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「人居·舒适度」
 

Nature Ventilation

2021年已经过半，疫情仍未远去。新冠之后，人们对于生活工作空间的环境重视度逐渐提高，特别是舒适的自然通风。据IWBI（ 国际WELL建筑研究所 ）研究显示，人一天有几乎90%的时间都是在室内中度过的，包括在家、学校、办公室等，室内空间的舒适度尤为重要。在建筑立面效果美观的前提下，提升室内空间的舒适度以及预防由通风效能差所带来的生理、心理疾病，成为了后疫情时代人居建设相关方所需要考虑的一大关键。

走在环境技术的前沿，才能够更好地设计出符合时代需求的可持续建筑。EFC对于幕墙通风的研究已有近十年的经验累积。

「为什么幕墙设计要研究通风」

Facade Design + Wind Environment 

根据卫生通风的基本要求，居住在室内每小时需要30m3的新鲜空气或每小时需要换气一次（GB/T18883-2002）。未达标的室内环境可以直接影响人体健康，长期不通风也会产生大量空气污染物。 一个健康的室内环境不仅可以提高居住舒适度，还可以促进学习、工作效率。  

?? 超高层建筑通风分为 机械通风 和 自然通风 两种类型。前者利用风机旋转产生的空气流动，伴随着较高的机械通风能耗。目前仍有许多超高层建筑仅依靠此来完成室内外的空气交换。高昂的维修成本、较高的建筑能耗、不舒适的体验等等，都是这些大楼正在面临且日趋严峻的问题。

自然通风则通过风压或者热压引进室外新鲜空气。既健康又友好，符合人类生活习惯。相比于前者，在不消耗机械动力的同时获得良好通风换气量。作为自然通风最重要的交换渠道，幕墙系统里的开启窗设计在日益追求绿色建筑的时代，俨然成为非常重要的设计内容。国内外的绿色建筑认证体系里对室内空气品质都有相关要求，例如美国LEED认证就有关于幕墙通风的相关评分项： ???

LEED评分中要求居住环境能有效地提供和交换新鲜的空气，以达到安全、舒适的目的。为了最大化空气交换效能，评分标准对于不同形式的通风系统的组合也表示认可，比如置换式通风、低速通风，以及后文将要介绍的在外部窗户处设置的开启窗。

值得一提的是，开启窗的设计往往伴随着建筑立面外观和效果的改变。优秀的自然通风设计既要保证通风效率，良好的气密性和水密性还需要尽可能地保证美观。

因地理位置、整体方案等因素的迥异，每 一个项目都需要做 针对性分 析。 下文中将通过北京的某项目，分析八种不同开启窗形式对自然通风的影响。

「八种开窗形式的通风效率比较」

Comparison of 8 Types of Opening

在方案比较过程，如何最终判定哪一种自然通风形式最优？需要通过观察窗口的平均风压、平均风速，以及风量。当数值越大时，自然通风率越高，也就表明同等室内空间条件下的空气质量越高（在此仅对不同开启窗的通风量做比较，以下分析未考虑室内侧隔断门窗等产生的风阻，风速和流量相对真实情况偏大。在进行舒适度分析时，还需建立室内隔断模型）。EFC 通过对某项目两栋塔楼西南立面的风环境模拟，来展示如何运用分析结果选择最优的开启窗形式。

常见的八种开窗方式

本项目位于北京市，属于寒冷地区。春季平均风速为3.6m/s，秋季平均风速为2.3m/s。北京地区风速季节变化明显，春季平均风速最大（其中又以4月为最大），冬季次之，秋季较小，夏季最小。北京地区除了夏季主导风向为东南风，其余各季主导风向为西北风。 以春季主导风向及平均风速对两栋塔楼的西南立面做分析。可知T表皮附近为侧向风，风速约1.25m/s，以下是八种开启方式的通风分析：

开启方式1. 内开窗左平开        

（由于土建边柱外置可以起到导风板的作用，因此将开启窗靠近土建边柱设置，总体有利于通风。经模拟分析当开启窗形式为左平开时，窗洞口平均风速为1.003 m/s，风量为-2.821 kg/s）

开启方式2. 内开窗右平开

       

（当开启窗形式为右平开时，窗洞口平均风速为0.793 m/s，风量为-2.252 kg/s）

开启方式3. 内开窗内倒

       

（当开启窗形式为内倒时，窗洞口平均风速为0.637 m/s，风量为-1.709 kg/s。该条件下立柱会挡风严重）

开启方式4. 外开窗左平开

       

（当开启窗形式为左平开时，窗洞口平均风速为0.902 m/s，风量为-2.279 kg/s）

开启方式5. 外开窗右平开          
         

               
        （当开启窗形式为右平开时，窗洞口平均风速为0.908 m/s，风量为-2.414 kg/s）

开启方式6. 外开窗上悬

       

（当开启窗形式为外上悬时，窗洞口平均风速为0.771 m/s，风量为-1.32 kg/s）

开启方式7. 外开窗平推

           

（当开启窗形式为平推窗时，窗洞口平均风速为0.926 m/s，风量为-1.389 kg/s）

开启方式8. 通风器              
             

                       

（当通风形式为通风器时，窗洞口平均风速为0.4030 m/s，风量为-1.66 kg/s）

下拉查看分析结果  

以上八组通风形式的平均风速和风量在图中做出直观比较，可以发现：

• 当开启窗为内平开时，风量较大，然而这种通风形式对建筑外立面影响较大

• 当通风形式为外平开时通风效果较好，但是在超高层建筑物中出于安全考虑一般不使用

• 当通风形式为外上悬和外平推时，通风效果一般，但对外立面影响较小

• 当通风形式为内倒时，风量最低，这是因为立柱和横梁会阻挡进出风

• 由于通风器开口尺寸小以及其热工性能较差，通风器的通风效率最低

综合看来，在塔楼的西南立面, 使用内左平开的开窗方式能有效利用其周边风环境最大化流量和风速，但开启时会占据一定的室内空间；外平推窗则可以在流量，外观和空间之间保持一个较好的平衡。然而，仅仅研究开启窗的形式并不能得出一个综合的结论。下面将以上海新开发银行总部项目作为参考，分析格栅角度、装饰面板以及开启窗位置等路径因素对建筑通风的影响。

「隐藏式开启下，通风路径对通风效率的影响」

Ventilation Path Effect

该项目位于上海浦东原世博片区的黄浦江畔，建筑立面采用竖向格栅加陶板造型的组合，内侧设置平行内开窗作为通风装置。在这样的设计组合中，哪些元素会影响到通风效果？在不改变建筑外观的前提下，如何通过分析手段选择效果及成本综合最优的通风方案？

新开发银行总部大楼 / ECADI / 上海市机关事务管理局 / EFC

在洞口大小和开窗方式确定的前提下，新开发银行总部项目分别模拟了格栅角度在30°，60°和90°时的出口流量，来判断依次变长的通风路径对通风效率的影响：

1. 格栅角度为30°

2. 格栅角度为60° 3. 格栅角度为90°
 

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经对比，结果显示格栅角度在30°时通风量最大；格栅角度60°时只略有降低；格栅垂直90°的时候风量锐减。由于出口的流量越大通风效率越高，可以得出这样一个结论：即通风路径越短，通风效果最好。

当自然通风效率差别不大时，该如何去选择开窗方式？通过以下一组对照分析可以看出，左右内平开，内平推和内倒窗出口流量差距不大。 内平开窗的风量大于内平推窗和内倒窗。但由于 内平开窗在使用时 也会一 定程度上占用室内空间，建议 该项目选择了内平推窗。

如果为了更短的通风路径，在入风口处分别设置两个开启窗是否可行？经分析，当开启窗位置在两侧时风量为 0.667 kg/s，当开启窗为单一中间时风量为0.566kg/s，差异较小。设置两个开启窗虽然效率高，但是对室内美观度和成本都带来了较大影响。该项目最终选择了居中设置内平推窗方案。

1. 开启窗位置在中间

（当开启窗位置在中间时，风量为0.566 kg/s）

2. 开启窗位置在两侧      
   

（当开启窗位置在两侧时，风量为0.667 kg/s）  

下拉查看分析结果  

 

「EFC在其他项目中的探索与应用」

Other Applications

许多建筑师青睐富有变化的折面幕墙， 隐藏式开启在兼顾立面安全和视觉效果的同时还可以引入自然风，亦不会因开启窗的开合导致建筑立面杂乱。在这类设计中 选择与主导风向匹配的进风口形式，会较大的提升自然通风效率。 例如新时代广场二期，在建筑的 东立面和南立面 ，开启窗被设置在水平三角折面的后侧，三角形洞口可以引导风向进入室内，更有利于通风。

新时代广场二期 / KPF / 招商蛇口 / EFC

招商前海国际中心项目，开启窗设置在装饰条后侧，自然风从竖向装饰条的穿孔中被引入室内。 无论窗扇开启与否都不影响建筑整体的立面效果。

装饰条两侧实景图及室内侧实景图

前海控股金融中心项目中，EFC做了另外一种尝试。开启窗被设置在石材饰面内凹处两侧，自然风从内凹处被引入室内。经分析，格栅截面越窄，通风路径越短，通风效率也越高。EFC在对格栅截面宽度的研究对比，即通风路径对通风效率的影响之后，最终选择了格栅截面最小的方案。

前海控股大厦 / GMP / 前海控股 / EFC

EFC 在太子湾DY01-06项目的两个主要系统中，同样实践了隐藏式开启的设计思路。 极窄的开启窗被隐藏在装饰条后侧，业主在享有室内良好的城市景色与海景时，能够尽可能地不被分隔打断视线。

太子湾DY01-06 / KPF / 招商蛇口 / EFC

「总结」

Summary  

 

追求舒适的自然通风和通风效率，早已在多年前成为EFC方案设计的标配，后疫情时代更加受到业主和建筑师们的重视。一般来说，选择有利于春秋季主导风向的通风方式，更有助于建筑全年通风效率的提升；其次，通过借助导风板来改善并减短通风路径等举措都能够在一定程度上提升通风效率。

在立面效果和通风方式的选择上，EFC遇到了有着同样追求的开发商和建筑师，net zero的目标又往前推动了一小步。未来EFC会持续在超高层立面的趋势上不断探索和创新，期待更有温度的精细化幕墙设计落地 ? 。

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