超高层建筑在“烟囱效应”作用下的压差分布特性研究

摘要

能源是人类社会发展的重要基础资源，我国的能源消耗量巨大，其中建筑能耗占了相当大的比例，随着能源需求继续增加，可持续发展面临着挑战，推行建筑节能变得迫在眉睫。超高层建筑作为新兴的具有独特优势的建筑形式，近年来在我国得到高速发展，而超高层建筑的发展常伴随着高能耗、存在安全隐患、技术不够纯熟等问题，对建筑节能的发展非常不利，因此加快超高层建筑节能技术的研究显得尤为重要。
　　 超高层建筑内的“烟囱效应”现象是导致火灾损失加剧、冬季渗风能耗增加、建筑内出现使用功能障碍的重要原因。本文通过现场测试得到了冬季超高层办公建筑在“烟囱效应”作用下的压差分布状况，调查分析了“烟囱效应”的作用过程及产生的问题；并针对超高层建筑外围护结构气密性不同和内部阻隔方式的不同，对“烟囱效应”的作用状况及竖井冷却的防治措施进行模拟分析，总结了各种措施对渗透能耗的影响及各工况下的热压差系数(TDC)。
　　 研究结果表明：测试建筑作用在建筑地下层和低层大厅电梯门的压差超过了25Pa，电梯门会出现关闭困难、噪声大等问题，建筑底部大厅入口处有冷风侵入，导致大厅内部温度较低，增加空调能耗；热压差系数的变化范围为0.68～0.9，说明超高层办公建筑在“烟囱效应”作用下的压差68％以上是作用在建筑的外围护结构上，会出现大压差引起的问题，应当加强外围护结构的气密性。
　　 在寒冷地区，随着外墙气密性的增加，“烟囱效应”引起的渗透问题得到明显改善；设置前室门是减少“烟囱效应”的压差的有效措施，作用在电梯门的压差减小了53％，低层入口压差也满足要求，但是对于严寒地区，还应加设走廊门，加设走廊门后电梯门压差减少了58％，满足要求；采用竖井分区后，电梯门上的压差均减小，作用于地下层电梯门的压差减小了74％；采用竖井冷却的方法后，电梯门上的压差减小了24％，渗入整个建筑的室外冷空气量也减小。
　　 随着外墙气密性逐渐变好，建筑内部阻隔增多，换气次数逐渐减小，说明“烟囱效应”作用下的渗透能耗逐渐减小；随着建筑内部阻隔越多越严密，热压差系数越小，外墙气密性变好，热压差系数逐渐增大，两种情况渗透量均减少。超高层建筑在设计阶段初期就要考虑“烟囱效应”的影响，从而对建筑结构设计方案加以修改，对于已建成使用的超高层建筑，可对出现问题的位置进行改造。