建筑设计中关于建筑设备的立体思考

作者:关乃群
单位:中国建筑设计研究院有限公司
摘要:建筑设备是支撑建筑功能的技术核心,是建筑技术的重要组成部分。建筑设备设计已经形成成熟、稳定的模式,应跳出常规的设计思路,针对通常的食堂采暖、卫生间排风、办公建筑送风等建筑设备设计进行立体思考,提出探索性设计思路。
关键词:暖通空调 建筑服务 卫生间排风 送风系统 小便器
作者简介:关乃群,高级建筑师,E-mail:gnq2006@126.com;

 

建筑设备是建筑技术的重要组成部分,是使用功能的重要技术支撑。在实际设计中,走出固有的设计定式,从建筑设计角度思考建筑设备设计,或者从建筑设备角度进行建筑设计,将会得出一个全新的设计思路。

1 食堂桌椅采暖系统

有别于一般空间,食堂餐厅运行时间一般为早、中、晚餐3个时段,如果采用连续采暖的方式则比较浪费,因为大部分时间为非使用状态;如果采用间歇采暖方式,由于房间升温存在一定的滞后性,使用时段的室内温度往往达不到标准。目前,很多食堂采用连续供热但降低室内温度的办法来节省供热费用。在寒冷的季节,室温不达标的食堂,餐食很快就凉了,座椅温度也很低,用餐感受很差。

桌椅是食堂餐厅的主要家具,其位置相对固定,构造多为方钢管作为结构支撑,面材为树脂、人造板等(见图1)故可设想将其支撑结构钢管作为采暖设备。桌子和椅子大多为连续的一整套钢管支撑,由于其位置相对固定,可以与埋地供热管网相连,形成独立回路。由于供热管道全年温差较大,存在一定的膨胀伸缩量,而作为桌椅支撑体系的钢管多为折弯构造,恰好为这些变形提供了空间;与之相连的桌面、椅面的螺栓孔可以设计成长方形,以克服这些变形量。餐厅所有桌椅的支撑钢管的表面积远远大于其所需的散热器面积,因此,可以采用低温供暖,皮肤与之接触不会产生不适感。

图1 食堂餐桌椅

图1 食堂餐桌椅

 

这种借用家具采暖的方式不但节省设备、材料,更重要的优势在于散热器接近使用者,辐射传热能得到有效利用,体感温度好,同时,桌椅表面均被加热,提高用餐舒适感,食物保持温度的时间也更长。这种采暖系统更适合间歇供热,可以用较短的时间提高用餐环境的温度,节约能源。

这种供热系统还可以推广到其他家具相对固定的使用空间,比如教室、会议室、影剧院等,这种兼做采暖系统的支撑结构应有足够的强度、稳定性、耐久性,同时还应兼顾美观和使用的灵活性,需要家具制造商参与设计。

2 人性化卫生间排风系统

卫生间排风多是在卫生间吊顶内设置排风机,通过管道排至排风竖井(见图2)。

图2 卫生间排风平面示意

图2 卫生间排风平面示意

 

无论是住宅还是公共建筑,卫生间排风系统往往对气流组织设计考虑不充分。良好的排风系统应充分考虑进风口、污染源和排风口,合理组织气流方向。有外窗的卫生间,进风口为外窗;没有外窗的卫生间,进风口为门上百叶或者门下缝隙。因此,排风竖井或排风口只有设在进风口的远端,才能实现有效排风。卫生间最大的污染源是坐便器,坐便器只有布置在进、排风口之间,才能及时排出污染气体,否则会形成污染死角(见图3)。

由于排风口大多设置在高处,即使进行了合理的气流组织,污染气体也会流经坐便器使用者,尤其是公共卫生间蹲位较多,每个隔间都是污染气体的流经通道,空气污浊。鉴于此,是否可以设计出更优化的排风系统?目前,同层排水卫生间多在坐便器后方设置管道墙,坐便器采用后排水,排水管道、给水管道、热水管道、分水器、坐便器水箱等暗敷设在管道墙内,整洁美观。该种布置方式可以在管道墙的一端设置排水管井,另一端设置排风竖井,这样就有条件在较低处从排风竖井引出排风支管至坐便器附近,在0.400~0.500m标高处设置排风口,排风口设置在污染源,实现高效排风,污染气体在未扩散到人的呼吸区域之前就直接被排走。对于公共卫生间,可以在每个隔间设置一个单独排风口,实现排风的快速通畅。高处排风口仍需保留,以排出水蒸气及外泄的污染气体。高处排风口和低处排风口需要合理分配排风量,保证气流按照组织的流线流动。调整后的卫生间排风系统将大大改善卫生间的通风质量。这种卫生间排风系统有利于标准化,在装配式建筑中更容易推广、实现。

图3 卫生间排风剖面示意

图3 卫生间排风剖面示意

 

3 办公建筑“VIP”送风系统

对于室内温度、风速等参数,每个人的舒适度标准存在一定的差异。对于餐馆,温度场不均匀是很常见的现象,炎热的夏季,就餐者经常因此调换座位。就餐毕竟是一过性的行为,偶尔的不太舒适尚可忍受,而对于常年使用的办公空间,员工很难全部满意,如空调风速、温度、送风角度等,因为个人的冷热感受存在差别。暖通专业就送风的均匀性开展过很多研究和实践,比如地板送风、静压箱送风等。在工位相对固定的办公空间,是否可以结合工位家具布置设计空调系统呢?通常的开敞办公空间都是垂直于外墙面对面整列布置工位,借用中间桌面上的半高书架作为工位之间的隔断,而与书架对应的下部空间(桌面以下)未得到充分利用,如果利用该空间布置空调静压箱,既可以实现空间的合理利用,又能保证每个工位独立送风,按需调节风量(见图4,5)。该送风系统有如下优点。

1)充分利用空间,减少建筑层高不论是地板送风还是吊顶内送风,均占用一定的层高,一般占层高的1/10,而该送风系统充分利用“无用空间”,降低土建造价。

2)提高送风均匀性,实现个人可控的“VIP”送风系统由于送风管沿工位下方敷设,每个工位均设可控的送风口,根据个人的舒适标准控制风量,提高整体舒适度。

3)提高活动区域空气品质工位就近送风、新风直接利用、下送上回的系统形式,流场经过人员活动区域,有利于快速排出余热、余湿。

图4“VIP”送风平面示意

图4“VIP”送风平面示意

 

图5“VIP”送风系统

图5“VIP”送风系统

 

4)节能由于每个工位均设送风口,可以提高空调系统的送风温度,提高制冷效率;过渡季节利用新风供冷时间较长,全年制冷机运行时间较短,实现节能。

5)降噪由于就近送风,出口风速可以很小,同时由于布管空间加大,支管可以设较大断面,风管内风速也可以很低,因此,空调噪声可以大大降低。

6)有利于标准化,更适合装配式建筑其他管线也可以布置在工位下的设备管廊内,比如网络、电话等布线。

4 创新的小便器设计

由于单位在食堂位置建新办公楼,原有食堂拆除,在新楼建设期间,午餐只能在办公室吃外卖,还有的人自带午餐。这样,午餐后就有很多人洗餐具,加之中午如厕的人多,导致洗手区人满为患。笔者突发奇想:是否可以在小便器上方设置洗手盆,用洗完手的水冲洗小便器,既节约水源,又节省空间。洗手盆可以光感自动出水,每次出水量以冲洗小便器水量为宜;洗手盆与小便器之间设斜向射流孔,孔口大小和角度应便于冲洗小便器。这种组合洁具尤其适用大型公共卫生间,只设置少量洗手盆即可,既节省设备,又大大节省洗手盆布置空间,同时可以减少如厕和洗手人流的交叉(见图6,7)。

图6 普通的小便

图6 普通的小便

 

5 结语

在建筑设计实践中,立体思考建筑设计中的每个专业,会得出全新的设计思路,使设计更合理、高效。

图7 能洗手的小便器

图7 能洗手的小便器

 

 

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