论通风设计对博物馆工程的影响

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  【摘要】近年来,随着经济的发展,特别是随着改革开放的不断深入,我国的经济建设取得了巨大的进步,与此同时,我国在建筑物的通风设计方面也取得了巨大的进步和发展。在建筑工程中,通风设计是十分重要的,是构成建筑物整体设计中的一部分。做好建筑物的通风设计,有利于加强建筑物的空气对流,促使建筑物整体质量的提高。博物馆作为一种特殊的建筑物,由于其人流量大,馆藏文物丰富,既有瓷器、石器、玉器,又有书画、服饰和木质文物,馆藏文物对于空气质量尤其是空气含氧量的要求很高,因此,加强博物馆工程的通风设计是文物得以完好保存的保证,是满足观众舒适度要求的前提。如果没有做好博物馆的通风设计,将会对博物馆以及馆藏文物等产生很大影响。本文笔者结合自己多年来的研究和实际工作经验,对于通风设计对博物馆工程的影响进行分析和探讨,希望对于该领域的研究起到一定的作用。
  【关键字】通风设计,博物馆工程,影响分析
  中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
  一.前言
  通风设计是进行城市建筑所必须考虑的要素,几乎每一个建筑物都应该具有通风的功能,这样才能保证建筑物的空气流动,促进建筑物内的空气对流。但是,对于不同的建筑,其对通风的要求不同。博物馆工程作为一项特殊的建筑物,其对于通风具有特殊的要求,因此,就需要对博物馆工程的通风工程进行合理的设计,保证博物馆的通风达到相应的要求,确保博物馆内人员的舒适,以及博物馆内的文物保存的良好。下面笔者就对通风设计对于博物馆的影响进行分析。
  二.合理设计进、排气口面积
  博物馆自然通风是利用博物馆内外空气的温度差所形成的热压作用和室外空气流动时产生的风压作用,使博物馆内外空气不断交换,形成自然通风。但由于风压作用受自然条件限制,具有多变性,无风时即无风压作用,因此不宜作为博物馆自然通风的动力考虑。按照有关规定,在博物馆自然通风的设计计算中,仅考虑热压作用,风压作用只作为一项补充因素,不参与通风计算。博物馆在运行过程中,由于设备、人员等散发大量的余热和灰尘,恶化了博物馆内部环境,必须通过有效地组织博物馆自然通风,迅速排除余热和污浊气体来改善内环境质量。当博物馆高度和散热量一定时,合理协调进、排气口面积,是提高博物馆自然通风效果的关键所在。
  可見,在博物馆自然通风设计中,必须合理协调进、排气口面积,力求进气口面积不小于或大于排气口面积,这是提高自然通风效果的极为重要和有效的技术措施。然而,在实际工程设计中,某些博物馆,由于缺乏精心的合理规划,造成附属建筑或设施,把博物馆主体围得严严实实、水泄不通,使博物馆失去了大片可开设进气口的宝贵位置,而博物馆自然通风设计中,又未认真进行研究推敲,只是迁就于既定的建筑设计现状,不管合理与否,消极的拼命加大天窗面积,将天窗高度加大至8m左右,结果导致进气口面积不足排气口面积的1/3,造成博物馆自然通风模式极不合理,博物馆自然通风天窗既增加了大量建设投资,又未获取应有的通风效果,事倍功半。
  总之,博物馆自然通风设计,绝对不能停留在只是根据既定的建筑布局,单纯的通过通风计算来决定天窗开口面积。可以说这只是消极的设计。积极的设计应该是认真地进行分析研究,反复试算、修改,合理协调进、排气口面积,力求以最低的经济投资,获取最佳的通风效果。具体而言,就是在进行博物馆自然通风设计时,首先要在满足通风量需要的前提下,力求取得较低的中和面位置,即争取将进风口面积集中开设在下部作业区范围内。也就是说,要尽最大努力将堵靠在博物馆侧墙部位的辅助建筑移位,为进风口让出宝贵的下部侧墙面。因某种原因实在搬不走的,也要将其下部架空,为博物馆留取进风口位置。这样理论上也许要增加一些投资,但与提高博物馆内环境质量相比是值得的,况且在实际运行中由于运行费用的降低总投资也未必增加。
  三.博物馆的通风换气问题
  笔者曾对我国南方地区的一些博物馆的夏季室内热环境,做过专门调查。调查中发现,重庆、武汉、湖南、太原等夏季气温较高地区的绝大多数博物馆的夏季室内热环境质量很差。尽管博物馆内散发的生产余热很小,但由于屋面辐射热和通风换气不良,导致闷热难当。人们叫苦连天,普遍反映有头晕、烦燥、厌食等症状。而屋顶设置了采光天窗的博物馆,由于部分玻璃窗扇为开启状态,起到通风换气作用,其室内热环境明显要好得多。
  因此,对于南方地区及北方夏热地区的博物馆,除了必须设置屋面隔热层之外,设计上还必须创造良好的通风换气条件。两跨及以下博物馆,可以利用高侧窗进行通风换气,多跨博物馆则必须结合采光需要,设置足够的天窗,以解决通风换气及采光问题。对于规模较小的博物馆,亦可采取设置通风屋脊的办法来解决通风换气问题。
  四.必须注意解决通风天窗的飘雨问题
  近些年来,屡屡出现通风排气天窗严重飘雨的问题,给办公、展陈和保管造成一定的损失。博物馆自然通风设计,解决了博物馆的通风排气问题,却带来了飘雨的弊端,这是博物馆使用功能所不能接受的。因此,设计中必须认真予以解决。目前一般常用的是矩形通风天窗。在以往的设计中,矩形通风天窗或在天窗垂直口设挡雨板,或在天窗水平口设挡雨片,其中在水平口设挡雨片的做法,无论通风效果或防飘雨效果,均优于前者,所以在工业博物馆中应用比较广泛。从直观道理上讲,这种构造的天窗是可以做到直线封闭挡住任何角度的飘雨,但实际上这只是对直线雨而言,当风雨受到某种阻力后,会形成变异的涡流风雨。
  此种情况下,这种天窗的飘雨就是不可避免的了。某大型博物馆设计即采用了这种类型的通风天窗,在当地的一次特大风雨中,由于风雨受山阻挡之后,局部形成变异的涡流风雨,导致天窗严重飘雨,反映十分强烈。因此,这种类型的矩形通风天窗,只能用于排风量要求大、对防飘雨要求不严或无大风雨地区的博物馆。
  为此,建议可按下述原则进行设计及构造:(1)将高侧排风窗的位置设在紧靠博物馆的檐口部位,排风窗上部严禁留有实墙面,避免产生涡流而导致飘雨。(2)将高侧排风窗的垂直挡风板加高,设计成全封闭式矩形通风天窗的挡风板一样,挡风板上部折向屋面成倾斜状,以防止任何角度的飘雨。(3)在高侧排风窗下口部位的墙面与垂直挡风板之间,增设水平遮风板,且不留设排雨水的缝隙。这样一方面可避免风雨由缝隙灌入博物馆内,另一方面还可避免大量带尘雨水由缝隙下泻污染墙面及下部侧窗,对博物馆外环境不利。
  建议设置水落管,做有组织排水处理。近些年来,通风天窗出现的类型较多,除上述几种类型外,常用的还有横向天窗、井式天窗、球形天窗等。其中球形天窗亦属全封闭式的,不会产生飘雨现象;其他几种类型天窗飘雨的部位及原因与矩形天窗类似,故均可参照本文前述的分析及改进原则予以治理。
  五.结束语
  博物馆工程的通风设计对于博物馆具有十分重要的作用,促进博物馆内的空气交换,保证博物馆人员的舒适,同时,有利于博物馆文物的保存、展出,确保博物馆内馆藏文物的安全。因此,我们应该加强博物馆工程的通风设计分析,保证博物馆的正常运转。
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