夜间通风在夏热冬冷地区办公建筑的应用可行性研究

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1、第一章绪论1．1引言能源危机已经成为制约当今社会和经济发展的重要因素之一，随着人们生活水平的不断提高，对能源的需求量也越来越大。在我国，建筑能耗大约占到社会总能耗的三分之一，是节能潜力最大的领域之一，因此应将建筑节能作为全社会节能工作的重点。全国城镇建筑符合建筑节能相关标准的不足3％，与同等气候条件的发达国家情况相比，我国建筑能耗要高出一倍【lJ。在建筑能耗中，空调能耗占到了60％左右[21，如图1．1所示。因此如何有效地降低空调系统的运行能耗已经成为目前需要解决的主要问题之一。在建筑中充分利用可再生能源是节约空调系统能耗的重要方向。可再生能源主要是指从自然界获取的可以再生的非化石能源，包

2、括：太阳能、风能、地热能、水能、生物质能和海洋能等。图1．1空调能耗占建筑能耗比例随着夏热冬冷地区的经济发展和人们生活水平的不断提高，对室内热环境也越来越重视。夏季空调的普遍使用，使得空调能耗占建筑能耗的比例越来越大。在夏季空调使用的高峰期，空调的用电量急剧增加，高温天气还经常会出现能源供应不足，需要拉闸限电的现象。在这种背景下，合理利用自然冷源直接供冷，减少常规能源的消耗成为建筑节能研究的重点，其中夜间室外空气被许多研究人员认为是有效的天然冷源。夜间通风降温技术(Night．timeVentilationCoolingTechnique)是指在夜晚室外温度较低时，通过某种方式将室外温度较

3、低的空气引入室内，置换室内温度较高的空气，从而降低室内空气和建筑围护结构内表面的温度，改善室内热环境的一种有效的降温技术【31。1．2夜间通风与建筑蓄冷技术夜间通风将夜间室外自然冷风送入室内，使其与室内的空气、家具、围护结构等换热，进行预冷和蓄冷。在我国的一些地区，利用气温的日较差，在夜间加大通风量，由于建筑本身的热惯性作用，夜间通风引入的冷空气与作为蓄冷材料的建筑围护结构进行换热，冷却建筑围护结构，达到蓄冷目的。白天的时候将蓄存的冷量释放出来，降低了白天空调的负荷。东南大学硕士学位论文夜间通风的降温效果除了受室外气象参数的影响，围护结构的蓄热特性对其也有重要的影响。建筑蓄热墙体是蓄热体的

4、一种，蓄热体(thermalmass)是指能够蓄积热量和释放热量的材料。建筑围护结构、家具、隔墙，以及室内空气等都可以成为蓄热体。建筑中蓄热体的作用主要是将冷量暂时储存在围护结构和建筑内部材料等蓄热体内部，过一段时间后再释放出来。经过这样蓄冷和放冷的过程，不仅能降低室内温度和围护结构的温度，而且可以延迟室内温度和负荷峰值出现的时f司t4j。蓄热体对室内热舒适度也有积极的作用。由于蓄热体的存在，可以缩小室内温度波动范围，从而维持室内较为稳定的热环境，增加了热舒适度。国外学者就欧洲南部地区的一些传统建筑蓄热体作用进行了研究，结果表明通过改造后，蓄热体可以明显改善建筑的热舒适性‘51。夜间通风还

5、可以和其他技术相结合应用，比如蒸发冷却技术、相变材料等。将夜间通风与屋顶蒸发冷却系统相结合，在晚上利用风机驱动，将室外空气先经过间接蒸发冷却器进行预冷，这样降低了送风温度，增加了建筑的蓄冷量。夜间通风还可以和相变材料相结合，利用相变材料相变潜热蓄存冷量可以承担日问建筑部分负荷【6l。1．3夜间通风形式根据通风的方式不同，可以将夜间通风分为以下几种形式【7l：(1)自然通风。通过建筑的开口，门窗等的通风。人类利用自然通风方式改善室内热舒适性具有悠久的历史。自然通风主要依靠室内外的温度差引起的热压和风压作为驱动力。在空调未普及的时代，在传统建筑中，利用自然通风来带走夏季建筑内部大量的余热、余湿

6、。尤其是大量利用夜间温度较低的凉风增加了建筑围护结构以及室内家具的蓄冷量。自然通风也带来了新鲜、清洁的空气，有利于降低室内污染物及二氧化碳浓度。自然通风的紊动特点更具有自然的特征，可以提供更加舒适的室内环境。自然通风由于以上这些特点，所以近年来，自然通风越来越多的受到建筑师的重视。例如德国法兰克福商业银行，英国新议会大厦，新卡里多尼亚的Tjbaou文化中心，蒙特福德大学机械馆，这些建筑都通过合理的建筑结构采用了合适的通风方式，达到了节能、舒适、生态的效果[引。由于自然通风的不可控制性和随机性，目前对于自然通风的研究还多停留在定性的分析上。由于无法像机械通风那样根据风量和扬程来设置自然通风，

7、自然通风方式下的通风气流路径和通风量都是不断变化的。尽管自然通风方式存在着种种的不确定因素，但是因为自然通风不消耗额外的能源，节能效果较好。(2)机械通风。即建筑中利用风机将室外新风强制引入室内进行通风换气的方式。风机保证了进入室内空气流量稳定在某个值，即一定的换气次数(ACH)。一般采用风机时，需要有恒压控制器来控制风机的启停，避免室内压力过高或过低。对温度也要进行控制，但室外温度不适合进行夜间通风时关闭风机。本文主要