重新思考绿色建筑时代的热舒适性

来源: iGreen  作者: 肯•埃德尔斯坦  时间: 2018.11.16  打印本页  分享:
随着大学的发展,乔治亚理工学院可以成为一个非常正式这是一个适合全国排名的工程学校的文化 - 经常被风险投资家,资助者和企业招聘人员所扫描。


 

    佐治亚理工学院生活楼能源花园系列的第5部分。

    乔治亚理工学院肯德达建筑创新可持续设计的设计团队为其扣人心弦的校园提供了一个信息:放松。

    随着大学的发展,乔治亚理工学院可以成为一个非常正式这是一个适合全国排名的工程学校的文化 - 经常被风险投资家,资助者和企业招聘人员所扫描。

    但是“谁说你需要穿上外套和领带?”佐治亚理工学院的建筑师Howard S. Wertheimer问道。“我们有机会扩大建筑的舒适区。”

    许多建筑师和工程师现在承认,他们几十年来一直在设计过度条件化的室内空间。也许,需要一段时间才能让室内舒适度的所有复杂性恰到好处。也许,这只是通过走进一幢凉爽的建筑物逃离粘稠的乔治亚热量时的狂喜。

    别搞错了:空调改变了南方。一些历史学家认为,在20世纪下半叶横扫该地区的繁荣时期,它与民权运动一样负责任。

    但是在进展的过程中有一些东西丢失了。不仅仅是建筑师忽视了门廊,高高的天花板,风格和其他被动的特征,这些特征使得南方建筑世代相传。也是人们开始以一种将他们与周围的气候和自然景观分开的方式占据建筑物这种人为的做法并不总能让每个人都感到舒服。。有些人喜欢在夏日进入商业建筑时迎接他们的冷风其他人以北极的颤抖回应它。

    研究人员,建模师和机械工程师多年来一直在努力克服舒适性是主观的这一事实。没有人比自己更清楚自己是太热,太冷还是恰到好处。

    但专业人士长期以来一直试图将热舒适的挑战归结为客观标准。ASHRAE和其他组织制定的设计标准已建立了可接受的温度和湿度范围。他们推测,如果80%的乘客在任何特定时刻都感到舒适,那么建筑物就会很好。

    ASHRAE将热舒适性分解为六个因素:

1. 空气温度:可以用温度计测量的“干球温度”
2. 辐射温度:房间表面温度的加权平均值
3. 相对湿度:乘员周围空气中水蒸气的百分比
4. 空气流速:房间内空气流动的速度
5. 代谢率:乘员产生的能量(基于人的劳动水平)
6. 服装:乘员穿着的绝缘材料

    这六个类别阐明了一个重点:传统的加热和冷却系统并未充分利用所有可用的工具。最多的是,强制通风系统 - 甚至更先进的HVAC设置,如Kendeda大楼计划的那些 - 旨在采用六个因素中的前三个。

    例如,在Kendeda大楼,辐射地板可以同时处理空气和辐射温度。紧凑的建筑外壳将防止潮湿,未经处理的外部空气进入建筑物,专用的外部空气系统(DOAS)将在将其拉入建筑物时减少大部分湿度。

    但其他因素呢?

    “这个项目最令我兴奋的事情之一就是我们至少接受了其中的五个,”设计团队的Lord Aeck Sargent建筑师 Alissa Kingsley说。

 

 

    PAE的Marc Brune在俄勒冈州波特兰市负责监督Kendeda大楼的工程。照片由PAE工程师提供。

    那些经常被忽视的策略中最明显的是空气速度。在建筑物内部移动空气会让您感觉凉爽,就像在您舒适地骑行时吹过空气的风一样。这个想法没什么新意。在空调出现之前,风扇是人们用来在炎热的建筑物中冷却人们的主要机械工具。

    粉丝 - 至少他们在肯德达大厦的工作方式 - 实际上对降低建筑物的室内温度几乎没有作用。但它们确实让我们感觉凉爽,因为我们周围的身体散发出的热量。通过关注人们的感受而不是降低整个建筑物的温度,粉丝可以在能源和金钱方面提高舒适度,降低成本。

    肯德达大厦将在很大程度上依赖粉丝。在温暖的日子里,建筑物中庭天花板上的大风扇将以每分钟150英尺的速度产生空气速度。在教室和工作空间中,风扇的最大速度会略低,主要是为了避免纸张吹出办公桌等实际问题。

    预计这些风扇将减少建筑物在降低温度和湿度方面所消耗的能量,因为它们可以让建筑操作员设定稍高的温度和湿度组合,以换取更多的空气流动,Marc Brune说道。设计团队和俄勒冈州波特兰市PAE职业:工程师的{副词校长。

    当然,理论可以与实践不同。

    乔治亚理工学院的格雷格斯皮罗说:“一切都是平等的,如果房间里有风扇移动空气,人们会对温度更高感到舒服。”“但你也可以推得太远。对于这座建筑来说,最糟糕的事情就是如果人们不舒服并且不想去那里。“

    斯皮罗对此持怀疑态度。的英文他乔治亚理工学院设施管理办公室的一名高级机械职业:工程师,负责审查校园建筑承包商提出的暖通空调计划。“我们在[Kendeda大楼]中做了很多不同的事情,”他说,“这真的令人兴奋。但它有时也让我担心。“

 

 

    乔治亚理工学院设施管理办公室的机械工程师Greg Spiro。照片由乔治亚理工学院提供

    斯皮罗想亲眼看看学生将如何应对与其他校园建筑中不同的条件。他特别担心建议的相对湿度“设定点”为60%。(设定点是气候系统旨在满足的运行条件。 )他希望确保项目团队的成员能够与他一起看到响应。因此,在得到教授的许可后,斯皮罗征服了一个校园实验室,该实验室通常用于测试运动饮料是否能让运动员感到凉爽。然后,他进行了一次非正式的实验。

    测试室外的基线条件是条件空间的“GT标准”:73华氏度和50%相对湿度在房间本身,“我们添加了非常基本的箱式风扇,我们使用了不同的速度控制。”

    测试的条件是:78度,55%湿度和100英尺/分钟80/60/100和80/60/150的风速结果“整个地图,”斯皮罗说,但他补充说:?“总的感觉是相对湿度超过50%”,导致乘客感到不舒服。

    波特兰PAE的机械工程师布鲁恩无法参与实验。不过,他有不同的看法。

    “让我们这样说吧,”布鲁恩说。“设计团队和业主团队之间在舒适度方面存在创造性的紧张关系,我认为它突出的是我们的职业真正需要更多研究的领域,因为从我的角度来看,我们可以真正推动它进一步发展“。

    他指出,斯皮罗无法复制辐射地板对居住者的影响。无论气温如何,人的脚下方的冷却混凝土地板都会让人感到凉爽。

    尽管如此,项目组同意将湿度设定点降低至50%。较低的湿度目标不需要PAE对机械系统进行任何物理变化。但它确实增加了建筑物的预计能源需求。而且因为所有建筑的能量必须由其太阳能电池板产生,这意味着必须在建筑物的屋顶阵列上花费更多的钱。

    目前,至少,教室,研究区域,办公室和其他可编程空间的冷却设定点将是78度和50%湿度,每分钟100英尺的空气速度。中庭的空气流速较高,150 fpm,可以承受高达80度的温度。布鲁恩提出了相同的温度和空气流速水平,除了高达60%的湿度。

    “我们正在为建筑的设计建立一些缓冲,而不是希望他们最终需要,”布鲁恩说,“我希望,一旦我们真正运行那座建筑物并且我们在那里进行空板运动,人们就会感到舒适,并且他们能够在不同的水平上运行它。”

    Spiro指出,那些冷却温度仍然远高于正常水平。但设计团队的成员确信乘员会非常舒服。他们指出,ASHRAE 55是热舒适性的专业标准,允许温度和湿度在该范围内,并且基于研究显示80%的乘客在这些范围内感到舒适。

    “你永远不会让每个人都开心,”Lord Aeck Sargent的Kingsley说道。“有些人会喜欢它更冷,有些人会喜欢更热。有些人可能只是坐在电脑前,而其他人则会产生大量的热量,因为他们必须在建筑物内做更积极的事情。但我对自己所处的位置感觉非常好“。