试论地下建筑可持续性设计方法——以地下建筑自然通风设计研究为例

杨 旭

(萍乡市规划勘察设计院,江西 萍乡 337000)

1 地下建筑自然通风设计思路

1.1 联合通风系统

联合通风系统,是指在现有通风系统的基础上,通过更多技术手段,使地下建筑的自然通风设计更具效率和实用性。如部分地下建筑目前采用的斜式通风道,需要在内压空气压力存在较大差异时,才能发挥通风作用。未来可以在斜式通风道的基础上,增设空气竖井,存储室或者动力结构,提升自然通风的效果,如果长期无法进行自然通风,则动用储备空气、动力结构,满足通风要求[1]。

1.2 明确通风要求

通风要求,是指以基本的空气健康为准绳,出具的通风标准,以我国基本情况来看,建议地下建筑不同区域的通风间隔如表1所示。

表1 地下建筑不同区域的通风间隔

为保证空气质量,通风间隔一般不宜超过最大间隔。以自然通风为视角,上述标准也对自然通风设计提出了较高要求。

1.3 便于运行维护

因地下建筑的建设地点比较特殊,很难想常规地上建筑一样进行频繁、简单的运行维护,这要求再针对地下建筑进行自然通风设计时,充分考虑运行维护的便捷性。如此前地下建筑多用的通风井,虽然使用简单,但如果遭受外力破坏、使用年限过长,需要更换的构件数目会快速增加。而且暴露于外部的金属结构也面临氧化风蚀问题,运维难度相对较高[2]。

2 地下建筑自然通风设计方法

2.1 垂直通风

垂直通风理念,源自于我国南方“天井”以及北方窑洞的垂直通风井,虽然技术上存在很大差别,但基本理论是相同的。通过建设垂直位置上的通风系统,使地下活动产生的温度较高的空气上升,排出井外,置换外部温度较低的空气,形成自然通风。为强化通风效果,拟对该系统进行优化,设计方案下的工作模式,带有自身特点。于垂直通风井上部放置辅助设施应对杂物进入地下的问题,以预冷装置冷却空气,通过净化装置滤除较小的杂质,冷空气进入地下空间。地面空间内的空气,通过横向排风道排出,排风道包括多个入口,以保证空气排出的效率。该系统下,冷空气可形成局部高压,避免被地下空间原有空气挤压排出的问题,系统持续循环工作的情况下,外部空气始终处于相对高压状态,可不断进入地下建筑内,实现自然通风。

2.2 斜式通风

斜式通风的思路,在上文(1.1)中已经有过初步论述,本次研究中,拟在传统斜式通风方案的基础上,生成更全面的通风作业系统,包括增设空气竖井,存储室和动力结构三条措施,空气竖井均取小竖井制,在斜式通风系统中增加空气交换的出入口,如面积500m2的地下空间,原有7处斜式通风道,可予以保留,在此基础上,每处大风道处,间隔10-20m设置一个小型竖井,以管道与斜式大风道相连,提升通风采集率。存储室要求建设为半封闭式,当自然通风情况理想时,予以开放,存储部分外部空气并关闭。当自然通风情况不理想时,予以开放,使地下建筑得到新鲜空气,储存室内空气每日进行更换。动力结构为小风机,当地下建筑自然通风缓慢时,启动小风机引导空气流通,10-20min后关闭,对自然通风系统进行辅助,为降低能耗水平,小风机的功率不宜过大,每500m2空间放置一处风机即可。

2.3 大型地下空间的通风循环

针对大型地下空间的自然通风设计,应强调以通风循环保证空气流通的效果,在此前学者的研究中,地下建筑中,氡浓度与换气次数存在明显的相关性,其基本态势为正相关。大型地下空间的自然通风情况往往不理想,尤其是复杂空间和几何中心位置。为应对该问题,拟通过区域小循环和范围大循环的方式进行进行通风强化。区域小循环,是指在大型地下空间内部营造空气上的压差,设置通风管道,使空气可以在地下空间内部流通,形成自然通风效应。在此基础上,额外通过垂直通风和斜式通风等方式,营造大型自然通风循环系统,将区域小循环纳入到整体的自然通风系统中,形成点——面效应,提升自然通风效果。

3 总结

综上,现代地下建筑数目越来越多,功能也越来越全面,需要给予设计优化,尤其是通风设计。从思路上看,可在地下建筑中设计联合通风系统,并对通风要求进行明确,强调运行维护的便利性。方法上看,借鉴传统技术,可以拟定垂直通风、斜式通风两种基础设计方案,针对大型地下空间,则可以建立通风循环系统,一方面保证通风效果,另一方面也保证了空气质量,可予以参考借鉴。