郑州大学建筑学院 河南省郑州市 450001
摘要：从绿色建筑的角度，学习借鉴现有大跨度建筑的开窗形式与特点，结合体育建筑的结构形式，对体育馆的开窗位置与形式进行分析，并利用双层玻璃系统达到对通风采光的智能化控制，从技术角度使其达到绿色建筑要求提出建议。
关键词：开窗；采光；通风；智能化控制；双层玻璃系统
在过去十年里，我国的体育建筑进入高速发展时期，与之对应的是巨大的消耗问题，对于自然环境的利用显得格外有必要，绿色建筑已经成为当今设计中需要考虑的因素。在体育建筑合理引入自然通风和采光，不仅可以达到节约能源实现可持续发展的目标，并且还营造舒适安静的内部环境。自然采光主要是通过某些“孔洞”进入室内，自然通风是通过热压作用通过底部开窗洞口进入室内通过高侧窗天窗等排出室外，通过风压作用从迎风面的侧窗进入室内背风面排出室外。因此，开窗对采光和通风起主导作用，体育建筑的合理开窗意义重大。
1.体育馆开窗位置方式与比较
对于一般建筑而言，只是利用侧窗进行采光，虽然侧窗采光具有构造简单、布置方便、造价低廉的优点，但是对于大跨度的体育馆，侧窗采光远远不能满足照度的要求并且不容易形成内聚力的空间氛围，而天窗采光有利于扩大进光量并且能够使得照度均匀分布，并且天窗可以实现热压通风。
侧窗按照使用房间的功能来分可以分为比赛场地开窗与非比赛场地开窗。比赛场地由于跨度较大适合于以顶窗为主，高侧窗为辅的开窗方式，并且由于观赛区座位高度的限制，侧窗面积容易受到限制，场地区域侧窗可不设计。非比赛场地的侧窗主要由建筑的立面造型和平面功能来定，开窗种类丰富多样。对于非比赛场地开窗可以参照一般公共绿色建筑进行设计，南方主要考虑遮阳，体育馆悬挑的屋盖可作为遮阳构件，北方需要考虑冬季保温，窗保温一般会采用双层真空玻璃来增大窗部件的热阻。对于较大跨度的体育建筑，辅助房间会有一些暗房间，则需要布置机械通风和人工照明。
天窗的开窗形式主要有建筑物的结构选型、造型和室内环境要求来定。比赛厅最好使用顶部采光。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆常见的天窗形式常常结合建筑结构来做，比如利用桁架上下弦杆之间设下沉式窗，结合立体桁架做采光带：网架结构可设计部分的点状采光口：通过结构单元的适当组合设计采光窗，如哈尔滨工业大学体育馆，其屋顶采用单层与双层网壳的交替组合，自然形成了采光带。由于天窗构造复杂并且容易产生眩光，因此需要采取策略来实现场地上均匀的照度要求。
2.双层玻璃系统与智能化控制系统
双层玻璃系统，是在开窗洞口中两块玻璃中间增加缓冲空间，属于双层幕墙中的一种。在侧窗中，由于宽度的限制可以选择双层中空玻璃进行保温隔热处理。在顶部开窗时主要受到结构选型的控制。对于桁架结构，借鉴下凹式避风天窗的构造，在两榀桁架之间，与结构的上弦杆与下弦杆平齐的区域各设置一层玻璃形成具有缓冲层的双层玻璃系统，对于刚架结构和拱结构也是类似，选取结构之间的部分空间沿着结构的上部和下部设计成双层玻璃系统。对于网架和网壳等整体空间结构，可以结合屋顶形状，顶部添加小立柱，形成双层玻璃系统，或者采用双层中空玻璃来代替。对于当今的体育馆，组合结构运用十分普遍，可以根据结构之间的组合形式在不穿过主体结构的前提下灵活布置双层玻璃系统。
智能化控制系统是指通过对建筑环境的自动监测，通过电脑处理系统自动调整建筑物的构造以达到最佳的采光与通风效果的局部处理系统。在双层玻璃系统中，在靠近外界一侧玻璃增设一层高反射膜，具有较高的太阳反射率，可以起到遮阳和避免眩光的作用，在两端设置可控开启闭合的洞口，用于排风；在建筑内部一侧设置高透射膜，主要是满足室内的采光需求，同时也在两端设置可控开启闭合的洞口即可主要用于通风换气。在夏季高温时，通过智能化控制，展开高反射膜减少阳光直射避免眩光和室内过热，同时打开外侧两端的洞口排出太阳辐射得热，使得热量不进入室内就被排走。在冬季，室外照度过低，因此展开高投射膜引入光线，紧闭外部洞口打开内部洞口，使夹层内的空气经太阳辐射而得到加热，夹层成为缓冲层通过空气循环将热量引入到室内。对于春秋季节，可以同时打开上部与下部的孔洞，实现自然通风（热压通风）。最大限度的利用自然采光与通风，再经由控制结合人工照明与机械通风，使室内达到最佳舒适条件的同时采用最低的能耗。
3.结语
体育馆采用自然采光与通风是绿色建筑的必然要求，也是可持续发展的趋势，智能化控制系统和双层玻璃系统可以灵活的最大限度利用自然环境，降低能耗，在设计师选择造型和结构时需同时考虑到采光面与通风孔，利用设计手段创造人性化的体育场馆空间，将自然与场馆相结合。
参考文献
[1]夏磊.内置遮阳膜的中空玻璃窗热工性能【D】.广州.华南理工大学.2011.
[2]刘滢.基于价值工程理论的体育馆天然光环境设计研究【D】.哈尔滨.哈尔滨工业大学.2010.
论文作者:吴传德,孙学林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/26
标签：采光论文; 结构论文; 建筑论文; 玻璃论文; 系统论文; 体育馆论文; 天窗论文; 《建筑学研究前沿》2017年第15期论文;