重庆大学B区第二综合楼优化改造研究

重庆大学B区第二综合楼优化改造研究第11卷第3期2011年9月徐州建筑职业技术学院JOuRNALOFXUZHOUINSTITUTEOFARCHITECTURALTECHNOLOGYVo1.3Sep.201I重庆大学B区第二综合楼优化改造研究李源,魏宏杨(重庆大学建筑城规学院,重庆400045)摘要:为了改善重庆大学B区第二综合楼内部的热工环境,针对该楼内部热工环境存在的问题进行了分析.根据重庆地区气候特点,从自然通风,遮阳,玻璃幕墙,屋面处理等方面,提出了综合楼内部的热工环境优化改造策略.探讨了基于地区特点,发展适宜技术的可能性,为相关工程的优化改造提供借鉴.关键词:综合楼;热工环境;自然通风;遮阳;保温隔热;优化改造;适宜技术中图分类号:TU111.4文献标志码:A文章编号:10098992(2011)03001304StudyonOptimalModiMulti-functionalBuildinginficationoftheSecondDistrictBofChongqingUniversityLIYuan.WEIHongyang(FacultyofArchitectureandUrbanPlanning,ChongqingUniversity,Chongqing400045,China)Abstract:ToimprovethermalenvironmentofthesecondmultifunctionalbuildingindistrictBofChongqingUniversity,thispaperanalysesproblemsexistedininternalthermalenvironmentofthisbuilding.AccordingtoChongqingscharacteristicsofclimate,thispaperputsforwardoptimalmodificationstrategiesforinternalthermalenvironmentofthemultifunctionalbuildingfromaspectsofnaturalventilation,sunshade,glasscurtainwallsandrooftreatment,anddiscussesthepossibilityofdevelopingappropriatetechnologybasedonregionalcharacteristicstoprovidereferencestooptimalmodificationofrelatedprojects.Keywords:multifunctionalbuilding;thermalenvironment;naturalventilation;sunshade;thermalinsulation;optimalmodification;appropriatetechnology大学教学楼,实验楼综合楼等教学建筑是大学生学习的主要场所.目前,高校大部分教学建筑仅仅局限于提供一个基本的学习空间,对建筑物内部的热工环境重视不够,忽视了学生对建筑物内部舒适度的要求,造成房屋内部通风不畅,眩光,噪声干扰,冬冷夏热等一系列问题.在重庆地区高校的教学建筑中,收稿日期:2011一O5一O8作者简介:李源,男,安徽淮北人,硕士研究生Email:445316415qq.corn这类问题非常突出,究其原因是相关工程技术欠缺或不完善.本文根据重庆地区气候特点,从建筑工程技术方面对重庆大学B区第二综合楼热工环境进行分析,提出改善建筑内部舒适度的方法,为高校学子们创造一个舒适宜人的学习环境.1重庆地区的主要气候特点重庆地处中国西南腹地,四川盆地东部.重庆属于亚热带湿润季风气候,在我国热工分区中,属于夏热冬冷地区.主要气候特点如下:徐州建筑职业技术学院第11卷(1)气温.全年平均气温为18C,最低气温为O3.C.夏季最高气温超过35nC的天数为2050d,昼夜温差小.(2)湿度.相对湿度大,年平均湿度80左右,且变化较小.年总降雨量为1439.2mlTl,雨量充沛.(3)风力风向.重庆地区为准静风区,全年主要风向为北风,夏季比冬季南向风稍大.全年风速平均为0.92.14m/s,夏季风速小,静风频率达到80.(4)日照.夏季日照强,冬季日照相对较弱.平均日照时数为9801580h,多雾,多阴雨天.总之,重庆地区气候特点为光热同季,夏季炎热潮湿,冬季阴冷潮湿.2重庆大学B区第二综合楼概况重庆大学B区第二综合楼(以下简称综合楼)处在北纬29.36,东经106.33.该楼建于2004年,是重庆大学B区主要的教学活动场所,学生的自习活动也多集中于此.该楼东西长约96m,南北宽约611TI,总建筑面积约38900ii1.建筑物共计18层,裙房部分为5层,底层层高为4.21TI,其余层层高为3.6iTI.建筑物平面布局为中庭围合式,如图1所示.中庭南北长约22.8m,东西长约31.8nl,采用2.41TI净宽的单外廊布置,形成中庭式共享空间.四周主要房间为教室,教师办公室和休息室.东侧为2层的圆形报告厅,直径约30rl1.塔楼为18层,位于整个建筑物的北侧,采用内廊式,走道净宽为2.11TI.走道两侧为普通教室和绘图教室,层高为3.61TI.建筑物北侧地势较低,低层为主入口,南侧地势较高,为3层主人口.西侧连接上下裙房2层的1个次人口.东侧圆形报告厅与主体建筑物之间用连廊相连,2层为次人口.N图1综合楼平面构成Fig.1Planerstructureofmulti-functionalbuilding/3建筑内部自然通风优化改造重庆夏季炎热潮湿,风速小,人体长期处于湿热的环境中,会感觉非常不舒服.因此,建筑物内部自然通风的营造和优化十分重要.形成穿堂风是改善建筑物内部通风条件的重要手段.3.1中庭自然通风优化改造综合楼自然通风较差,夏季闷热.中庭低层北人口分隔室内外空间的玻璃门,减小了进风口的面积,见图2.中庭上方为玻璃顶棚,比较封闭,没有形成气流的有效出口,中庭对整个建筑物内部不能形成有效的拔风效果.改善方案为:利用烟囱效应提高热压差,实现自然通风.在建筑物上部设排风口,将污浊的热空气从室内排出,室外新鲜空气从建筑物底部吸人.热压作用与进,出口之间高差和室内外的温差有关,室内外温差和进出口间的高差越大,热压作用越明显3.因此,取消一层人口的玻璃门,扩大进风口面积.中庭玻璃顶棚改为若干个管状烟囱通风管,适当加高顶棚,与屋面脱开一定距离,留出气流运行的通道,提高拔风效果,如图3所示.图2中庭北入口Fig.2Northernentranceofatrium图3中庭拔风效果示意Fig.3Effectschematicofatriumdraft3.2楼梯间自然通风优化改造利用楼梯间烟囱效应进行拔风.楼梯间也是空气流通的重要场所,在楼梯间的每层墙面上设置一定面积的通风口,并且将楼梯间突出屋面一定高度,在突出的墙面上设置较大的排风口,使楼梯间自下而上形成拔风体系.第3期李源,等:重庆大学B区第二综合楼优化改造研究3.3房间自然通风优化改造面向中庭的教室,因为立面效果需要,多为竖向条形窗,窗户面积很小,不利于形成房间内穿堂风.把面向中庭教室的窗户改造成普通窗,加大空气对流.在面向走廊一侧墙面2I1以上开设通风口,把教室的门改为上方带有可开启亮子的门.通过这样改造后,从北面外墙到中庭内墙形成连续的通风,改善教室内的通风环境效果.3.4采用植物和水体对自然通风优化改造植物和水体对于加强自然通风的作用不可低估.重庆地区的常年主导风向为北偏西15.左右,在北侧门厅入口前广场,可以种植高大落叶乔木(如重庆当地产黄桷树).树木的种植趋势采用从建筑入口到道路,形成一个喇叭形的布局,把新鲜空气从北侧引入.另外,在广场上设置一定面积的浅水池,风拂过水池可以起到冷却的作用,使得夏季吹入建筑的新鲜空气冷却下来.内部一层中庭也可以进行适当的绿化和设水池,进一步改善建筑物内部的微气候,如图4所示.筑p.一,飞|乔木乔木/经过树木和商冷却后的风图4水体和绿化冷却新风Fig.4Freshaircoolingbywaterandgreening4建筑物墙面优化改造4.1南北向遮阳优化改造综合楼的塔楼南,北立面上,有竖向的结构突出件,起到部分遮阳作用.对于重庆夏热冬冷地区,横向遮阳恰恰是最重要的,因为它可以遮挡夏季太阳高度角的阳光直射_4.所以,在建筑物南北立面上加设水平遮阳板.遮阳板的高度,倾斜度,板间宽度应依据夏冬两季太阳高度角的差异进行调整.此外,注意遮阳板内表面颜色宜稍暗,避免产生眩光,外表面颜色宜浅,有利于反射太阳光.4.2东西向遮阳优化改造东,西立面是遮阳改造的重点.采用垂直遮阳板或者将墙面竖直构件突出,形成垂直遮阳,有效遮挡太阳高度角较小,不同方位斜射来的阳光.另外,还可以结合垂直绿化来遮阳.采用外墙分段垂直绿化技术,如图5所示.在西面墙上搭建花格构架,在构架上设置种植槽和集中喷灌系统,在绿化和墙面之间形成约3O0mm宽的通风间层.夏季时,当植物垂吊在构架上时,构架与墙面之间的间层形成良好的通风竖井,提高西侧墙的散热性能,避免爬墙植物遮阳所出现的通风散热差的弊端.图5外墙分段垂直绿化Fig.5Verticalstagegreeningofexteriorwall4.3玻璃幕墙优化改造综合楼北向玻璃幕墙采用常规的单层明框玻璃幕墙,在保温隔热和遮阳方面效果较差.根据使用者的反馈,这部分教室的冬冷夏热情况非常突出.基于这种情况,笔者认为在经济条件允许的情况下,可改造为目前比较实用的双层通风幕墙系统,如图6所示.图6双层通风幕墙Fig.6Doubleventilativecurtainwall根据重庆地区气候特点,优先采用该系统中的开敞式外通风玻璃幕墙l3.其外层是单层玻璃和非断热型材组成的玻璃幕墙,内层是中空玻璃和断热型材组成的幕墙,中间形成的通风换气层,两端装有进风和排风装置.冬季关闭进排风口,换气层中的空气在阳光的照射下温度升高,形成温室,提高内层玻璃的温度,减少建筑物的采暖费用.夏季打开进排风口,在阳光的照射下_iu徐州建筑职业技术学院第11卷换气层热空气上升,形成上升气流,带走通道内的热量,降低内层玻璃表面的温度,并可减少室内制冷费用.5建筑物屋顶优化改造5.1通风屋面针对重庆地区的气候特点,设置通风屋面是较为理想的方法之一.其原理是利用风压或热压产生的动力,驱动室内外空气流过通风问层,将热量带走.在南方地区,比较常见和经济实用的是浅色饰面的大阶砖屋面,提高屋面的隔热能力.有关实验表明,在自然通风条件下,实砌屋面内表面温度平均为35.1,最高温度达到38.7,而通风屋顶内表面温度平均为33.3,最高为36.4.并且,在连续空调情况下,通风屋面内表面的平均温度比实砌屋面低2.2.C.通风屋面内表面温度波的最高值比实砌屋面延后34hl4.由此可见,通风屋面具有较好的隔热散热效果.5.2植被屋面植被屋面也是屋面隔热的一种有效方式.通过在屋顶栽种植物,阻隔太阳辐射对屋面的热作用,利用植物叶面的蒸腾和光合作用,吸收太阳的辐射热,达到隔热降温的目的,缓解顶层教室冬冷夏热环境.而且,净化空气,增加城市绿化率.在重庆地区,笔者认为可以采用佛甲草种植屋面,佛甲草作为屋面种植材料,具有显着优势:(1)具有良好的耐旱性,生命力强,蒸发散热大,放氧量大;(2)无需厚基质,5cm的基质完全满足其生长需要;(3)该草的根系弱且细,扎根浅,平向生长,无穿透力,不会破坏屋面结构;(4)四季常绿,耐践踏,能耐受高达6O的高温;(5)相当一段时期内不需要人工施肥,也不需要修剪,不生虫,管理简单,成本低.基于以上特点,佛甲草被广泛运用于夏热冬冷地区建筑物屋面的保温隔热.6结语建筑是技术和艺术的完美结合,优秀的建筑物不仅仅有绚丽的外表,美观的形态和丰富多变的空间组合,更重要的是要做到以人为本,为使用者提供舒适宜居的内部环境.本文探讨的是适应重庆地区气候特征和建筑物本身实际情况的所采取的改造策略.笔者认为,作为有责任感的建筑师,不应该盲目追求所谓的高技术,应该主动寻求最适合地方条件的适宜技术,将先进技术与本地区条件结合起来,根据地区的实际需求和现实条件,寻求一条适宜的,有效的技术路线.参考文献:1周铁军.气候是不可移植的地方特征:适应气候的重庆地区传统建筑技术更新J.时代建筑,2006(4):6063.2李华东.高技术生态建筑M.天津:天津大学出版社,2002:2225.3杨维菊.建筑构造设计M.北京:中国建筑工业出版社,2005:4245.4付祥钊.夏热冬冷地区建筑节能技术M.北京:中国建筑工业出版社,2002:5153.(责任编辑:陶红林)