試論地下建筑可持續性設計方法
——以地下建筑自然通風設計研究為例

楊 旭

(萍鄉市規劃勘察設計院,江西 萍鄉 337000)

1 地下建筑自然通風設計思路

1.1 聯合通風系統

聯合通風系統,是指在現有通風系統的基礎上,通過更多技術手段,使地下建筑的自然通風設計更具效率和實用性。如部分地下建筑目前采用的斜式通風道,需要在內壓空氣壓力存在較大差異時,才能發揮通風作用。未來可以在斜式通風道的基礎上,增設空氣豎井,存儲室或者動力結構,提升自然通風的效果,如果長期無法進行自然通風,則動用儲備空氣、動力結構,滿足通風要求[1]。

1.2 明確通風要求

通風要求,是指以基本的空氣健康為準繩,出具的通風標準,以我國基本情況來看,建議地下建筑不同區域的通風間隔如表1所示。

表1 地下建筑不同區域的通風間隔

為保證空氣質量,通風間隔一般不宜超過最大間隔。以自然通風為視角,上述標準也對自然通風設計提出了較高要求。

1.3 便于運行維護

因地下建筑的建設地點比較特殊,很難想常規地上建筑一樣進行頻繁、簡單的運行維護,這要求再針對地下建筑進行自然通風設計時,充分考慮運行維護的便捷性。如此前地下建筑多用的通風井,雖然使用簡單,但如果遭受外力破壞、使用年限過長,需要更換的構件數目會快速增加。而且暴露于外部的金屬結構也面臨氧化風蝕問題,運維難度相對較高[2]。

2 地下建筑自然通風設計方法

2.1 垂直通風

垂直通風理念,源自于我國南方“天井”以及北方窯洞的垂直通風井,雖然技術上存在很大差別,但基本理論是相同的。通過建設垂直位置上的通風系統,使地下活動產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。為強化通風效果,擬對該系統進行優化,設計方案下的工作模式,帶有自身特點。于垂直通風井上部放置輔助設施應對雜物進入地下的問題,以預冷裝置冷卻空氣,通過凈化裝置濾除較小的雜質,冷空氣進入地下空間。地面空間內的空氣,通過橫向排風道排出,排風道包括多個入口,以保證空氣排出的效率。該系統下,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,系統持續循環工作的情況下,外部空氣始終處于相對高壓狀態,可不斷進入地下建筑內,實現自然通風。

2.2 斜式通風

斜式通風的思路,在上文(1.1)中已經有過初步論述,本次研究中,擬在傳統斜式通風方案的基礎上,生成更全面的通風作業系統,包括增設空氣豎井,存儲室和動力結構三條措施,空氣豎井均取小豎井制,在斜式通風系統中增加空氣交換的出入口,如面積500m2的地下空間,原有7處斜式通風道,可予以保留,在此基礎上,每處大風道處,間隔10-20m設置一個小型豎井,以管道與斜式大風道相連,提升通風采集率。存儲室要求建設為半封閉式,當自然通風情況理想時,予以開放,存儲部分外部空氣并關閉。當自然通風情況不理想時,予以開放,使地下建筑得到新鮮空氣,儲存室內空氣每日進行更換。動力結構為小風機,當地下建筑自然通風緩慢時,啟動小風機引導空氣流通,10-20min后關閉,對自然通風系統進行輔助,為降低能耗水平,小風機的功率不宜過大,每500m2空間放置一處風機即可。

2.3 大型地下空間的通風循環

針對大型地下空間的自然通風設計,應強調以通風循環保證空氣流通的效果,在此前學者的研究中,地下建筑中,氡濃度與換氣次數存在明顯的相關性,其基本態勢為正相關。大型地下空間的自然通風情況往往不理想,尤其是復雜空間和幾何中心位置。為應對該問題,擬通過區域小循環和范圍大循環的方式進行進行通風強化。區域小循環,是指在大型地下空間內部營造空氣上的壓差,設置通風管道,使空氣可以在地下空間內部流通,形成自然通風效應。在此基礎上,額外通過垂直通風和斜式通風等方式,營造大型自然通風循環系統,將區域小循環納入到整體的自然通風系統中,形成點——面效應,提升自然通風效果。

3 總結

綜上,現代地下建筑數目越來越多,功能也越來越全面,需要給予設計優化,尤其是通風設計。從思路上看,可在地下建筑中設計聯合通風系統,并對通風要求進行明確,強調運行維護的便利性。方法上看,借鑒傳統技術,可以擬定垂直通風、斜式通風兩種基礎設計方案,針對大型地下空間,則可以建立通風循環系統,一方面保證通風效果,另一方面也保證了空氣質量,可予以參考借鑒。