高层建筑及生态型表皮设计.doc

高层建筑的生态型表皮设计近年来，高层建筑的表皮设计受到了越来越多的关注。大多数人一谈论表皮，立刻就会把它当成立面或者是建筑表层很薄的覆盖物。的确，以往的建筑给了我们这样一个印象-表皮就是披在建筑物上的一件衣服，但是，近几年出现的生态型高层建筑却赋予了“表皮”不同的含义。那么，究竟“表皮”的意义是什么呢？维尔阿雷兹在白润光洁的肌肤一文中指出“表皮实际上和厚度有关，而厚度与建筑前面的气氛，建筑本身和它之后的气氛有关，立面不再是一种表现的行为，而具有了超出人们第一印象的多样性和复杂性”。是的，我所说的“表皮”并不是立面，而是包围整个建筑却又与建筑内部空间结构紧密联系的建筑的一个有机组成部分。换句话说，建筑被置于表皮的包围之中，但表皮又不仅仅是建筑层面上的东西。一、从衣服到皮肤-高层建筑表皮的发展与演变提起高层建筑的表皮，人们自然就会想到玻璃幕墙。1925年，格罗皮乌斯率先在包豪斯实现了一个摩登梦想-使用全玻璃外墙来创造室内与室外环境的通透融合。这就是幕墙的雏形：一片从建筑结构中分离出来的平整连续的表皮。随后的30-40年代，高度的工业化使玻璃幕墙这种新型的外围护结构得到了充分的发展，大片玻璃的使用使封闭的建筑与大自然有了沟通。但是，玻璃幕墙在高层建筑中的广泛使用也带来了一系列的问题。如：大量的能源消耗，严重的光污染，室内卫生环境下降，视线干扰等。70年代的“玻璃盒子”终于使建筑表皮面临前所未有的生态困境，全球范围内的能源危机和人类生存环境的不断恶化，使节约能源、保护环境成为人类面临的最主要的问题。随着科学技术的发展，以可持续发展为目标的生态型高层建筑应运而生。它以最大限度的维护生态环境为目的，将高科技手段运用到高层建筑的设计中，采用电子计算机、信息技术、生物科学技术、材料合成技术、资源替代技术、建筑构造措施等，达到降低建筑消耗，减少高层建筑对自然环境的破坏，努力维持生态环境的平衡的目的。为了更好的将“生态”概念引入高层建筑，许多建筑师对“表皮”的设计进行了深入的探讨。由于高层建筑的“表皮”即外墙，对建筑节能有着十分重要的作用。因此，透明性高、保温性好、并允许自然通风便成为高层建筑生态型表皮的重要特征。近年来，欧洲的一些建筑师在这方面有了较多的尝试和成就，诸如：N福斯特、R皮阿诺、L罗杰斯、T赫尔佐格等等。二、实例分析N福斯特事务所设计的德国法兰克福商业银行总部大楼成功的将自然景观引入超高层集中式办公建筑中（图1），使城市高密度的生活方式与自然生态环境相融合，被称为世界上第一座“生态型”超高层建筑。更值得一提的是，在这座建筑中，“表皮”设计也引起了相当大的关注。这座建筑的表皮覆盖系统包括一层隔热玻璃和一层简单的由外皮构成的双层表皮以及其间的多孔通风层（图2）。它们正如皮肤一样保护建筑内部不受任何天气变化所带来的影响。新鲜空气通过外皮上的连续槽进入通风层，办公室内的控制板使自然通风系统得到完善，通过它可以用手工或机械方式打开或关闭通风系统，这样产生的缓冲气流再次进入建筑主体，使内部空间获得柔和的自然通风。当气候条件不允许使用自然通风时，可以使用一套机械送风系统，在冬天还有一个带温度控制装置的外围加热系统可供使用。此外，表皮还有精心设计的热学装置以减少直射阳光的影响以及空调的需求，同时也就减少了能量的消耗。由于对表皮设计进行了分析和物理计算以及由计算机辅助的模拟计算方法的应用，几乎全年都可以使用自然通风。这座建筑的表皮设计不但在自然通风的基础上节省了能源，而且其独特的双层表皮也充分将“生态”思想发挥的淋漓尽致。1997年，在德国埃森建成的由英格豪恩，欧文迪克事务所设计的REW总部也是一座表皮设计极为精巧的现代办公楼（图3），该建筑的最大特征就是它的双层表皮，所采用的智能幕墙系统可能是迄今为止最精密复杂的幕墙系统（图4），这个系统能精确的调节建筑的各种能量分配。这个120米高的玻璃柱体标志着对传统美国式的、室内外完全分离并完全采用人工空调的建筑方式进行变革的一个转折点。因为REW塔楼的双层表皮可以使它自由呼吸（图5）。在这里的双层表皮中，其外层为单片玻璃的点式连接幕墙，采用2m3.6m的模数以使空气可以沿相应的槽流通。中间有一个宽50厘米的热通道，通道内装有能收放并调节角度的百页。内侧为双层中空绝热的克里莫普拉斯（climaplus）白玻璃。这个内层表皮实际上是一个双层推拉门，安装了铰链，可以通过手工开关。因此即使是上部楼层的工作空间也可以享受自然空气而不必担心高空的阵风。该表皮设计的核心是一系列特殊技术的开发与革新，从而使能量的需求降到了最低。置于双层表皮之间的鱼嘴型装置，可通过空气交换系统防止太阳的有害侵入，有效的避免眩光。这座建筑的表皮设计让使用者用一种中介方式利用自然资源控制自己的环境，并勾画出了一栋具有可渗透性的建筑，其透明度在视觉上几乎完全“溶”入环境之中。显示了其自身作为一个与自然进行可控制性交换的系统，并从技术和建筑两方面均结合了自然可以提供的东西。三、高层建筑生态型表皮的发展前景目前，这种“生态型表皮”的设计尚在发展时期，它造价昂贵，技术要求高，但它在建筑节能上却显示出了巨大的威力。传统玻璃幕墙能源损耗很大，对外界环境的适应性差，采用的是以不变应万变的策略，能源利用效率很低。如果将传统高层建筑的表皮比作一件衣服，那么生态型高层建筑表皮则像皮肤。它不仅将高科技手段与高层建筑紧密结合，还可根据天气、温度、湿度、风力等自然条件的变化自觉调节表皮功能，高效的节约能源。由于生态型表皮包括了双层表皮系统，外侧为全封闭式，因此可以大大减少外界噪音对建筑内部的干扰。透明光洁的表皮，精致独特的构件，为高层建筑赋予了一种与众不同的美。双层表皮（double-skin）这一新兴技术受到越来越多人的认可，并在建筑设计中得到越来越广泛的利用，不断发展成熟。就在生态型表皮不断在欧洲建筑中获得共识的同时，国内也出现了带有生态型表皮的高层建筑。杨经文最近在上海设计了一座36层的综合大楼，该大楼设有双层表皮，中间夹有一层可调百页来调节室内气候以减少空调消耗。夏季两层表皮由于烟囱效应而利用空气的流通，冬季又起到了防寒作用，为遮挡西北风，在建筑外部还作了一个巨大挡风板。从而在高层建筑的表皮设计中充分体现了生态学的设计思想。表皮设计在当今的高层建筑设计中占有越来越重要的地位。由传统单层表皮的玻璃幕墙发展到今天的“双层表皮”系统，它是人类面临生态危机情况下做出的一种新的反应与探索。优秀的建筑师用他们独特的设计构思，丰富大胆的想象，赋予高层建筑的表皮以生命力，使其与建筑内部结构融为一体。在倡导节约能源，保护环境的可持续发展的思想的指引下，高层建筑的生态型表皮设计必然会拥有更加广阔的发展前景。智能建筑中的空调系统话说智能建筑智能建筑是综合计算机、信息通信等方面最先进的技术，使电力、空调、照明、防火、防灾、防盗、运输等实现综合管理自动化以及远程通信和办公自动化的建筑物。智能化建筑的兴建起始于1984年位于美国康涅狄格州哈福德市的第一座智能大厦落成开业。次年，位于日本东京的一座智能大厦也相继建成，引起了全世界的关注。为适应必将到来的智能建筑时代的要求，日本1985年11月成立了智能建筑专业委员会，对智能建筑的概念、功能、规划、设计、施工、实验、检查、管理、使用、维护等进行了研究。英国、法国、德国等国家都积极筹建智能建筑。随着社会向高度信息化发展，智能建筑已成为现代化建筑的新趋势。目前，国外智能建筑正朝着两个方向发展。一方面智能建筑不限于智能化办公楼，正向公寓、酒店、商场等建筑领域扩展，特别是向住宅扩展，即所谓电脑住宅。由电脑系统根据天气、温度、湿度、风力等情况自动调节窗户的开闭、空调器的开关等，以保持房间的最佳状态；另一方面，智能建筑已从单一建造到成片规划、成片开发，它最终可能导致“智能广场”、“智能社区”的出现。智能化建筑将各种功能有机地结合起来，通过计算机、数字交换机，用局域网等网络将各个终端器、各种设施连接起来，共享所积累的数据资源，传递和处理信息；将计算机、电视电话、建筑物管理控制装置和安全系统控制装置的接口标准化，相互进行信息交换。计算机技术相结合的产物。它要求设计人员必须具备建筑学、计算机及通信方面的知识才能完成智能建筑的设计。同时，它要求管理人员必须具备较高的现代化管理水平，并能够运用这些现代化的硬件设施来建立一套完善的软件体系，从而使整座大楼具有高效性、可靠性、方便性、舒适性、安全性，为用户提供优质服务，并能减少人员和降低管理及服务费用。对于智能建筑，除了设备状态监视、操作、反馈控制等基本功能外，还有多种运行控制功能。智能化建筑运行控制项目如表。小议空调系统空调可对房间或公共建筑空气的温度、湿度、风速、洁净度等进行调节，满足人们在日常生活和工作中对空气的要求，创造一个温度适宜、湿度恰当、空气洁净的舒适环境。一般说来，空气调节包括以下四个方面：一是温度调节。按照人类的生理特征和生活习惯，一般要求居住和工作的环境与外界的温差不宜太大。夏日里，如温降过剧，则由室外进入室内时将受到冷冲击；而由室内走到室外，又将受到热冲击，这两种情况都会使人体感到不舒适。因此对于大多数人，居住室温夏季保持在2527，冬季保持在1820是比较适宜的。二是湿度调节。生活经验得知，空气过于潮湿或过于干燥都将使人感到不舒适。一般说来，相对湿度冬季在4O50之间，夏季在5060之间，人的感觉比较良好。假如温度适宜，相对湿度即便在4070的范围内变化，人们也能基本适应。三是气流速度调节。人们生活在以低速流动的空气环境中比在静止的空气环境中会感到凉爽；而处在变速的气流中则比处在恒速的气流中更觉舒适。在离地1.2米左右，使用凉风设备，速度以0.3m/s为宜；使用暖气设备，速度以0.5m/s为宜。四是空气洁净度调节。空气一般都有处于悬浮状态的固体和液体微粒，他们很容易随着人们的呼吸进入气管、肺等器官。这些微粒还常常带有各种病菌，传播各种疾病，对人体造成危害。因此，在使用空调的过程中，对空气过滤是很必要的。空气调节的目的是在室外空气参数发生变化的情况下，保持被调节室内生活、工作地区的空气参数值不超过预先给定的波动范围。空调系统的作用是对空气进行处理，使空气的温度、湿度、新鲜度、洁净度等指标符合场所的使用要求。空调系统有集中式空调系统、半集中式空调系统和局部式空调系统等三种类型。在现代化的大型建筑中，一般采用集中式空调系统，通常称为中央空调系统。对空气的处理集中在专用的机房里，对处理空气用的冷源和热源，也有专门的冷冻站和锅炉房。自控智能空调在智能化建筑中空调系统应为自动调节。调节过程就是在保持调节参数为给定值的条件下恢复流入量和流出量平衡的过程。在自动调节系统中，调节参数的给定值并不是不可改变的，根据给调节参数定值变化的规律，有三种类型的自动调节系统。一是自动锁定系统。在自动锁定系统中，调节过程的调节参数给定值保持恒定不变，或者不超过给定的变动范围。一般的空调系统中大都采用这种系统，通常又称为定值调节系统。二是程序调节系统。当系统的给定值按事先已知的时间函数变化时，这种系统称为程序控制系统。如人工控制室中的温度、湿度，是按事先规定的程序变化，以模拟室外气候参数的变化规律而变化的。三是随动调节系统。当被调量的给定值同步某一变量变化时的调节系统，称为随动调节系统。它与程序调节系统的不同点，在于被调量的变化规律事先无法确定，在智能建筑的舒适性空调系统中，为了节省能量，达到舒适的目的，室温并不要求恒定，而是随着室外温度的变化而变化。空调系统是由若干空气处理设备组成的。这些设备的工作能力是按负荷计算确定的，在使用时，负荷是变动的，会引起被调参数的变化。自动控制的任务就是当被调参数偏离给定值时，依据偏差自动调节诸如加热器、冷却器、加湿器，淋水室及风量调节设备等的实际输出量，使其与负荷状态相匹配，以满足对被调参数（温度、相对湿度及空气静压等）的要求。而对于上述各设备的控制，最终是通过对风门或汽（水）阀以及开关等调节机构的控制来实现的。因此，设计空调自动控制系统时，必须十分熟悉空调过程的要求、特点及规律，使控制系统经济实用，运行可靠。其首要任务是确定控制方案，包括确定控制点和选定实现某些控制方式的调节仪表等。空调系统自动化的设计原则，应根据工艺要求，经过全面的技术经济比较，在保证满足工艺要求的前提下，力求使运行经济合理、节约能源。另外，按照现代建筑的发展需求，智能空调的设计还应考虑到其他技术的结合。比如，根据国际上对于防排烟技术研究的不断发展，现代化建筑中空调系统与防排烟系统的结合愈来愈紧密，而有可能结合为一个系统。在目前，空调系统与防排烟系统也由计算机连锁控制，设置火灾自动检测和报警系统，以及疏散系统、防排烟系统、灭火系统等等。还有空调系统与远程通信系统相结合，可把位于用户身边的电话机作为终端，实现以下控制功能：温度和湿度给定值的变更；温度和湿度值测试值的确认；能源使用量和设备运行状态的通知；在异常时的用户报警通知；空调投入和切断。工程实例我国从80年代起开始注意办公自动化和智能建筑领域的研究开发，一大批自动化水平较高的高层建筑相继建成。在众多的商住楼宇和酒店大厦中，位于广州市的广东国际大厦堪称我国首座具备“智能”的商务大厦，它的设计具有下列特点：一是完善的计算机系统及通信网络；二是公用的办公自动化系统；三是高效的国际金融信息中心；四是可靠的建筑自动化系统。应用电脑网络建立了大楼设备自动化监控系统，实现了对供水、供电、空调等系统的监测和控制。例如空调系统：控制制冷机制冷量，控制供水温度、水量，回水温度；锅炉房：监测送水温度、水量；供水系统：监测供水压力、流量，各楼层用水量，各水池储水量，消防用水等。此外，还有电梯、消防、音响、防盗等自动化控制系统，使大楼尽可能做到节能、安全、可靠、舒适。五是舒适的办公和居住环境。办公室里的工作环境、公共区域的环境以及其他设施的环境，使人在心理、生理上感到舒适，并在任意间隔的空间都保证足够的灯光、空调等。与传统的建筑相比，这座大厦的吸引力在于：用户可以用分租的方式获得完善的通信设备、办公自动化设备的使用权，非常方便；能迅速获得国际经济实时信息，及时掌握市场信息；高效、节约的建筑自动化系统，使用户节约开支，感到舒适、安全、方便。健康建筑与幕墙通风作者：龙文志 作者单位：铝幕墙委员会幕墙专家组成员一 前言2003年一季度以来，非典病役突发在中国一些省市，一场没有硝烟的战争在全国打响，数以万计人被隔离，数以千计人被病毒折磨，数以百计人被夺去生命，对全国的经济发展产生一定负面影响。当然非典病役发生和流行有多方的因素，但健康的室内空气质量和良好的自然通风是防治非典的一个重要的因素。卫生部2003年4月30日紧急通知：为阻止非典型肺炎病毒的传播途径，即日起在非典型肺炎收治、隔离、观察以及发现有非典型肺炎病人的场所、楼宇内，一律禁止使用中央空调。各单位在人员密集的地方，要保证自然通风条件。医学专家称室内通风和室内消毒同等重要。5月15日世卫专家称：香港淘大花园案例表明，强力抽风扇可能将非典病毒液滴抽出浴室，通过小天井传到高层居民感染。非典病疫再一次向人们居住健康的现实提出了挑战，再一次用传染病学的观点来审视环境、建筑、健康三者之间的内在关系。其实在上世纪下半叶，国际上有不少的环境学家和建筑大师在不同场所和不同时间，提出了健康建筑、绿色建筑、生态建筑、持续建筑的呐喊和建议，从1972年开始，有关这方面内容的国际会议几乎年年召开，囿于当时我国温饱型的经济水平以及传统观念的困扰，从建筑实践和建筑理论都落后相当大距离，仅以玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-96）为例，其中第4.1.4条规定：玻璃幕墙的开启部分面积不宜大于幕墙面积15%；该条文如下说明：玻璃幕墙作为建筑外围护结构，要求密封性。如果开启面积过大，既增加采暖空调能耗，又影响立面效果，条文中提到设置少量开启部分，面积不宜超过幕墙面积的15%，属经验数据。这些规定说明：作为建筑外围护结构的玻璃幕墙仅仅考虑空调能耗和立面效果，没有考虑健康要求的必要自然通风。据了解，在非典之后，北京、广州等地某些玻璃幕墙为了自然通风，将已建成的封闭式玻璃打掉，改为开启窗。JGJ102修改本将删除以上条文。作为外围护结构的建筑幕墙是建筑物的内外环境的分界和媒介，对建筑物的内外环境起着重要作用，要不要开启？如何开启？开启面积多少？开启和通风、开启和节能、开启和空气质量等如何协调？室外的环境或空气质量不良时又如何关闭？关闭后又如何自然通风？等等问题，不是仅仅去除一些规范的某些条文，或者在原封闭幕墙拆除以增加开启窗等简单方法来处理，需要以健康、绿色、生态、持续建筑的理念来探讨研究，需要建筑师和幕墙设计师共同努力，以非典的切肤之痛、痛定思痛：重温健康、绿色、生态、持续建筑的理念，用这些理念来审视、强化过去忽视的内容，结合国情和非典病疫对建筑的要求，创造、发展新内容，本文愿对此作一些粗浅探讨。二 持续发展对环境的关注已经成为全世界的热点：自然资源的过度开采，生态环境的日益颓败，自然气候的恶变无常无不使之感到忧虑和惶恐，近代以来，社会物质、技术以前所未有的速度发展，对地球及环境不间断索取，将人类的欲望逐渐推向极限，将会使人类自身的生存濒临危难困境。1968年罗马俱乐部麦道斯（D.L.Meadows）的增长的极限，从全球和长远的角度，把经济、技术、社会和环境问题结合起来考虑，以系统动力学的理论方法，建立了一个世界模型，通过定量分析指出：人口增长、工业发展、粮食生产、资源耗尽和环境污染的指数增长，最终将导致全世界物尽财绝的困境。这份报告，从一定程度上改变了人们对环境态度，开始广泛吸取哲学家和科学家的基本理论和方法，从方方面面来控制地球上的环境状况。人类在地球上成长的数量、分布范围、科技发展等已达生物史上的颠峰，突破地球生态容量及自然复原的极限，有识之士开始生态、环保的反思：1987年蒙特利尔公约、1992年巴西里约宣言、1994年埃及世界人口会议、1995年土耳其伊斯坦堡城市高峰会、1997年日本京都议定书，无一不为人类生活的持续发展进行探讨，逐渐由消极的环保、节能，迈向积极的持续、生态。（图一、图二所示，从原始自然观至二十一世纪今天，有关持续发展概念的形成过程。）从省能环保生态绿化舒适健康；节能固然重要，但要服从舒适健康，如果没有健康这一必要的前提，片面追求其它，损失更大；而新世纪的舒适健康观，已不是原始自然观，也不是初步觉醒的环保观和生态观，而是天、地、人和万物共存的持续发展的自然观。有专家言：人类是自然的入侵者，而沙士病毒则是人类基因的入侵者。这句话表明人和地球生物共存的关系。以持续发展为基础的舒适健康自然观贯穿人们活动全过程，当然也要贯穿到建筑及外围护结构，因而用新的健康、生态、绿色建筑理念来设计幕墙和通风，也许是必由之路，不少有识之建筑师和幕墙设计师已经这样做，在非典病疫后，中国的建筑师和幕墙设计师更应这样做。三 健康建筑、绿色建筑、生态建筑、持续建筑建筑是人们价值观及进展的具体表现。1970年代石油能源危机的影响，现代建筑对环境问题回应，从节能建筑开始；为了节能，建筑注重建康不够，造成许多疾病发生，觉醒了建筑师的环保建康意识，提出了健康建筑（Healthy Buildings）和绿色建筑（Green Buildings）的理念；一些发达国家的建筑师根据德国生物学家赫克尔（Ernst Heinrich Haeekel）提出的生态学基本概念，将人类的建筑活动纳入到生态系统，重新评价人、建筑和环境之间的关系，提出生态建筑（Ecological Buildings）的理念，美国著名的建筑师麦克哈格（Ian L.McHarg）所著结合自然的设计的出版，标志着生态建筑学的诞生。随着人们对全球生态环境的普遍关注和可持续发展思想的广泛深入，建筑回应从能源、健康方面扩展到全面审视建筑活动对全球生态环境、周边生态环境、居住者所生活环境的影响，这是空间上的全面性；同时这种全面审视还包括时间全面性：即审视建筑的全寿命影响，包括原材料、运输、加工、施工、建造、使用、维修、改造和折除等各个环节，将人、建筑和环境作为一个有机的、具有结构和功能的整体系统来看待，建筑不仅要满足使用要求和美学要求，还要达到与环境共生和可持续协调发展目的，有节制地利用和改造自然，寻求最适合人类生存和发展的生态建筑环境。1993年，国际建协第18次大会发表的芝加哥宣言，提出“以探求自然生态作为建筑设计的依据”。指出“建筑及其建成的环境在人类对自然环境的影响扮演着重要角色；符合可持续发展原理的设计需要对资源和能源的使用效率、对健康的影响、对材料的选择等方面进行综合思考”，提出可持续发展建筑（Sustainable Buildings）的理念。这四种建筑理念是在不同的时间提出的，从其所定义的内涵来看，如图三示意的包容关系。四 健康建筑和幕墙的通风设计要点建议依照持续建筑、生态建筑、绿色建筑与健康建筑有关理念，考虑非典病疫的一些现象和要求，对健康建筑和幕墙的通风设计要点提出以下粗浅建议：4.1 对健康建筑的自然通风设计需要建筑师和幕墙设计师的通力合作，从建筑总图设计时开始。4.2 在可能条件下尽量使用自然通风，不要设计全封闭建筑。很早以来人类就在实践中就采用了自然通风来使生活环境更加舒适健康，其实这也是人的动物本能之一，甚至白蚁窝的自然通风系统都达到了惊人完美程度。自然通风最大益处首先应该是使室内空气质量环境得到改善，尤其是要保证健康的空气质量，防止有关疾病传染，除了在污染非常严重以至室外空气不能达到健康要求的情况外，应该尽可能地使用自然通风来给室内提供新鲜、健康的空气。自然通风另一好处是能够降低对空调系统的依赖，从而节约空调能耗。4.3 自然通风为主，混合通风并用。室外环境并不总是满足自然通风的需要，要做到完全的自然通风几乎是不可能的，在保证室内健康空气的条件下，可混合使用各种通风方式，即在充分利用自然通风同时，也配置机械通风和空调系统，混合通风大致有以下四种方式： 机械通风只是在需要时作为一种辅助手段使用。 根据建筑物内各区实际需要和实际条件，采用不同通风方式。 自然通风和机械通风同时使用。 自然通风和机械通风替换使用。4.4 建筑的布局宜依据常年主导风向来考虑，使建筑物幕墙的排列和朝向有利于自然通风。4.5 在进行平面和剖面设计时，室内进深与幕墙进、出风口几何尺寸相匹配，避免出现室内自然通风死点。4.6 幕墙和门窗的开口位置、廊道的布置、内隔墙设置等都要考虑对气流导向，有利于穿堂风的形成。4.7 优先采用在外界环境恶劣或比较恶劣条件下都能自然通风的幕墙和门窗结构，例如双层结构幕墙。4.8 幕墙和门窗的通风结构既要能开启，又要能关闭，开关最少要手动和电动，高档建筑最好智能控制。4.9 精心设计双层幕墙的竖通道和横廊道，与建筑物中庭或风塔设置相呼应，巧妙地利用烟囱效应，使幕墙、门窗和室内形成合理的正压和负压，保证有风和无风时都能有效地自然通风。4.10 在保证健康自然通风前提下尽量节能，吸收国外幕墙技术时，结合中国国情，尤其要注意温室效应和烟囱效应的平衡性。自然通风也要和玻璃幕墙和门窗的自然采光相匹配。4.11 幕墙进出风口的位置和形式尽量满足建筑立面美学要求；避免噪音。4.12 通风系统应能防止发生火灾时火焰漫延。实例可见德国加特纳公司制作的RWE大楼智能双层结构幕墙。4.13 用双层结构幕墙的生态气候缓冲层BBL（Biocilimatic Buffering Layer）的理念进行封闭或通风面积小的老幕墙的改造，比目前简单的打破玻璃以增加开启窗的方法也许更为经济有效。4.14 气流组织可根据进、出风口的位置主要有以下形式：单侧上进上出；单侧上进下出；双侧上进上出；双侧上进下出；其它。推荐、形式。4.15 在没有新规定之前，新风量和空内允许气流速度暂按以下建议指标进行设计，一般室内环境：新风量最少为60（m3 /h. 人），重要室内环境：新风量最少为80（m3 /h. 人）；室内允许气流速度，一般室内环境：0.20m/s；重要室内环境：0.15m/s。鉴于案例比较容易理解和学习，本文编选了一些工程案例，从这些工程案例经验分享中，可以看到健康建筑和幕墙的通风是跨领域、跨专业的合作成果，可以看到健康建筑和幕墙的通风设计要点的灵活应用，从中吸取所需要的养份，也许对提高我国健康建筑和幕墙通风的技术水平有一些帮助。五 工程案例51 德国波恩邮政总局德国邮政局（Deutsche Post Boon）在波恩的新总部大楼的建筑形态及立面形式的设计，将换气通风作为主要因素之一，弧面开放性玻璃幕墙分散引进室外空气，每九层楼的空中庭园集中排气，楼高230.8m。分段开放式双层结构的玻璃幕墙，每段九层楼高，外层幕墙采用单层低铁玻璃开关采用中央控制；内层采用低铁充气钢化中空玻璃，开关采用手动控制；内、外层之间的通道宽度：南立面为1.35m，北立面为0.85m。双层玻璃幕墙的温室效应将进气预热，独立的地板环流加热，天花板中央系统提供基本暖气，利用办公室排放之热气加热空中花园，作为间接热回收。双层幕墙中的遮阳装置，不受风速限制；利用烟囱效应释放外墙所吸收的热；独立的外气冷却系统；利用莱因河水冷却混凝土楼板；以凉爽的表层温度提高室内舒适度；夜间注入冷空气以降低建筑物的热容量。52 德国法兰克福银行大厦（Commerz Bank Headquaters）1997年，设计师：诺曼福斯特（Foster & Partners） 大厦高300m，共53层，主干是一个高大的中庭，以其烟囱效应为整个大厦排气，52层被划分为4个办公单元，每个办公单元都带有一个4层高的空中花园，并种植了丰富的植物，空中花园的外侧是双层玻璃幕墙，室外空气通过外墙进风口进入内、外层玻璃幕墙之间的热通道，可开启的窗户设在内层玻璃幕墙上，即使在恶劣天气，最高层窗户开启，也不会受到强风的干扰，从而保证了整个大厦的自然通风，朝向中庭一侧的窗户也是可以开启排气；花园植物的光合作用、双层玻璃幕墙的自然通风和中庭烟囱效应的排气等共同构成了大厦之肺，将绿色植物引入室内，创造与自然接触的人性化空间，又称之为“生态舱”，福斯特自称这一设计是“世界上第一座活着的、能够自由呼吸的高层建筑”。在寒冷的冬天，计算机将关闭内层幕墙的窗户，通过中庭来自然通风。在夏季，窗户可以打开以获得穿堂风。福斯特成功地将自然景观引入超高层集中式办公建筑，使城市高密度生活方式与自然生态环境相融合，被称为世界上第一座“生态型”超高层建筑，其相应的双层结构的玻璃幕墙也才是“生态型”的“呼吸幕墙”。53 英哥尔斯达特镇AUDI研发中心大楼AUDI公司在英哥尔斯达镇（Ingolstadt）汽车生产厂附近建造的一座研发中心大楼，研究所要求：生态环境好、自然通风良、室内空气质量高，为了达到这些要求，该大楼在南向设置了整体式双层结构玻璃幕墙，外层为明框玻璃幕墙，内层为玻璃门窗，内外层的缓冲区，作为主要的门厅与廊道空间，缓冲办公室空间之热能吸收，利用开放空间作为排气集中区。夏季、冬季的工况见下图示意，烟囱效应排气，取代了冗长的管道，双层结构幕墙及其烟囱效应、温室效应又使该大楼节能也较好。54 以色列特拉维夫波特环境研究学院建筑竞赛方案这个方案包含了绿色设计几项具体做法：自然通风，绿色单元光线、空气、雨水、植栽的设计，光电屋顶，废物专用导槽与回收利用，可拆卸的构造系统等。55 城市之门（City. Dusselklorf. Germmany）1997年这种低能耗的办公大楼坐落于莱茵河公园的边缘，位于繁忙莱茵河隧道南入口的上方，是通向这个地区的入口大门。两幢高80m的16层塔楼之间是高58m的中庭，塔楼顶部通过三层桥式结构相连，整个建筑都被玻璃幕墙包裹着，两幢塔楼都装有双层隔热玻璃，在单层玻璃和双层玻璃之间有一个0.91.4m的廊道（图7），起着隔热和隔声作用，窗户上的电控百叶窗除遮阳之外，还有利于热空气上升排出。为保证良好自然通风，有一个专门特殊设计的通风装置，设在窗户上、下方（图36）。该装置高600mm，安装有灵敏的气动百叶，由电子系统控制，能充分利用外部气候条件并减少刮风所产生的噪声，有效地提供自然通风。当外界温度在520之间时，自然通风足以满足室内使用要求，如果出现恶劣天气，可启用环境友好空调系统，它包括一个双重空气交换系统，通过天花板上的吸附式隔热冷却装置，利用采自河边的地下水来制冷，避免了氟利昂的使用；冬季则可通过天花板用当地区域供暖系统采暖。56 英国建筑研究所办公楼这座英国建筑研究所（BRE）办公楼座落于瓦特福德（Watford）市郊，气候温和，污染少。办公楼主体为三层，外立面有一半是可开启的充氩气中空玻璃窗，南立面还装有电动水平玻璃百叶，顶部设有通风口，办公楼层高3.7m，波形混凝土上另附面板，两层板之间留有大面积的低阻力空隙，便于空气流动。空外空气由大楼管理（BMS）系统所控制高窗提供，在波形楼板的高点部位直接进入，或由波形楼板的低点部位进入结构空隙，正南面有五个通风口，内装有光电板，可以吸收太阳能转换为电能，以驱动内装的低压风扇在炎热或无风时帮助通风。气温适中季节，开窗通风；冬季，室外空气进入后预热；夏季，窗户可补充通风。南面窗户使用反射玻璃，配置了电动遮阳帘。这座大楼绿色设计达到了：100%面积自然通风，95%面积自然采光，96%材料重复利用。我国目前建筑物的通风设计主要依据采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003），主要考虑室内采暖、制冷的需要前提下尽量节能，对自然通风和室内健康空气的要求考虑不多，非典之后也许会增加新内容。本文仅作为有关专业设计规范尚未补充以上新内容之前，吸取非典的一些现象，参照国外有关健康建筑和幕墙的通风工程实例，以建筑幕墙设计的角度提出一些探讨意见和建议，抛砖引玉，仅作参考，不妥之处，敬请指正。参考文献：一高技术生态建筑 李华东主编 天津大学出版社二永续绿建筑 总编辑 李芳怡 台湾建筑杂志三全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力 建设部工程质量安全监督与行业发展司 中国建筑标准设设计研究所四生态建筑 周浩明 张晓东主编 东南大学出版社五Double-Skin Facades Oesterler. Lieb. Lutz. Heusier