建筑物空气渗透.docx

建筑物空气渗透系数的设计与计算河南省建筑科学研究所刘宏奎邹成林提要：本文在建筑环境卫生学和建筑热工学两方面讨论了空气渗透系数q值的设计、计算。（一）问题的提出日常生活中，我们常唠叨室内冬太冷，夏太热。在春、冬季节，如果在室内呆的时间长，又极易感冒，这些现象，我们常认为是司空见惯、习以为常的事。其实，这是多年来建筑设计上的一项缺陷。原因就在于设计中很少有人考虑建筑物空气渗透系数q值的设计、q值的计算，设计是近几年建筑科研领域全方位展开研究的重要课题。建筑物的空气渗透系数，它决定了室内风速，相对的钢筋ASyP必须0.1Ap,且其长度大约bn.保证锚固长度二、悬臂板上有集中荷载作用时且中间1.3bm范围内钢筋较AH =。1 A叫d(1)bn=t0+.5x适用范围：OXlk;ty0.8/尸、Ik在集中荷载范围内也需要配置下部另方向的钢筋，ASyP=O6Asp.若悬臂板边缘有匀布荷载时，则在J#范围内配置Ay=O.3As.参考文献恰和钢筋矿结构设计和施工规范湿度、温度、换气次数、新风量、噪声声级、室内含尘量、室内空气中CO2的浓度。而上述参数的大小反映了建筑物等级的使用功能，也是估算建筑物全年能耗的基础。对室内卫生、节能有着极大的影响。(二)实验结果的分析试验一是室内C02浓度生理作用试验，结果如下表Co2浓度生理作用表1CO2(%)生理作用0.55在6小时以内，尚无不良症状出现12产生不快感3呼吸中枢受刺激、引起呼吸增快、脉搏血压上升4头痛、眼花、耳鸣530分钟内引起中毒症状6呼吸困难710数分钟意识不明、直至死亡从表中可知，由于人的新陈代谢会使室内C02含量增加，02气减少。假若室内长时间换气不畅，Co2浓度上升到一定水平就会使人产生严重反应。以人均寿命70年考虑，那么约有45年时间生活在室内，替在的长期有害影响是务必应该考虑的。因此，设计上首先应满足室内的空气卫生指标，满足必要的换气次数。试验二、影响和决定空气渗透系数的主构件窗的节能对比试验。试验条件是：冬季室内温度20C、室外温度OC,室内外绝对湿度分别为6.1gkg和2gkg,室外空气比重为1.3kgm夏季，室内温度23C,室外温度30,室内外绝对湿度分别为9gkg和17gkg.室外空气比重为1.15kgm3o在测得上述数据后，计算显热负荷、及潜热负荷，结果见表2。从表中可以看出，被实验的1500X1500(mm)铝窗在冬季，空气渗透系数为0.5m3mh的窗要比系数7m3mh的窗减少热损失440.5千卡/小时。在夏季热传导量减少355千卡/小时。每天以8小时计算，建筑物节能的效益也是巨大的。在上述两个试验中，稍加分析就容易看出，一方面q值大耗能高，另一方面q值大却又使室内空气卫生指标好。那么q值依据什么来设计呢？表21500X150Omm铝窗气密性与热损失表气窗性能系数q值分级hm0.52.55.57整窗4里小时透气量(mh)3.618.639.650.4冬季透气引起的热损失kcal/h显烈负荷kcal/h22.16115.84247.00314.50潜热负荷kcal/h11.4659.19126.00160.37合计热损失kcal/h33.92175.03373.00474.37夏季透气引起的热损失kcal/h显热负荷kcal/h6.9635.9476.5097.17潜热负荷kcal/h19.77102.16212.50276.00合计热损失kcal/h17.56138.10294.00373.00(三)q值的设计原则与计算方法设计的原则是：首先满足室内空气卫生指标的要求。我国规定为CO2的最大浓度不超过0.1%。并依此确定最低换气量和换气次数的要求。其次，要保证室内温度具有相当的稳定性。我国规定为最大室温波动不应超过±3。最后在满足上述两个要求的前提下，进一步取q较小值，使建筑物总体能耗最小。在上述设计原则中，最关键的一个问题就是空气渗透交换因素的确定。根据国内大量实测资料表明：“建筑物的结构缝隙、管道、电线孔洞等是强制性的换气途径，除窗外，它们共占室内总换气量的30%。”因此其余部分用窗的q值调节。于是有下式Q-30%Q=0.7Q=aqoL即，Q=1.43aq0L(1)Q建筑物所需的总空气渗透量mha空气渗透系数回归值L建筑物所用总窗栉数的缝长总长度.单位(m)q窗的单位缝长空气渗透量m3h-mh值取0.667,国标已给出。建筑设计Q值计算，到目前为止我国没有完整的计算方法。国际学术界上目前有三种比较完整的方法。A、日本标准计算法；B、美国ASHRAE手册法；C、西欧国家的定值法。由于中日两国民族相近，同时不同的计算方法的结果相近，因此这里建议采用日本标准计算法。日常生活中成人COz呼出量定为：男人约为1820Lh,女子为男人的80%,儿童为成人的50%,同时规定夜间为白昼的一半。因此有m男人、n女子、P儿童的CO2发生量为：k=20m+16xn+pxl(2)晚间为k=(20m+16n+IOp)建筑物的换气量为Q=(3)C1-C。Ci室内CO2允许含量，我国丁未0.1Vc)L%。C0室外CO2含量，我国大气环境质量，国标GB3059-82中没有规定，我们取国际通用值上限0.04%为依据。由(1)(3)联合得1.43aqnL=-Cl-C0即有q=nZ舞_(4)aL(C1-C0)按该式求出的q值，就是满足了室内换气次数，最低换气量、及室内空气卫生指标的空气渗透系数值，也是理论设计值。在满足了建筑环境卫生学方面的要求后，即满足了最低换气量的情况下，仍然要进一步满足热工学方面的要求，即满足最大允许换气量的要求。目前我国大多采用苏联A西蒙里夫计算式.GQmAn=BF0(5)A0室温波动值。我国规定为±3m供热不均匀系数，一般取0.7B围护结构表面吸热系数、单位KcalhCFO围护结构表面面积(m?)Q房间昼夜平均热损失,Q值是按显热负荷及潜热负荷计算。显热负荷0.24YTQ(6)潜热负荷Q,，丫.Q(7)Ya室外空气比重kgm3TP室内外温度差°CAHP一室内外绝对湿度差g/kgQ建筑物每小时透气量m3h由式(1)(5)(6)(7)得q=J尸迎后(8)MGmYaL(0.24TPO)+0.597AHP(t)经过式(4)和式(8)计算出的q值，我们取能满足二者要求的较小值，并按国家标准GB7106-87的分值区域进级。区域的下限值就是设计的计算值，这主要是为了节能。经过计算后，如果不能够设计出同时满足式(4)和式(8)要求的，就需要用空调设备进行调节。并使之满足建设部“三所一院六局”十单位联合提出的推荐值。见表3四、几点建议随着经济条件的提高，居民对提高冬季室温、降低夏季室内酷热要求非常强烈，许多人已自己动手购置设备，弥补设计上不足。当居民普遍用空调器、换气扇进行机械调节时，这势必造成大量浪费。建议设计人员尽早的考虑这方面设计。2 .一般设计人员只考虑一次投资，偏重于明显的使用功能方面。对于室内空气卫生、室温稳定、防噪、节能等长期潜在功能使用方面很少考虑。建议有关部门制定法规标准。3 .在建筑物空气渗透系数计算中，我国给出的窗的空气渗透系数的手册值多是参考国外数据。经中国建筑物理所和河南建筑科学研究所几年来的测试，发现手册值与实测值有较大误差。就河南的普测情况看，误差在15%55%之间。我国有关部门正在编制新的统一手册。在新手册没有编出之前，建议设计人员采用实测值。自89年起，全国大部分门窗厂家都已进行了全天气侯实验室实测，厂家拥有国家统一测试的分级报告书，上面已详细给出了单位缝长空气渗透量。本文承中国建筑西南设(下转第45页)冬季新风量噪音声级空气中含尘量相对湿度空气湿度RHIaLaNC(%)(eC)(m3h)(dB)(mgm3)5024100300.15402380350.30302260350.50-22-55-402340m3hp350.3021400.302125m3hp400.502018m3hp550.505030242250m3hp30m3hp30400.300.50402321202018m3hp50-302018m3hp404545500.5mgm3181716502330m3hp350.15401980m3hp400.15402140m3hp400.30502430m3hp400.15表3房间类型夏季风速相对湿度空气湿度风速VaRHIaVa(ms)(%)(eC)(ms)客房一级0.2555240.15二级6025三级6525四级7026餐厅、宴会厅一级0.2565240.15二级25三级25四级26会议室、办公室一级二级三级四级0.25556525270.15商场、服务机构一级二级三级四级0.2565242526270.15门厅走廊一级二级三级四级0.3065252627270.30美容理发室0.1560260.15健身房0.2560240.25保龄球房0.2560250.25室内游泳池0.1565260.15402230m3hp400.15402318m3hp400.50501840m3hp-402118m3hp-0.30502220m3hp300.30502330m3hp300.30-2220m3hp350.50402390m3hp350.30-2270m3hp40-弹子房0.2560270.25舞厅、酒吧非跳舞时间0.1560260.15跳舞时间0.1565230.15餐厅宴会厅非用餐时间0.1560250.15客房（晚间用）0.1560260.15公寓卧室高级0.2560250.15一般7026公寓起居室高级0.2560250.15一般7026中国园林讲究空间组合，常以曲径通幽形成景点序列，给游人造成步移景异的效果。沈复在浮生六记中说：“大中见小，小中见大；虚中有实，实中有虚；或藏或露，或浅或深，不仅在周迥曲折四字也。”李渔说私家园林是“以一卷代山、一勺代水”。苏州留园由鹤所入园至中部山池，或经园门进东园，都有大小不定空间引人入胜。若自园门入，经曲廊、小院，视觉收敛，达古木交柯处，南面以小院采光，置小景二三处，北面漏窗可见园中山池亭阁，绕至绿荫而豁然开朗，山池景色尽收眼底。颇有山穷水复疑无路、柳暗花明又一村”之感。这和欧洲园林的对称布局是不同的。四、山水风光，诗情画意。中国园林属于山水风致园，加上植被绿化，更富有诗情画意。正象杨州“凝翠轩”楹联所云：“四面有山皆入画，一年无日不春花”。大自然的本身美是造园的素材之一，所谓“外师造化、中得心源”，凭借山水造园是中国园林的特色之一。正象清帝乾隆所云：“室之有高下，犹山之有曲折，水之有波澜。故水无波澜不致清，山无曲折不致灵，室无高下不致情”（塔山西面记）。中国古代知识分子向往自然，追求自然，讴歌自然，并借自然山水寄托情怀。李白诗云：“五岳寻仙不辞远，一生好入名山游。”中国颂扬“先王之道”，中国美学以“善”为美，孔子云：“仁者乐山，智者乐水”。这种审美思想影响了中国山水风景园林的发展。五、“计白当黑”，虚实得当“计白当黑”是中国书法艺术中章法布局的审美标准之一。实质是“白”指虚而言，“黑”指实而言。正象邓石如在艺舟双辑书上说：“字画疏处可以走马，密处不使透风，常计白当黑，奇趣乃出。”这种审美观在中国造园艺术中体现出来。沈复在浮生六记中写道：“虚中有实者、或山穷水尽处，一折而豁然开朗，或轩阁设厨处，一开而可通别院。实中有虚者，开门于不通之院，映以竹石，如有实无也，设矮栏杆墙头，如上有月台，而虚实也。”中国园林中山石与水面，门窗、洞口与墙面，建筑物与水面（图4）,洞外空间，空间环境的放缩等等，这些手法都是虚实对比而产生的景观效果，使中国园林具有东方艺术的理性美。总之，中国园林是凌驾于世界建坛上的一帜玫瑰花，这不仅具有审美观赏价值，且具有形神兼备的艺术特征，还具有游览休憩的功能。除前述特色外，还有许多特点，在空间序列上具有统一中求变化；在色彩处理上具有谈雅中求质朴；在尺度上具有小巧中求玲珑；（图5）在植被方面具有雅逸中求风节；在选址上具有变化中求合宜的诸多特点。园冶中明确指出造园的原则为：“构园无格”，“得景随形”、“巧于因借”，“相地合宜”。在环境气氛上给人以意境感受：在造型风格上给人以形象知觉；用象征含义给人以联想认识。这些特色是西方园林所难以比拟的。近些年在我国现代建筑中也将园林姿色渗入内部空间，著名的“白天鹅”宾馆故乡水中庭（图6）,还有广州矿泉别墅等（图7）,说明中国园林在新时期又以新的形式被发展着。（上接第39页）计院、代玉超高级工程师、中国机械部第六设计院、徐兰恩高级建筑设计师帮助，表示感谢。注1建筑环境卫生学伊滕克三著注2广密封要求对于居室换气影响HOFrCeIiCh著