗自然通风（见图7）。

采用建筑装饰幕墙隐藏开启扇的做法、充分地利用穿孔板的材料特性以及技术特性，不仅塑造了建筑的整体感，还能降低建筑生命周期能耗，在设计中被广泛应用。

传统节能设计方法为：高层建筑的设计人员通过将幕墙与高层建筑设计成封闭微型结构，使得建筑的耗电量达到最低，减缓热辐射。

但是，其所存在的主要问题为：由于密闭性导致对空调的依赖，而使得空气质量变差，需要耗费
更多的电能[5]。

在一定穿孔率下，外装饰穿孔板可以满足部分采光的需求并起到遮阳的作用，实现遮而不挡的通风效果。

开启扇可以根据季节以及室内使用人数进行灵活控制：在过渡季节自然通风不仅可以让室内人员体感舒适，同时还可以分担一部分室内空调负荷；在加班时间或休息日，室内人员少，室内空调负荷也小，可以仅通过自然通风实现室内良好的工作环境，实现建筑使用生命周期内的低能耗运转。

个特定范围内都应该进行换气 ，为每个人提供所需的通风
推荐风量[4]。

缝隙式通风器可以结合立面的划分，均匀布置在平面内，实现使用空间通风性能的均好性布置。

2.2隐藏式开启扇
通风器相对于传统开启扇，通风量较为有限。

从提高通风效率角度出发，开窗无疑是最行之有效的通风措施，从而衍生出了与开启扇共生的装饰性幕墙的设计手法。

无遮挡幕墙开启扇，通常不破坏建筑立面造型，设置高度较高，尺寸较小，不便于日常使用。

而隐藏式开启扇由于对外不可见，即使根据实际使用需求不规律开启后，也不会影响建筑整体效果，有可灵活开窗的使用优势。

开启扇多隐藏于金属装饰构件后，结合立面造型进行个性化设计。

外部装饰幕墙形成了有效的保护屏障，使得开启扇受天气状况影响较小。

使用者可根据室内不同的功能需求对通风扇进行自由启闭，实现了对室内微气候人性化的调节。

深圳北站汇德大厦，建筑高度为261 m，外立面采用以竖向金属装饰线条为主的玻璃幕墙。

立面上突出的建筑表面的竖向铝型材构件随体量旋转，起到遮阳节能的作用。

同时为了更好将自然风引入，在立面处理上对不同朝向的立体铝型材构件进行切角。

在构件侧向设置冲孔网，型材背后布置自然换气扇（见图5），这样即使在开启状态下，幕墙立面的整体效果也不受影响。

苏州现代传媒大厦，建筑高度为215 m，采用开放式双层幕墙。

外装饰幕墙以具有江南特色的瓦状弧形穿孔板为主，内部采用框架式幕墙。

两种幕墙脱开一定距离，各自成为独立的幕墙体系，外立面完全摆脱了内部开启扇的桎梏。

铝板作为建筑装饰表面，形成敞开式通风幕墙，隐藏在装饰幕墙后的玻璃幕墙可根据实际需要做下悬外开窗，实现室内自然通风换气，通风量及通风效果更接近普通窗。

同时室内可以通过装饰幕墙与玻璃幕墙间的距离获得足够的光照，实现绿色节能的设计理念（见图6）。

招商银行后台服务中心（二期），建筑高度为114 m，采用穿孔铝板与玻璃相结合的单元式幕墙。

铝板幕墙以均质的网格划分建筑立面，强调立面尺度感，是立面造型的重要元素。

铝板在正面穿孔，更利于新风引入。

隐藏在铝板后的开启扇相较于侧向进风口，在开启时能获得一定量的光照，使用感受更佳。

同时外层穿孔幕墙对噪声有屏蔽
图6　苏州现代传媒广场（图片来源：）
图5　深圳北站汇德大厦（图片来源：作者自绘）
金属开启扇
侧向穿孔铝板
图4　缝隙式通风器示意图（图片来源：
作者自绘）
3结语
高层办公建筑中设置的缝隙式通风器及隐藏式开启
图7　招商银行后台服务中心（二期）（图片来源：作者自绘）
扇，成为建筑美丽外表下隐蔽的 “呼吸口”。

间接地将新风引入的方式，解决了高层建筑因高空风速过大而排斥自然
通风的问题[6]，
在兼顾外观造型设计的同时，使室内办公人员能够自由呼吸到高空的“新鲜空气”，这对当今时代下的人们来说显得弥足珍贵。

这种技术与艺术相结合的设计手法，既满足了建筑获得自然通风的节能需求，又不影响整体外观效果，将成为未来高层建筑幕墙设计的发展趋势。

参考文献
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4.6完善配套设施，满足使用安全
配套设施是一个地下商业区域的“软实力标签”，应按要求放置灭火器、烟雾报警器、喷淋系统等防灾设施，并定期维护检查，确保紧急情况正常使用；尽可能每个区域都设有无障碍卫生间、箱式电梯、盲道等无障碍设施，并且易于识别、不被占用，确保特殊群体使用顺畅；公共空间配置足够数量的卫生间以及座椅，休息区也是提升消费者空间使用感受的重要内容。

5结语
轨道交通地下商业同时受到交通空间与商业空间的影
响，其开发建设在宏观层面上需要有明确的法律法规以及相关政策的保障，并贯彻整体规划思维，以城市整体发展为总目标进行有序开发；微观层面上需要根据市场需求形成多元特色经营，以站点及区域情况确定商业类型，利用景观及艺术手段打造舒适环境，合理规划流线，完善配套设施，提升空间吸引力与使用效率，保持良好运营状态。

目前，包括成都在内的大多数国内城市的轨道交通地下商业建设还处于一个起步阶段，如同日本发展历史的初期。

因此，应借鉴其经验教训，解决建设使用过程中出现的一些问题，以避免出现重复的错误，只有这样才能使本地轨道交通地下商业朝着正确的方向高效、快速地发展。

（上接第106页）
水平杆件可开启扇
850 mm。