某仿古商业建筑暖通设计若干控制要点探讨

高阳洋

中国航空国际建设投资有限公司

目前，仿古商业建筑功能越来越多，集娱乐、餐饮、酒店、购物等功能于一身，具有人员密度大，空间结构复杂多样，货物摆设多等特点，如何充分利用仿古商业建筑自身的特点优化暖通设计也提上日程。本文主要从自然排烟、自然通风、空调形式的必选、暖通专业设计与建筑的融合以及设计中的预留考虑等几方面进行探讨。

1 仿古商业建筑中自然排烟技术的应用

自然排烟方式结构简单、经济、易操作，不需要电源及专业设备，且烟气温度升高时排烟效果也不下降，具有可靠性高、投资少、管理维护简便等优点[1]。而仿古建筑的一些措施客观上对自然排烟是非常有利的，设计中可以积极加以利用。如仿古建筑中的天井，利用“烟囱效应”，可有效避免火势向水平方向扩散，为及时扑灭火灾和人员疏散争取宝贵的时间。

天井一般是指短边长度不小于6 m（或半径不小于6 m），横截面积不小于100 m2且其共享层数不少于三层的室内庭院。仿古建筑中用于排烟的天井设置方式如图1 所示。

图1 天井实例

在火灾发生初期，火场温度升高，空气膨胀，体积增大，容重减小，因而火场周围的冷空气与火场上的热空气产生密度差，热空气上升，此种现象称为“烟囱效应”。天井烟囱效应产生的浮力很大，这也是建筑物发生火灾后火势迅速向上蔓延的动力。因此，结合某仿古商业街项目，在对其进行排烟设计的过程当中，充分利用了天井的烟囱效应，促使扩散至天井区域的烟气能够得到很好并且及时的排放。图2 为某仿古商业街天井排烟效果图。

图2 某仿古商业街天井排烟效果图

2 仿古商业建筑中自然通风技术的应用

我国仿古建筑历来十分重视建筑的自然通风，自然通风对建筑内部环境的舒适有重要的作用，而自然通风的零能耗对于建筑节能有着重要意义。自然通风是指利用建筑内外风力或热压造成的风来促使空气流动而进行的通风换气。自然通风的作用体现在两方面：一方面，实现有效的被动式制冷。这意味着在不消耗不可再生能源的情况下，降低室内气温，带走潮湿空气，并以气流降低皮肤温度，达到人体热舒适。另一方面，提供新鲜、清洁的自然空气，以维持室内空气的卫生，有利于人的生理和心理健康。建筑通风的设计方法，就是以建筑设计配合室外“可利用通风条件”，提高室内有效风速，从而达到通风换气的目的。可以说，自然通风不仅具有改善室内空气环境，实现建筑的生态型的特点，更是减少建筑对空调及新风设备的依赖，实现建筑节能性的重要手段[1]。

随着全球性能源危机的加剧和可持续发展思想的广泛认同，生态理念在建筑的设计、建造、使用过程中越来越受到重视，因此开发低成本的建筑生态技术具有更广泛的应用前景，“烟囱效应”就是其中之一。结合仿古建筑的建筑造型与结构特点，在适宜的季节形成“烟囱效应”可以积极加以利用。

所谓“烟囱效应”，是指建筑下部面向外部开口的水平连通空间与建筑中的垂直连通空间组合而成的建筑室内导气空间，其剖面形态呈现出明显的“烟囱”形态（见图3）。“烟囱效应”空间主要是利用烟囱的工作原理，在夏季炎热无风或微风时，使室内空气出现温度差，此时热空气膨胀、变轻、上升，由顶部排出室外，造成内部气压变小，外部空气就由下部进入室内补充，从而产生拔风效应，持续为室内带来新风，降低室内温湿度，改善室内热环境，实现建筑室内空气自我循环更新。

图3 烟囱“效应”的工作原理

例如，在夏天无风的早晨，夜间冷却了的“烟囱”从室外吸入较热的空气，这种逆向烟囱效应能使室内获得舒适的空气流动。当“烟囱”内不断升温，烟囱的作用又颠倒回来，凉爽的室外空气又被利用起来。除利用“烟囱效用”进行通风外，对于进深较大的仿古商业建筑，其中部的采光往往不够，利用“烟囱效应”顶部开口，并且在其内壁采用可反射材料，不仅可以解决室内的新风问题，也可以利用它的反射为室内带来阳光。当“烟囱”的平面空间较大时，还可利用其上端开口引入的阳光，在室内种植植被，既可丰富室内景观，提高室内生活的质量，又能提供新鲜的空气。

3 仿古商业建筑暖通设计注意事项

3.1 仿古商业建筑空调形式的比选

对仿古商业建筑来说，对建筑物本身的美观及其周围环境是有要求的，因此，对空调系统形式的选择很重要。下面从几方面比较冷水机组和多联机两种冷源形式对仿古商业建筑的适用性。

1）如果中央空调系统冷源采用冷水机组，制冷机必将占用很大空间，相关设备多，管路复杂，还有运行时噪音较大。另外，冷却塔是冷水机组必须的设备，该设备安装在室外一定程度上影响仿古商业街的视觉效果。而多联机则不存在上述问题。

2）多联机大多应用了变频技术，可根据室内负荷的变化，室外压缩机通过转速的变化来调整制冷剂的流量输出，配合室内机的变化，所以能耗可以降低。多联机系统在10%的负荷运行时就可实现无极调节，冷水机组则在30%负荷时才可实现无极调节。对于仿古商业街这种使用率不很固定且偏低的建筑物，多联机调节方式的灵活性就显得更有优势，节能效果也更好。

3）虽然从设备初投资来看，多联机初投资高于冷水机组约 30%，但是从后期的运行费，管理费和维修费来综合比较，多联机还是比较节省的一种中央空调形式。实践证明变频一拖多中央空调运行费用不到冷水机组系统运行费用的一半，后期的系统管理维护也不像冷水机组系统那样麻烦，一般不需要派专人进行操作维护，只需定期清洗室内机的过滤网，操作简单，维护方便[2]。

综上所述，对于仿古商业建筑的项目，空调系统形式宜优先考虑选用多联机。

3.2 仿古商业建筑空调的室外机与建筑外形的结合布置

仿古商业建筑的外立面多设计成坡屋面，由此导致本专业的空调室外机安装位置成为难题。以某仿古商业街项目为例，经与建筑专业协商，最终确定建筑屋面形式为内平外坡型或内设闷顶外部全坡型，既满足本专业设计需求，保证甲方能随时进入该区域对空调室外机和风机进行保养和维修，又保证该位置将不导致争议或影响邻里关系，还能保证仿古建筑的外立面和屋面的视觉效果，详见图4。如果在设计前没有考虑仿古建筑的特殊性，导致室外机无法遮挡，租户将自行随意安装，这样将会对建筑外立面构成致命影响，从而直接影响的是业主的经济效益。

图4 某仿古商业街屋顶效果图

当确实不具备条件时，设计也应预留室外机的安装空间，通过一定的结构设计，使暗装的室外机与建筑融为一体。但是，有限的空间和周围存在的遮挡物必将导致暗装的室外机散热效果恶化，对系统性能产生不利影响。针对上述情况，通常设计做法如下：加设排风管将热风引至外墙外或排风百叶处；加大室外机排风扇的静压；在排风管上增加机械通风设施，避免排风短路。

3.3 仿古商业建筑空调室内机风口与仿古内装修的结合布置

仿古商业建筑中应用现代空调技术时，需要结合仿古建筑整体内装修效果综合考虑。空调风口不仅要承担空调系统的送回风功能，同时也是建筑室内装饰物的重要组成部分。精装修或二次装修设计时不仅要考虑风口本身的功能，同时应兼顾风口的建筑装饰效果以及与灯具的协调。首先，布置风口时要有一定规律，尽量做到均匀对称。个别不需要送风口或未设末端空调设备的地方可以布置装饰性的假空调送风口，起对称补位的作用。其次，风口的色彩应与仿古建筑吊顶色彩协调，与吊顶颜色接近为佳。传统的铝合金本色风口已经不太适用，与仿古建筑吊顶色彩相一致的彩色喷塑风口更受欢迎。再次，可以选用送回风口与灯盘一体化的产品。

3.4 仿古商业建筑中散热器的布置

结合建筑窗台高度和未来商业可能的业态，综合考虑散热器布置的位置和尺寸的选取。以某仿古商业街项目为例，位于该项目中心区域的酒店，与室外庭院相邻的内走廊均为高窗，窗下墙高度有限，热负荷相对很大，这就需要从散热量和高度两方面综合考虑散热器设备的选择和布置。

3.5 仿古商业建筑设计中的预留考虑

由于仿古商业建筑业态的不确定性，设计中必须做好预留考虑。因为甲方一般不会在施工图阶段确定商业街各店铺的销售形式或具体业态方案，可能涉及商铺、餐饮、物业用房等，所以本专业需要预留足够电负荷和相应的建筑竖井条件，以满足日后多种建筑功能之间转换的需求。具体设计考虑如下：

1）每个商户考虑餐饮的可能，预留大小适当的通风竖井至建筑平屋面，与建筑专业依据平面布局布置竖井和预留屋面排风机位置，该位置将不导致争议或影响邻里关系，同时避免运营过程中因业态变化业主自行改造而破坏建筑外立面效果和结构设施。

2）每个商户考虑安装分体空调的可能，按户型集中预留分体空调冷凝排水管位置，避免运营过程中因业态变化业主自行改造而破坏建筑外立面效果和结构设施。

4 结论

1）仿古商业建筑排烟设计中，应充分利用天井的烟囱效应，使扩散至天井区域的烟气能够得到很好并且及时的排放。

2）结合仿古商业建筑的建筑造型与结构特点，在适宜的季节可以积极的利用“烟囱效应”等被动式节能手段。

3）通过对仿古商业建筑两种空调形式的比选，建议优先考虑多联机系统。

4）仿古商业建筑设计中应充分考虑空调室外机与建筑外形的结合布置、空调室内机风口与仿古内装修的结合布置以及散热器与建筑外立面的结合布置。

5）仿古商业建筑设计中，因设计初期业态的不确定性，要求暖通专业在设计中需做好预留考虑工作。