高层办公楼的双层立面通风
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇高层办公楼的双层立面通风范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
[摘要]：高层办公楼是城市化进程和社会经济发展的产物,城市化带来地价高涨和商业交往需求日益增加等问题 ,集中地以高层建筑为主的中央商务区的开发日益受到青睐。而可持续高层办公建筑能够为用户提供舒适、 健康与高效的工作环境， 能够有效地缓解持续增长的人口对办公空间的需求。 由于风压的影响， 一般传统的高层办公建筑采用密闭的护结构， 依赖空调系统维持室内舒适度， 消耗了大量能源。 双层通风立面能够使高层办公建筑实现自然通风的同时， 有效地节约能耗。 本文运用实例分析的方法对高层办公建筑中采用双层通风立面的通风策略及原理进行归纳与分析， 以帮助建筑师在高层办公建筑自然通风设计中正确地选择有效的双层通风立面系统。
[关键词]: 办公楼 通风 高层建筑双层立面
引言
可持续高层办公建筑能够为用户提供舒适、 健康与高效的工作环境， 能够有效地缓解持续增长的人口对办公空间的需求。 自然通风是可持续高层办公建筑的重要组成部分， 能够为室内提供新鲜空气， 是室内获得舒适度的重要因素。 但是高层办公建筑在立面自然通风设计中主要受到两个因素的影响， 风压及烟囱效应。 由于风压随建筑物高度的增加而增大， 室外提供的风压往往导致开窗困难， 因此在传统的高层办公建筑中， 立面一般为密封系统， 通过机械通风、 供热及空调等系统维持室内环境的舒适度， 在运行阶段消耗了大量能源。
1.双层通风立面能够为高层办公建筑有效地提供自然通风的同时， 一般能够节约30%－50%的能耗， 在可持续建筑设计中得到越来越多的应用。双层通风立面起源于欧洲， 并逐渐在世界范围内得到越来越多的关注。 由传统的立面外附加一层玻璃表皮组成， 在内外表皮之间形成空气空腔， 为控制室内阳光辐射， 空腔内往往安装电动遮阳百叶。 一般而言， 双层通风立面空腔内的通风可以为自然通风、 机械通风或者两者结合的混合通风方式。 由于高层建筑的特殊性，一般在双层通风立面中采用自然通风或者自然通风与机械通风相补充的混合通风方式， 且应用一般集中于办公建筑类型。 本文在分析大量应用实例的基础上， 根据空腔的分隔方式与进、 排风口位置的不同， 试图针对高层办公建筑中双层立面的自然通风的组织策略进行归纳与总结 （下文中的双层通风立面指的是双层自然通风立面）， 以帮助建筑师在建筑设计中有效地组织自然通风。
2.双层通风立面的自然通风组织策略一般双层通风立面具有进风与排风功能， 进风口位于立面的底部， 中间经过与室内空气进行交换， 在风压及热压的作用下上升， 从上部的排风口直接排出室外。为节约能耗， 有些双层通风立面在排风口安装能量回收装置。双层立面的通风组织取决于两层表皮之间空腔的水平及竖向分隔、 空腔进风口与排风口的位置， 以及内表皮的开窗方式。 一般而言， 内表皮的窗户受空腔宽度的限制， 可以为平开内窗、 悬窗与推拉窗等几种方式， 除通风面积不同外， 其通风方式基本一致。 因此， 双层通风立面的通风组织主要取决于空腔水平与竖向的分隔形式， 以及进风口与排风口的位置， 根据其不同的设计， 将其划分为以下5种通风组织策略。
1） 窗式双层通风立面 （Box-window facade）当在传统的窗户外安装第二层窗户时便成为 “盒子窗户”， 窗式双层通风立面与盒子窗户原理相同， 窗户高度也可以贯通层高， 一般适用于传统的点式开窗的办公建筑。 室内玻璃一般为双层中空玻璃， 室外玻璃一般为单层钢化玻璃， 空腔内整合电动遮阳设施， 其宽度以能够合适安装遮阳设施为限。 室外窗户开有通风口， 空腔内的通风一般处于无控制状态。 由于空腔高度是有限的， 因此空腔内的烟囱效应同样受到限制。 当室内窗户处于开启状态时， 根据室外风压的不同情况， 室内外的空气交换或者为新风供给模式， 或者为排风模式。 冬季由于空腔与室外冷空气进行交换， 将导致室内玻璃表面温度降低， 会对靠近窗户的办公人员造成不舒适感觉， 因此与传统窗户相同， 应在立面附近安装取暖设备。
例如， 德国Debitel电讯公司总部由一座16层高的办公楼与4座多层建筑围绕一个中心广场组成。建筑概念中最为显著的特征是将太阳能烟囱整合到建筑设计中， 在烟囱效应作用下， 通过立面的双层通风窗户吸收新鲜空气进入室内， 将使用过的气体排到室外。 立面由双层通风窗户组成， 内表面为双层中空玻璃， 分为两部分， 其中一部分用于维护清洁时开启， 另一部分为可开启的通风扇 （Ventilation flap）， 外表面为单层玻璃， 百叶位于中间的空腔内， 一部分为固定百叶， 另一部分为可收缩的遮阳百叶， 外表面为遮阳提供保护功能并防止其坠落。
2） 竖井式双层自然通风立面 （Shaft-box facade）
竖井式双层通风立面与双层通风窗户的工作原理相同， 增加通风竖井的目的是为了增加烟囱效应， 从而提高自然通风效果。 此种类型的立面实际上是由双层通风窗户与垂直通风竖井交替布置而成， 通风井贯通建筑多层或者全高， 高层建筑的烟囱效应随着高度的增加而增加， 因此应限制竖井高度， 应对空腔进行竖向分隔。 双层通风窗户通过每层的通风口与竖井相连， 从房间自然流动到通风竖井的空气， 在烟囱效应的作用下， 热空气上升， 通过竖井顶部的开口排向室外。 在冬季， 通风效果减弱， 但相应增加了立面的保温性能， 但当室内立面开启时， 可能会在外层立面的内表面形成凝结， 在设计时应考虑此影响因素。如，由德国RKW的建筑师与诺曼・福斯同设计的位于德国杜塞尔多夫的ARAG 2000办公楼， 采用了竖井式双层通风立面。 大约120m高的办公楼由于服务层的原因竖向分为4段， 相应通风竖井贯通6层或者7层高度至服务层或者花园层结束。立面的内表面为传统的竖向旋转窗， 玻璃为Low-E玻璃。 对应于通风竖井的窗户仅在维护时开启， 遮阳百叶位于空腔的距外表面1/3处， 每个双层通风窗户具有15cm高的可关闭的通风口， 室内空气通过边侧的开口进入竖井。 模拟表明， 一年50%－60%的时间内可以利用自然通风。
3） 走廊式双层自然通风立面 （Corridor facade）
走廊式双层自然通风立面同样在层高范围内组织自然通风， 其竖向分隔与窗式相同， 但其水平方向一般延伸至整个建筑。 每层分割的空腔单元具有单独的进风口与排风口， 在组织自然通风时， 由于避免从室内排出的空气进入相邻的空腔， 一般将相邻的两个空腔设计为一个通风单元， 空腔的进风口设计在底部位置， 排风口位于相邻空腔的顶部位置， 因此空腔内空气为对角对流方式。 由于空腔的高度限定在层高范围内， 相应其烟囱效应同样受到限制， 但夏季避免了由于受到太阳辐射的影响热空气上升引起的顶部空气过热现象。 为了维修及清洁的需求， 空腔的宽度一般可允许人通行， 另外由于每层楼板的阻隔， 空腔的防火及防噪音效果较好。例如，建于德国海德堡的印刷传媒学院综合楼为一座12层的办公学术中心， 在其办公部分立面采用了走廊式双层通风立面， 外表皮为单层玻璃， 内表皮为双层中空玻璃， 立面空腔宽度为46cm， 内置移动式金属遮阳百叶， 排风口与进风口分别位于相邻玻璃单元的上下方。 建筑的中心管理系统调节建筑的自然通风， 当打开外表皮进风口时， 热空气上升从而达到对外表皮的制冷效果。 当打开内表皮的推拉窗时， 新鲜空气进入室内， 完成空腔与室外的空气交换过程。
4）多层式双层通风立面 （Multi-storey facade）
双层通风立面空腔在横向没有任何分隔， 在竖向可以贯通多层空间， 形成多层式双层通风立面。 由于热空气在上升过程中有可能再次进入室内， 造成新风与排风之间的混合， 因此多层式通风立面只能作为单一的进风或者排风功能。 由于排风影响相邻房间的空气对流， 因此一般与机械系统或者中庭结合进行排风， 但楼层之间的隔音及防火效果较差， 在设计时应符合当地的规范要求。
“在风中进行呼吸” 的概念与濒临莱茵河谷的地理环境使墨菲/杨与Transsolar公司在位于德国波恩的邮政办公楼设计中决定采用双层通风立面的全玻璃幕墙， 空腔与冬季花园相结合， 创造了多层分隔的双层通风立面系统。 南立面外表皮由宽1.5m、 高3. 5m的两层8mm或10mm的浮法玻璃组成，下部向外倾斜8°，腔内置电动遮阳百叶， 内表皮安装可开启窗户，双层立面的空腔仅为补充新风的功能。 240m高的建筑由冬季中庭空间竖向分为4段， 9层高的冬季花园既作为室内的温度缓冲区， 又成为自然通风的排风通道。在转换季节或者夏季， 双层立面位于每层的通风口打开， 新鲜空气通过空腔进入办公室内， 当进入室内的空气温度上升时， 通过走廊进入中庭空间， 在热压作用下热空气上升， 通过中庭顶部的排风口排出室外， 在一年大部分时间内实现了自然通风。
5） 全高式双层通风立面（Entire building facade）当高层办公建筑高度控制在一定范围时， 双层通风立面的空腔可以在横向及竖向没有任何分隔， 在内外两层表皮之间形成一个贯通建筑全高的空气间层。 同样与多层式双层通风立面相同， 热空气在上升过程中有可能再次进入上部的室内空间， 因此只能作为单一的供风功能或排风功能。 当夏季需要进行自然通风时， 可将进风口或排风口打开， 在热压及风压的作用下， 热空气上升，由于高度较高， 可能会在顶部引起过热现象。 在冬季进风口或者排风口关闭成为空气保温间层， 在温室效应的作用下能够利用太阳能， 此时需要机械通风进行新风补充。 由于全高式双层通风立面没有过多的通风口， 具有良好的隔音功能， 特别适宜于产生较大噪音的地区， 同样在设计时需要注意防火及噪音问题。例如，建于德国柏林的GSW办公楼综合体包括一个3层高裙房及19层高的塔楼，在西立面中应用了贯通建筑全高的双层自然通风立面， 其通风组织设计为排风功能。 内表皮是由1.8m×1.9m的下悬窗组成，通过电动开关向外开启。 外表皮是由10mm厚的钢化玻璃组成的竖、 横挺结构立面。 空腔内热压驱动热空气上升， 下部形成的低压区吸引空气从办公室进入空腔， 由位于塔楼顶部的排风口排到室外位置。 为增加顶部的排风功能， 在建筑屋顶设计了一个流线型的屋盖， 东西向的风力在屋盖底部形成负压区， 驱动空腔内空气排出室外。 新风由东立面的通风口补充， 从而在办公空间内形成对流通风。
结束语
节能可持续高层办公建筑能够为用户提供舒适、健康与高效的工作环境,能够有效地缓解持续增长的人口对办公空间的需求。高层办公建筑中应用双层通风立面， 不仅能够提供有效的自然通风， 而且可以使用外遮阳及外部采光装置， 减少夏季室内热辐射， 增加室内自然采光效率， 同时用户可以根据自己对环境的需求控制自然通风， 提高了室内环境的舒适度。 建筑师在采用双层通风立面时，应根据不同的气候区、 不同室外环境、 不同办公平面形式选择不同通风策略的双层立面， 最大程度地发挥双层通风立面的经济效益、 环境效益及社会效益。