地下室通风论

地下建筑自然通风设计研究

2010-9-25 17:43来源于网络【大中小】【打印】【我要纠错】

地下空间作为城市空间的一个整体，在城市发展的过程中起到越来越重要的作用，但是它相比于地面建筑也有其先天不足的方面。空气环境是困扰地下建筑发展的一个难题。为了改善地下建筑室内空气环境，大多采用机械通风的方式，这将使整个地下建筑中的运行能耗费用大幅度提高。在提倡可持续发展和生态建筑的今天，地下建筑的生态化和绿色化成为一个不可回避的话题。文章从地下建筑的自然通风可能性方面进行探讨，并充分借鉴地面建筑生态化方面的研究成果，提出相应的解决方案，研究形成一套地下建筑生态化自然通风的基本模式的可能性。

1、地下建筑的室内空气环境现状

随着城市化进程的不断加速，地下空间的开发已经成为城市发展的一个重要环节，人们越来越认识到地下空间在改善城市环境，提高土地利用率方面的重要意义，地下建筑也从原来的仅仅为了战备需要的单一功能，转变为具有多种功能的建筑形式。从商业建筑、公共建筑、交通建筑到办公建筑，体育建筑，甚至居住建筑，地下建筑正在满足越来越多的社会功能。随着地下建筑的日益增多，功能日趋复杂，它已经不再是地面建筑的附属，而是以一种更为独立的姿态呈现在人们面前。

但是由于地下建筑的环境密闭、通风差的先天不足、以及地下建筑功能的日益复杂的客观现实决定了地下建筑的空气环境质量不容乐观，这已成为人们在地下环境活动中影响舒适度主要方面。地下建筑空气环境的污染物主要有以下几部分组成:可吸入颗粒物是指粒径小于10μm并由空气挟代的固体和液体的颗粒物。由于地下建筑相对地面建筑封闭，因此从室外进入的可吸入颗粒物比例较小，其主要是由人们的室内活动而产生的，如行走尘、衣服尘及烟雾，也有特殊环境中引起的尘埃，如地铁车站含铁粉的浓度较高。

一氧化碳和二氧化碳。地下建筑的二氧化碳的主要来源于人，一个成年人在安静状态下一昼夜呼出的二氧化碳约为20L。在正常情况下二氧化碳是无毒的，但是达到一定浓度时人就会有不适感，由于地下环境的特殊性，我国提出地下环境中二氧化碳建议标准为0.07%—0.15%，最高不超过0.2%。地下建筑中一氧化碳的主要来源于吸烟，一支香烟所释放出一氧化碳为主流烟气为20mg、二次烟气为80mg。另外厨房和柴油发电机也是一氧化碳的来源之一。由于汽车尾气中含有较高浓度的一氧化碳，因此地下停车库中一氧化碳的浓度较高，日本的停车场法规规定一氧化碳的浓度不超过0.01%。

甲醛（HCHO）。由于多数的地下建筑被用于商业及公共目的，使得大量的室内装修必不可少，因此空气中产生了许多的甲醛污染物，其对人体健康的主要影响是嗅到异味、刺激眼和呼吸

道粘膜、产生变态反应等。挥发性有机物（VOCS）是指在常温下饱和蒸汽压力大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物，其主要来源于装饰材料，涂料等，对人体的健康效应主要为刺激作用，尤其是对眼、鼻、咽喉及面部、头和颈部皮肤。

生物性污染物是室内三大污染物之一。由于地下建筑空气流动性差，密闭性强，环境潮湿使得传染病得以传播，随着2003年非典疫情的发生，我国对这方面有了更高的重视和要求。

氡是一种由镭衰变而来的惰性气体，主要存在于岩石和土壤中，也是地下环境中特有的比较突出的空气污染物。一般来说氡主要在3m以内的土壤中散发，其中1m之内的土壤中散发的比例占50%左右。氡是诱发肺癌的主要原因之一，美国对氡及其子体含量的标准最大值为0.03WL，学校及住宅为0.01WL。实验证明地下建筑与通风相结合能有效降低氡的浓度，一般来说通风量加大一倍，大致能使氡气浓度降低50%，氡子体浓度减少75%。

2、地下建筑的通风需要以及自然通风设计的现实意义

人在封闭性强，空气环境差的建筑物中会出现不适、过敏等症状，通常我们称之为病态建筑综合症（SBS），将产生此类症状的建筑称为病态建筑，经过证明病态建筑主要是由室内空气污染所引起的。

根据1987年美国国家职业安全与卫生研究所所作的调查，通风与空气质量密切联系。并且根据对室内环境污染做了大量的研究，于1996年制定了新的通风标准ASHRAE Standard 62 —1989R，即：Gf ，min = Gp P + GbA其中Gf ，min是最小新风量，Gp为每人所需通风量，P是室内人数，Gb是单位建筑面积所需的新风量，A为所需新风面积。我国对各种室内环境的通风量及通风次数作了规定，同时人防规范也规定了地下建筑在战时作为人防工程时的通风标准。由此可见，为解决地下建筑的空气质量问题，需要大量的通风。

为了稀释空气污染物，保持室内空气洁净，使得地下建筑的机械通风系统必须耗费大量的能量来维持所需的必要通风，由于客观原因相对于地面建筑，地下建筑在通风和照明上花费的能源要大许多，在过去地下建筑多为人防工程和仓库的情况下这种劣势并不明显，但是随着越来越多的人到地下建筑活动，这一点就越发地突出起来。在提倡可持续发展的今天，地下建筑如何通过自然通风的方式来节能，是一个当务之急需要研究的问题。根据实验证明地下建筑在夜间和部分季节实现自然通风是完全可行的，另外通过机械通风和科学设计的可控制自然通风系统相结合也能够达到良好的节能效果。现在我国电能中大约15%是空调耗能，其中新风耗能占空调耗能的25%—38%，在地下建筑中这个比例会更高，举个例子，一座两层6000多m2的人防工程，其中负一层平常使用，其通风除湿机械的功率约为148kw，一

个月仅此一项电费就要上万元。过高的使用成本限制人们对地下建筑的利用。所以进行通过采用自然通风的方式对地下建筑进行节能的研究刻不容缓。

3、地面建筑的自然通风设计对地下建筑的借鉴意义

在可持续性建筑中自然通风作为一种主要的节能方式，俨然成为其代名词，国外在可持续性建筑的研究中作了大量关于自然通风的研究，并进行了大量的实践，尽管绝大多数是地面建筑，但也有许多我们值得借鉴的经验和方法。

自然通风是指风压和热压作用下的空气运动，具体表现为通过墙体缝隙及窗体的空气流动。根据自然通风的形成原理，我们需要考虑建筑的朝向、方位、渗透性以及门窗的开启程度，并通过设置直通到顶的中庭（天井），特殊的进风和排风管，以及精心设计的风路来促进和控制建筑内部的自然通风。我们可以从这些研究和实际建筑，特别是大型商业、公共建筑的自然通风设计经验中取得借鉴。另外，一些特殊形式的地下建筑（窑洞、覆土住宅等）也有着成功利用自然通风的经验。

3. 1 通过设置通风烟囱和天井对大进深建筑进行自然通风

对于一个50m×50m见方的大进深楼层进行自然通风设计，从设计者模拟的实验证实，从建筑的一侧到另一侧传统的穿堂风设计是行不通的（地下商业综合体大多是这种大进深，且无法实现穿堂风式的建筑形式）。设计者把建筑（考文垂大学图书