超高层门窗幕墙通风设计:高效实现自然通风与节能

城博门窗幕墙新产品博览会 2024-05-09 16:01 广东


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本期嘉宾


张杰

创羿(上海)建筑工程咨询有限公司 合伙人

“改造自然通风洞口的主要方向是:减短通风路径,减少通风阻力,借助导风板解决通风短路的问题。通风季有明显的主导风向时,可以采用折面造型并结合飞翼等构件捕捉更多的风。”



超高层通风洞口的特点

安全与能耗问题并存


1、安全问题,高空风速很大,增大了五金件破坏,开启窗脱落的风险。


2、能耗,由于超高层建筑烟囱效应明显,超高层建筑的开口导致了冬季与夏季巨大的能耗,这限制了通风器等自然通风效果好但是气密性一般的构件的使用。




外凸造型通风洞口

虹桥协信中心



建筑物表面的外凸造型两侧的通风口往往具有不同的压力,外凸造型两侧的压差以及两侧的平均压力会对通风带来比较大的影响。


项目通风口设计特点:外凸装饰造型,两侧设水平格栅,室内侧设内开内倒窗。



分析显示:洞口两侧平均压差为10N/㎡,两侧压差小于5N/㎡对于室内通风没有影响,两侧压差大于6N/㎡时开始出现短路,压差大于19 N/㎡时,通风量就会降至1/3以下。





▲ 压差的影响

©EFC


前面提到当压差大到一定程度时,外凸造型的洞口会发生通风短路现象。在外凸造型的腔体内设置导风板较有利于解决通风短路现象。在导风板的引导下,自然风有效导入室内。



▲ 导风板的贡献

©EFC


当保持洞口两侧的压差为固定值,外凸造型两侧洞口的平均压力越大,则结果如图所示,通风量也越大。






▲ 平均压力的影响

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装饰线条的宽窄对通风也有影响。窄尺寸的通风路径短,通风效果会更好。



▲ 外侧宽度尺寸的影响

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相对于矩形的造型,外凸造型为梯形时,通风阻力小更有利于将风直接导入室内。



▲ 开口方向的影响

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内退造型侧面通风洞口

前海金融中心


通风口设计特点:前海金融中心,内凹造型,两侧设置竖向格栅与内平开窗。


▲ 通风口设计

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如图所示,内凹造型宽度越大有利于接受更多的进风,内凹宽度越大,则通风量也越大。




▲内凹宽度的影响

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凹造型深度越大,则通风量也越大。但深度的影响不如宽度那么明显。




▲ 内凹深度的影响

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当开启扇的角度是90度时,并不能保证通风量最大。开启扇在这里可以作为导风板使用,可以通过优化开启扇的角度来提高通风效率,本项目开启角度为67.5°时具有最大的通风量。




▲ 开启角度的影响

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内退造型正面通风洞口

新开发银行


通风口设计特点:新开发银行内凹造型,外侧为竖向格栅与陶板,内侧正面设置内平推窗。


▲ 通风口设计

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通过比较可知,倾斜的入口具有最小的通风路径和通风阻力,有利于增加通风效率。90度的入口通风阻力较大。





▲格栅方向的影响

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本项目陶板做内外平移时,对通风量的影响较小。陶板外移时,一侧洞口的通风量增加,而另一侧洞口的通风量减少,整体影响很小。




▲正面挡板进出位的影响

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减短通风路径和减小通风阻力有利于增加通风效率,将开启窗一分为二并分别布置在两侧也同样有利于减小通风路径和通风阻力,从而增加通风量。




▲ 洞口位置的影响

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以下四种内开窗的形式,分别为内开、内平开、内平推和内倒。


经分析可知,两种内平开窗的通风量较大,特别是与风向一致的开启方向,通风量最大。内平推和内倒窗都会形成较大的阻力,通风量较小。其中内倒窗阻力最大,通风量也最小。


▲ 开启方式的影响

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水平折面造型通风洞口

新世代广场南


通风口设计特点:新时代广场项目,采用水平折面造型,外侧竖向格栅,内侧设置内平开窗。



▲ 通风口设计

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通过前面的分析可知,外凸造型的优势是可以适应各个风向,但当外凸造型两侧的压差大到一定程度时,会发生通风短路现象。


水平折面造型的特点是不会发生通风短路现象,但方向性较强,更适合春秋季主导风向非常明显的城市。



▲外凸造型与折面造型对通风影响的区别

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水平折面的外凸尺寸越大,也意味着可以接受更多的风,也越有利于特定主导风向下的通风。



▲折面尺寸对通风的影响

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水平折面加飞翼通风洞口

中金大厦


通风口设计特点:中金大厦采用水平折面造型,折面外侧设置了飞翼。外侧竖向格栅,内侧设置内平开窗。


▲ 通风口设计

©EFC


飞翼的作用相当于导风板,有利于捕捉更多的流体进入室内。



▲飞翼对折面造型通风量的影响

©EFC




结论


外凸造型通风特点

1、外凸造型的宽度越大,则通风量越小。

2、相对于矩形的造型,外凸造型为梯形时,通风洞口的方向更有利于将风直接导入室内。

3、在外凸造型的腔体内设置导风板较有利于解决通风短路现象。


内凹造型两侧开启的通风特点

1、内凹造型宽度越大有利于接受更多的进风,内凹宽度越大,则通风量也越大。 

2、与宽度的影响类似,内凹造型深度越大,则通风量也越大。但深度的影响不如宽度那么明显。

3、可以通过优化开启扇的角度来提高通风效率。


内凹造型正面开启的通风特点

1、合理设置格栅角度可以减小通风路径和通风阻力,有利于增加通风效率。

2、合理布置开启窗的位置也同样可以减小通风路径和通风阻力,从而增加通风量。

3、内平开窗的通风量较大,特别是风向一致的开启方向,通风量最大。内平推和内倒窗都会形成较大的阻力,因此通风量较小。内倒窗阻力最大,通风量也最小。


水平折面造型通风特点

1、相对于外凸造型,水平折面造型的特点是不会发生通风短路现象,但方向性较强,更适合春秋季主导风向非常明显的城市。

2、水平折面的外凸尺寸越大,也意味着可以接受更多的风,也越有利于特定主导风向下的通风。折面造型结合飞翼等构件有利于捕捉更多的风。


根据建筑物的造型和所处的环境特点,选择合适的幕墙,通风洞口及开启的形式可以帮助提高通风效率,从而为住在其中的人们提供舒适的风环境。




WINDOOR门窗幕墙新品展



31年专注发布


门窗幕墙全产业链


新产品、新技术、新材料



展会名称:第31届门窗幕墙新产品博览

展会时间:2025年3月11-13日

展会地点:广州·保利世贸博览馆

展会规模:10万+㎡










「WINDOOR门窗幕墙新产品博览会」每年3月于广州举办,专注发布门窗幕墙全产业链(包含系统门窗幕墙材料型材隔热防火门窗门窗设备门窗五金结构胶新设计、新产品、新材料、新技术,是涵盖建筑外表皮领域解决方案的10万+㎡大型展览,同期举办阿尔法建筑大会,邀请全球200+甲方、建筑师、幕墙设计师、门窗行业领军人物分享热门专业议题。



关键词:幕墙工程,幕墙设计,超高层建筑,通风口设计
展会名称:阿尔法建筑大会 内容:建筑展建筑设计展 时间:2022.03.11-13