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客人的博客

多户型建筑中的分区设计

在大型住宅楼里,你不希望公寓之间有任何空气泄漏

住在公寓里的吸烟者打开窗户时,烟去了哪里?吸烟者可能希望烟雾会从窗户飘出去,但在很多情况下,打开窗户只是让外部空气进入室内。这使得烟雾更容易扩散到相邻的公寓。
图片来源:所有图片:Sean Maxwell -图表:Steven Winter Associates

在我们生命中的某个时刻,我们都曾在公寓大楼或酒店里闻到邻居的烟味或烹饪的味道。或者你可能听到隔壁发生了你不想听到的争吵(或其他事情)。让我们面对现实吧:住在公寓楼里也不是没有烦恼。

幸运的是,有一些简单的方法可以缓解这些问题:把公寓之间的墙缝密封起来。这就是“划分”。

许多人仍有漏气有益健康的错误印象。但当他们说“是的,密封很好,但你不想让它太紧,”他们真正想说的是,“别忘了空气质量。”我同意,空气质量很重要。此外,研究还表明了气密性和通风性能之间的联系。当我在康涅狄格州的Steven Winter Associates (SWA)工作时,我们发现通风系统在更紧凑的公寓中效果更好。

在这篇文章中,我将阐述划分建筑的一些论点。在接下来的一篇文章中,我将描述一种廉价的方法来测试建筑以节省能源、提高消防安全和改善健康,我还将讨论一项对《国际节能规范》(International energy Conservation Code)的拟议修改。

堆叠效应与通风

建筑科学家多年来一直在谈论“堆栈效应”——高层建筑内外的温差产生压力差并推动空气渗入的趋势。这是建筑科学课程中最早涉及的概念之一,而且一直在ASHRAE这样基本面很长一段时间。我们已经听过一遍又一遍,将较大的建筑划分为较小的密封块,通过划分来减少堆叠效应。这个想法是,如果你缩短了堆叠效应驱动力可以发挥作用的垂直距离,那么你就可以减少渗透的速度。

但是,分区的许多好处与节约能源没有任何关系,至少没有直接关系。以一栋公寓楼为例。一般来说,密封良好的公寓可以抑制二手烟、气味和其他污染物的进入;减少声音传播;并阻止害虫和害虫在邻居之间的传播。它们在火灾中也更安全,因为它们有助于防止高温气体的通过,从而使火势蔓延,并防止烟雾使人窒息。

此外,分隔公寓使建筑更能适应建筑操作的变化。在我在SWA参与的研究中,研究纽约市的建筑,我们发现了分隔公寓的很多好处,很多好处都与控制室内空气质量有关。简而言之,你的公寓密封得越好,它在现实生活中的作用就越好。

真实建筑中的压力会随着温度的变化、门窗的开合、暖通空调操作的变化以及风向的变化而不断变化。随着压力的变化,空气进出公寓的方式也发生了变化。

在多户型建筑中,最常见的通风策略——无论是集中还是单独的公寓,都会不断排出废气——通常并不像预期的那样有效。一个原因是中央通风系统通常设计和建造得很差。在设计它们时没有足够的思考,而且通常寄存器比它们需要的要大得多。在建造管道方面没有足够的重视。它们经常非常漏水,而且大多数建筑规范不要求对低压排气管道系统进行测试。这两个问题都会导致压力损失,非常差的平衡,有时从公寓来的气流会有很大的不同。

在独栋住宅中,排气式通风可能效果不错。排风扇将房屋置于负压下,当排气被抽出时,新鲜的补风从外部外壳的缝隙和裂缝(理想情况下不是来自阁楼或地下室)进入,并平衡气流。但在公寓楼中,SWA发现,排气系统的补充空气通常更有可能来自吸烟的邻居或走廊,而不是来自“干净”的室外空气。此外,这些流动可能会因上述建筑压力机制的任何变化而逆转。

即使直接从确定的来源提供化妆空气也面临困难。直接从屋顶提供空气的ERV/HRV必须有设计良好,密封良好的管道系统,它可能应该有自平衡阻尼器(例如,美国Aldes的CAR阻尼器)。单元内供应风扇,如穿壁热交换器Lunos,以及安装在风机盘管机组或ptac上的小风扇,必须足够强大,以在任何时候克服建筑物所有部分的堆叠力。在实验室条件下,这些风扇可以移动规定数量的空气,但如果你在冬季条件下将它们放置在真实的建筑物中,建筑物顶部有高正压,底部有负压,每个风扇必须与不同的压力制度竞争。结果是,有些公寓比其他公寓呼吸到更多的新鲜空气。

邻居送你不想要的礼物

通过对公寓的压力进行长期监测,SWA能够通过几种不同的通风系统来可视化建筑物内空气的流动方式。我们还在窗户和门上安装了传感器,以了解它们何时被打开。在一栋建筑中,当有人打开窗户时,我们可以看到一组公寓的压力机制发生了重大变化。

我经常用下面的例子来说明发生了什么。

假设你住在一栋公寓楼里,而你的邻居是个烟鬼。你的邻居非常体谅公寓里的其他人,他把每一根烟都打开窗户,然后在旁边吸烟,把烟吹到外面。问题是,因为你的房子是经常通风的,当你的邻居打开窗户时,建筑科学所描述的力量会将烟雾散布在建筑物周围。

当你吸烟的邻居打开窗户时,公寓内的压力相对于外界的压力几乎降为零——打开的窗户允许空气自由进出。但是你的公寓和大楼的其他部分仍然处于负压下,因为你的窗户是关闭的,排气口仍然在吸。邻居的烟会发生什么?

它会被拉进走廊,进入其他邻居的公寓,包括你的公寓,因为你公寓的排气系统产生的轻微负气流把它拉到那里。(见页面上方的图片1)

我们知道会发生这种情况,因为我们可以查看来自不同建筑物的压力监测数据。在那栋楼里,在那层楼里,在那种天气里,窗户是那种特殊的配置,空气从邻居的公寓里流出,进入走廊,然后进入你的公寓。但是为什么你只能在某些日子里闻到烟味呢?因为所有这些变量——窗户、门、暖通空调操作、温度、风——都在不断变化,只有有时它们才会排队送你邻居的礼物。

有一些选择可以帮助确保化妆空气来自预定的来源,比如外部信封上的被动通风口。例如,涓流通风口通常安装在窗框上的小槽通风口;它们在英国很常见,一些美国建筑商将它们作为提供补充空气的低成本解决方案。其他设备包括穿墙暖通空调系统的小通风口,甚至是直接穿墙的工程孔。

所有这些策略都依赖于两个通常是错误的前提:通风口是公寓外壳上最大的洞,因此最有可能是补空气的通道;而且公寓确实处于负压下。不幸的是,这几乎从来都不是真的,至少不会同时适用于建筑的所有部分。被动式通风口最终只是昂贵的墙上洞,与公寓里其他可能的泄漏通道的大小和数量相比,往往相形见绌,最明显的是通往走廊的门周围的缝隙和裂缝。查看Martin Holladay的文章,它很好地总结了我们所做的研究(被动进气口通常不起作用).

为了确保补充空气只来自我们想要的排气建筑,SWA的研究发现,许多公寓可能需要密封到每平方英尺0.1 CFM50以下(0.51 L/s @50Pa / m2)。对于一居室公寓,可能总共是80 CFM50(38升/秒@50Pa),包括公寓门的泄漏。如果你没有任何参考点,那就太紧张了,如果没有神奇的子弹的帮助,不太可能实现。

尽管如此,你仍然可以看到两个密封到不同水平的公寓的测量压力响应的差异。我将在这里大大简化,但第一间公寓(见下图)密封得非常严密,而第二间公寓密封得只是一般。

紧型公寓的压力随着风机的运行、流孔的开启等而波动,而漏型公寓的压力(见下图)几乎无法控制。换句话说,紧凑的公寓可以让你在压力上获得优势,这样你就可以控制空气的进出。漏水的公寓?这就像风一样不可预测。

老麦吉利卡迪太太

大多数建筑物的气流模式对天气的依赖程度比我们任何人都愿意承认的要大得多。没有通风系统的老建筑比有通风系统的新建筑更容易受到这个残酷现实的影响,因为老建筑里的人使用“双挂式恒温器”(又称窗户)来获取新鲜空气和控制热量。

安迪·帕迪安,那个在SWA雇我的人,曾经给我讲过麦克吉利卡迪老太太的故事,她住在纽约市一栋同样古老的公寓楼的一楼。在暴风雪的一个晚上,这座建筑非常温暖,甚至过热,这在纽约的建筑中很常见。这对一向冷漠的老麦吉利卡迪太太来说没什么问题。但是顶层的居民热得快要晕过去了,所以他们打开窗户来缓解。这为烟囱效应打开了闸门。顶楼的确有缓解——不是通过打开的窗户,而是通过走廊门周围的缝隙。空气从较低的楼层上升,涌入顶层的公寓,使它们降温。好多了。

但是住在一楼的可怜的McGillicuddy太太开始感到痛苦,因为向上气流的补充空气从墙壁和窗户的缝隙和裂缝中进来。她觉得冷,打电话给大楼管理员,尖叫着让他把暖气打开,天哪。他勉强地答应了,今晚不想再感受到她的愤怒,整个大楼变得更热了。因此,循环继续,取暖费用飙升。

有两件事在起作用:一是供暖系统不平衡,我们都知道这很糟糕。另一个是公寓之间的联系过于紧密,公共空间也过于紧密。

居住者是不可预测的

我必须承认,我们从研究中得到的数据有时很混乱。在有人居住的建筑中进行研究的困难之处在于,它们都有居住者;而车内的人,无论你如何告诫他们不要触摸传感器或打开窗户,他们都会随心所欲。

但对我来说,这很有启发性。我们花了好长时间才弄清楚大楼里的空气流向,因为人们总是打开门窗,把空气弄得乱七八糟!在多单元建筑中真正工作的通风系统必须能够处理这个问题。教训就在这里。

让他们把窗户打开!让他们控制热度!如果他们太热,在每个房间都给他们一个恒温器来关闭热量。如果他们需要新鲜空气,让他们打开窗户。如果你想节省能源,在窗户上安装一个传感器,当窗户打开时减少热量。

在统一暖通空调系统和控制方面有相当多的智慧。无管道微型裂缝系统就是一个很好的例子。事实上,许多专家认为,单个电力系统将是后化石燃料世界的未来发展方向。但你不能真正把公寓视为单元,除非你把它们彼此密封起来。

Sean Maxwell曾在康涅狄格州诺沃克的Steven Winter Associates担任高级能源顾问。他现在住在澳大利亚。

6个评论

  1. 用户- 731553||# 1

    适合多家庭开发人员阅读!
    谢谢你的这个话题——非常好的表达和解释,我希望它能帮助我们的多家庭客户理解划分的重要性。

    我一直强烈支持LEED Midrise (.30(CFM50/平方尺)和ENERGY STAR Highrise(0.22)认为他们设定了一个相当高且非常重要的标准——但我对你上面讨论的案例研究中“密封到0.27 CFM50/平方尺的公寓”相对较差的表现感到震惊。考虑到这些结果,我们是否应该把标准设得更高,就像你上面提到的。1 CFM50/sf那样?

  2. 用户- 4739854||#2

    派对墙遭到冷遇
    肖恩,

    你的文章很及时——谢谢——也证实了我们在该领域观察到的情况;密封信封不易受到环境烟草烟雾(ETS)的影响。我最近被要求诊断ETS路径,并对独立式和半独立式住宅的补救提出建议。

    简而言之,如果有一个平衡的通风系统运行,使住宅密封没有任何缺点——不幸的是,它通常是只有吸力的通风。我想知道你是否曾经用压力来阻止邻近单位的渗透?我们纠结于推荐机组增压,但是你必须使用干净的空气源,我们冒着迫使调节空气通过包层导致凝结的风险。就像我说的,如果它一开始就密不透风,你就有战斗的机会。我们强烈主张对所有建筑物进行空气密封和测试,我们对半独立式住宅业主的建议是,在进行肠道翻修时,对聚会墙进行空气密封;你永远不知道谁会搬到隔壁。

    我和两个受害的房主开玩笑说,让那个讨厌的邻居吸上电子烟可能更便宜……

  3. BobConnor||# 3

    迪士尼当代度假村是一个例子吗?
    公寓之间相互封闭的想法,迪士尼当代度假村会是这样吗?建筑的框架首先建造,然后将房间在现场组装,然后像抽屉放进箱子一样放入框架中。也许如果公寓是这样建造的,就有可能将各个公寓隔离开来,也许每个公寓都有自己的HRV。虽然我发现这些年来CR已经解决了,每个房间都密封了,而且这个地方可能因为迪士尼收费太高而严重漏水,但他们为什么要节省能源呢?

  4. GBA编辑器
    马丁Holladay||# 4

    回应罗伯特·康纳
    罗伯特,
    施工人员使用模块化施工技术,并不意味着施工人员了解空气密封的重要性。继续你的“梳妆台里的抽屉”类比:如果每个抽屉都漏水,如果电工在抽屉边上钻了一堆洞,那么你就没有隔间。

  5. BobConnor||# 5

    但也许这是可行的
    马丁,为什么这么消极?毕竟,在工厂里建造房间是有可能的,就像他们建造移动房屋一样,电工和水管工可以在设备密封之前完成所有的钻孔工作,然后把管道和电气连接作为一个连接,然后把它密封起来,这样的想法是可行的。我不知道为什么今天没有人尝试这样做。它可以很好地密封,可能比现场建造更容易。

    话说回来,我明白一个出租公寓的房东为什么要关心能源消耗?毕竟,租户为能源买单,为什么还要花钱买更多的隔热材料呢?建造者有什么动机?就像迪士尼为什么要节约能源一样,因为毕竟他们的客人支付水电费,而那些买得起400美元一晚房间的人并不关心他们应该开多少灯。

    当然,早在1971年,建筑商并不关心能源问题,迪士尼急于开放魔幻王国,所以我敢肯定当代度假村漏水很多。更糟糕的是,在我们最后一次旅行中,我去了大楼顶部的加州烧烤店,那里有一个巨大的引擎盖下的篝火,用来烹饪他们精美的牛排。排气扇必须很大,所以堆叠效应必须很强。波利尼西亚的一些度假村也是这样建造的,但当它扩建时,迪士尼选择了传统的建筑,就像他们后来所有的度假村一样。

  6. GBA编辑器
    马丁Holladay||# 6

    回应罗伯特·康纳
    罗伯特,
    你写道:“但也许它(模块化构建方法)可以工作。”我同意你的观点;我从没说过不行。

    新罕布什尔州沃波尔市的Unity Homes公司已经证明了模块化建筑方法“可行”。敬请期待:下周五的博客将会是Unity Homes招聘网站的一份报告。

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