住宅建筑的通风选择

迈克尔·托拜厄斯
作者:迈克尔·托拜厄斯
2021年2月7日,
6分钟阅读
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    所有可居住的建筑都需要通风,当该系统安装不正确或出现故障时,随之而来的糟糕的空气质量可能会产生负面后果,如难闻的气味和健康问题。

    通风可分为自然通风和机械通风两大类。自然通风顾名思义,就是由于空气温度梯度和对流而自发发生的通风;而机械通风是指依赖于耗电的设备,如风扇或空气处理设备。


    获得符合规范的通风设计,同时改善室内空气质量。

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    至于生活区域,则是纽约市机械代码要求机械通风系统提供相当于以下较大的气流:

    • 每小时换气0.35次,按总建筑面积计算
    • 每人每分钟15立方英尺

    任何未加热或保持在50°F以下且不持续占用的空间不受这些要求的限制。对厨房和浴室也有特殊要求:

    • 厨房:100 cfm(间歇)或25 cfm(连续)
    • 浴室:50 cfm(间歇)或20 cfm(连续)

    通过可操作的窗户进行自然通风

    使用可操作的窗户进行自然通风的主要优点是能源成本为零,因为没有喷射器和抽油器的功率。自然通风的缺点是它本身在许多应用中是不够的纽约机械代码指出这一点,并规定机械通风是强制性的。

    无论机械通风是强制的还是可选的,第12章纽约的建筑规范要求所有可居住空间和允许的自然通风通风的手段是窗户和光滑的门。在属于住宅类别R-3的特殊情况下,天窗及半透明嵌板亦适用于自然通风方式.规定了以下要求:

    • 窗户或类似通风设备的总面积必须至少占居住空间总面积的5%
    • 每个单独的窗户或开口必须有至少12平方英尺的玻璃面积,其中开放面积必须至少6平方英尺。在浴室和卫生间,每扇窗户的最小玻璃面积为3平方英尺(约合3平方米),开放面积为1.5平方英尺(约合3平方米)
    • 通过门连接的相邻房间被认为是用于通风目的的独立空间:必须分别确定每个房间的要求
    • 如果有机械通风系统提供至少40 cfm的新鲜空气,所需的窗户面积将减少到总建筑面积的2.5%。每扇窗户所需的开放面积也减少到5.5平方英尺

    值得注意的是,当有夹层或错层房间时,必须考虑总建筑面积来设计通风,而不仅仅是低层的面积。

    通过PTAC或ERV单元进行分区机械通风

    机械通风系统符合规范要求在美国,有两种主要的方法:使用集中式系统,或按居住单元划分。第二种方法适用于包装终端空调(PTAC)或能量回收通风(ERV)机组。

    这种方法的主要优点是住宅单元之间的隔离提升整体空气质素并允许单独和独立地控制通风系统。

    PTAC单位

    包装式终端空调的工作原理与窗式空调相同,直接安装在通风空间与室外之间,根据当前暖通空调的需要对进风口进行采暖或制冷。ptac的优点是它们将加热、冷却和通风整合到一个单元中,并且不需要管道系统。

    ERV单位

    能量回收通风是一种非常节能的替代方案,它是基于使用排风来预估进风,并减少总冷或热负荷。其基本原则如下:

    • 在夏季,排风用于预冷和除湿进风
    • 另一方面,在冬季,排风对进风进行预热和加湿

    重要的是要注意,ERV机组可能只能在特定的温度和湿度条件下满足全部HVAC负荷。否则,必须与空调或加热器配合使用

    室外空气注入走廊,通过卫生间排气管排出

    纽约机械规范不允许从浴室排出的空气用于其他区域的通风,但从其他建筑区域吸入空气是有效的。在公寓建筑中,一个普通的喷射系统可以为走廊提供空气,然后进入各个住宅,最后被厕所风扇耗尽。使用这种通风系统,有一些重要的考虑:

    • 浴室抽气器处理每个公寓的整个通风负荷,它们的大小必须相应。纽约机械规范允许厨房和浴室组合排气系统
    • 为每个走廊提供室外空气供应的喷射器必须提供与所有单独公寓的联合排气相平衡的气流

    安装排风时,有几个空间间隙必须考虑:

    • 离同一间公寓的窗户只有两英尺远
    • 距离相邻建筑物或同一建筑物内属于另一居住类型的窗户四英尺
    • 离任何进气口十英尺远,离公共人行道十英尺

    最后要考虑的是,所有进排气口都需要有耐腐蚀的格栅、屏风或百叶。开口尺寸必须在1/4到1/2英寸之间

    这种通风系统的主要优点是简单。当楼道的所有门都关闭时,楼道内的正压力增大,住宅单元内的负压力增大。然而,机械规范并不认为这是一个问题,压力往往在一天中平衡,因为公寓的门是打开和关闭的

    这种方法的主要限制是分区性差,这可能会对整体通风系统的性能产生不利影响。栈效应的影响尤其显著:

    • 当室外温度低于建筑物温度时,空气往往从较低的楼层进入建筑物,从较高的楼层流出
    • 当室外温度较高时,则会出现相反的效果:空气往往会从较低的楼层漏到较高的楼层

    对通风设备的整体影响是增加能耗,降低性能:

    • 在室外空气容易渗入的楼层,抽油器必须更加努力地工作
    • 另一方面,空气向外泄漏的水平往往有空气质量问题——空气可能从其他水平吸入,携带气味或污染物

    每套公寓独立的机械通风管

    为每个公寓建造一个单独的提升管可以很好地控制通风,因为每个单元的排气完全与其他单元隔离。由于每个住宅单元都有专门的通风系统,因此烟囱效应的问题也得以避免,不同区域之间的气密性可以最大化,而不会影响整体空气质量。因此,这种通风方式提高了建筑的整体能源效率,因为独立的系统不必对大量空气流动进行操作。

    每个系统都可以单独控制,这一事实进一步提高了这种通风布局的效率,而当一个喷射系统为整个楼层提供进风口时,这是不可能的。当通风被住宅单元分隔时,湿度控制也得到了改善。

    当然,为每个公寓安装一个专用的通风管涉及更高的前期成本,因为每个单元都有单独的注入和抽出系统,而且由于空间需求,它可能只在新建筑中是一个可行的选择。

    一般能源效益建议

    使用变频驱动器可以大大提高通风系统的性能。基本上,变频调速是根据通风负荷来调节风扇转速,而不是让风扇不停地开关。速度控制优于减少占空比,因为它的节省是二次的,而减少占空比只提供线性的节省。

    • 一个占空比为75%的风扇与另一个一直运行的相同特性的风扇相比,会消耗大约75%的能量。
    • 与此相反,如果风扇以75%的速度运行,其耗电量仅为全速运行时的42%左右
    • 在这种情况下,当占空比降低到75%时,可以节省25%的能源,但当风扇以75%的转速运行时,可以节省58%的能源。换句话说,速度控制可以额外节省33%。

    与空间采暖和制冷一样,通风在保持人体健康和舒适的最佳室内条件方面发挥着关键作用。有各种潜在的系统布局,每个都有优点和局限性,最终,最佳选择是由项目条件和可用预算决定的。分区通风系统往往具有较高的能源效率,但成本较高;虽然集中式系统在较高的建筑中容易受到堆叠效应的影响,但在较低的建筑中是具有成本效益的,因为在不同的居住单元中使用习惯是相似的。

    编者注:这篇文章最初发表于2016年11月,现已为准确性和全面性进行了修改和更新。

    标签设计|纽约市机械代码|纽约的建筑规范

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