北京市居住建筑采暖空调系统设计——基于建筑气候设计原理工程设计实践
8 通风及防排烟系统设计
8.1 防排烟系统设计
本工程防烟楼梯间采用自然排烟，在每个单元前室设置加压送风系统，加压送风量为22000m3/h，正压送风机设计在二层楼屋顶。火灾时，前室正压送风机开启，通过管井向前室进行送风。
8.2 厨房及卫生间通风系统设计
根据规范要求，厨房及卫生间排风量的计算标准参照表8.1。按照换气次数计算出厨房及卫生间排气量，见表8.2。
表8.1 民用及公建通风换气次数摘录 房间名称 厨房 卫生间
换气次数（1/h） 进气 — —
表8.2 厨房及卫生间排气量
房间 一层卫生间 二层卫生间 三层厨房 三层卫生间
房间体积（m3）
20 12.8 14 8
排气次数（h-1）
2 2 3 2
排气量（m3/h）
40 25.6 42 16
排气 3 1.0-3.0
厨房及卫生间排风机设置在每个房间的吊顶内，排风机主要根据排风量计算。 由于卫生间布置较散，而且卫生间面积不大，故卫生间局部排风设置成每个卫生间自成一个系统，有风机及风管组成。风管尺寸及布置见通风平面图。
厨房需要排油烟，选择换气设备需要考虑高温污染等，抽油烟机形式众多，具体设备的选择由业主自理。
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第二部分
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与建筑学院联合毕业设计
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9 总体要求
本次毕业设计的创新点之一就是与建筑学院进行联合毕业设计，最大限度地利用被动式设计手法营造全年室内舒适性热湿环境。学习和了解良好的建筑设计与降低设备系统能耗的关联性，体验建筑师与设备工程师合作设计和协调的方法，学习如何充分地利用当地的气候资源条件营造舒适的低能耗生态建筑的方法。提高独自调研、思考与研究的设计创新能力，注重超低能耗建筑系统设计方案，以被动式（利用自然条件和资源）采暖降温方法为主。
此次联合毕业设计的主要内容为以下两个方面：
（1）在建筑学院规划设计阶段，主要学习《建筑气候学》，了解小区的规划布局的原则与设计要点。运用其中的原理方法，充分考虑建筑物朝向、形态及布局等对自然通风以及建筑物周边微气候的影响对建筑学院规划布局进行初步分析，有针对性的提出相应的对策。
（2）利用PHPP(Passive House Planning Package 2007)设计软件对建筑学院不同的建筑设计方案进行全年能量需求的计算。通过计算分析建筑物朝向、体形系数、窗墙比等因素对建筑物全年能量需求的影响，如何尽可能地降低冷热负荷的需求。
通过本次的联合毕业设计，首先通过对具有相同建筑设计功能的既有建筑采暖空调系统的设计，提高采暖空调设计过程各个环节的知识理解和应用的水平，掌握国家节能规范及设计条文中相关要点与规定；其次通过了解建筑节能技术如何指导建筑设计的原则，进行节能技术优化、能耗分析、被动式技术的应用，学习一种综合的节能计算与设计研究方法。
本部分主要从小区规划布局分析以及建筑能量需求分析两部分进行阐述。小区规划布局分析这部分主要是通过对《建筑气候学》的学习了解建筑布局的一些原则，利用这些原则对建筑学院同学的规划设计提出一些可行性建议。建筑能量需求分析这部分首先分析比较了设计软件与我们常规计算冷热负荷在方法上有什么不同；再对建筑学院所提供的设计方案用设计软件进行全年能量需求计算，给建筑学院同学在设计方面提出一些节能建议。
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10 北京地区气候条件分析
气候条件的变化，除了因防寒采暖、遮阳隔热、采光通风等基本功能需要而采取特殊的适应气候的设计措施之外，即使在同一气候区，由于气候变化的程度不同，也使得建筑的构造形式或细部处理存在一定的差异。因此，研究气候与建筑设计的关系显得非常重要。
根据文献[21]，本文分析用的所有数据全部来源于国家气象中心实测记录的30年气象值，取30年是按照世界气象组织规定的能够反映一地气候特征的时间段。
在文献[21]中，作者已经给出了北京地区不舒适度指数分析结果表，如表10.1所示。
表10.1 北京地区不舒适度指数分析结果表
一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月
不舒适冷指数 不舒适热指数
100% 100% 100% 100% 66% 22% 0% 0% 62% 100% 100% 100%
0% 0% 0% 0% 34% 78% 100% 100% 38% 0% 0% 0%
不舒适湿指数
0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 0% 0 0 0
不舒适干燥指数
100% 100% 100% 100% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100%
由不舒适度指数分析结果可知，北京主导气候为冬季寒冷、干燥性气候，夏季7、8月的不舒适热、湿指数都等于1，表明夏季有热湿共存现象。
根据研究表明，北京冬季时间较长，需要采暖的时间达全年的75%。冬季的12、1、2月仅仅依靠被动式太阳能是不能解决室内热舒适问题的，因此需与常规的采暖设计相结合。可以利用被动式太阳能的时间主要集中在3、4月和10、11月，占全年时间的29%。
夏季存在热湿共存现象，但时间不长。因此，采用自然通风是夏季建筑设计最佳对策，也可以利用建筑材料的蓄热性附加夜间通风来解决夏季的热问题。
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11 被动式策略分析
由于北京冬季气候寒冷，1月平均气温在零度以下，建筑设计仍需以保温、防寒、争取太阳辐射为主。冬季保温对建筑热工性能要求为：为保持舒适的室温，围护结构低限热阻必须满足节能的要求，减少室内热量的散失。从争取太阳能利用的角度，北京地区建筑的朝向应该以正南偏30゜为佳，在提高窗户热阻的前提下，可增加南向墙面的窗墙面积比，以争取更多的太阳辐射热，从而减少传统采暖能耗。同时，可在南向采用被动式太阳房如附加阳光间，以减少冬季房间的热损失。冬春季节多风沙，设计时还需要考虑一定的防风策略，如设计挡风墙等。
北京夏季白天室外温度过高，通风会给室内带来多余的热量，因此，白天需要关闭门窗。这时，设计的主要目的是使室内温度较室外降低7-8℃，并在夜间当室外温度降低到人体舒适水平时，提供良好的通风。因此，外墙需要具有一定的蓄热性和隔热能力，墙体以重质的密实混凝土、砖墙或土墙外加具有一定隔热能力的保温材料为佳。主体结构层外侧设有热阻高的保温层，可以减少由室外表面传进来的热量，而内侧结构层由于热容量大，吸收投入的热量后，使室内升温有限。当夜间窗户打开时，通过通风降低材料层的表面温度，减少对人体产生高温辐射的不舒适影响。
另外，夏季自然通风房间的窗户还必须考虑遮阳设计，但是不能遮挡冬季南向阳光的获取，因此可采用活动外遮阳板。
对于建筑开口来讲，除南向开口外，如果没有特殊的采光要求，就不要采用大面积开口。因为大开口在冬季会增加室内热量的流失，同时在夏季也会增加太阳辐射得热量。当设计要求必须采用大开口的窗户时，需要附加其他的设计措施。如冬季增加窗户的层数或设置保温隔热板提高窗户的保温性能；同时还需要自习考虑活动的或可调节的遮阳板，减少夏季太阳直射辐射热量进入室内。
总体来讲，北京地区建筑的气候设计原则可以概况为以下几点： 优先考虑冬季设计： 1. 建筑防寒、保温最重要； 2.充分利用太阳能； 3.建筑设计需要考虑防风； 其次考虑夏季设计： 4.考虑隔热设计；
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