热湿地区居住建筑自然通风与空调耦合运行模式研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文热湿地区居住建筑自然通风与空调交替运行模式研究专业：供热、供燃气、通风及空调工程研究生：刘露露指导老师：刘艳峰教授摘要我国热湿地区如广东、海南及周边岛礁，夏季漫长、高温高湿，与其它地区相比，空调系统运行时间较长、能耗较高。根据室外气候条件和居民实际热舒适需求，空调系统与自然通风降温技术可以交替使用，如此不仅可以达到人体热舒适要求，还能够节约能源、满足室内新风需求。但是目前针对热湿地区居住建筑以自然通风为主、空调为辅的主被动交替节能运行模式的研究较少，尤其是针对该地区自然通风降温技术与空调相互切换时的温度指标以及自然通风延迟时间的定量研究，鲜有报道。因此，有必

2、要针对热湿地区室内外热环境及当地居民的空调使用行为进行研究，寻求适用于该地区的自然通风与空调交替运行时温度切换指标及最佳运行模式。为此，本文提出了基于室外温度为控制变量的自然通风与空调交替运行调控方法，对其控制原理和流程进行了分析，建立了夏季居住建筑自然通风与空调交替运行调控模型，并对热湿地区居住建筑自然通风与空调交替运行模式进行了优化。通过对热湿地区居住建筑室内外热环境状况及当地居民空调使用行为等调查发现：近40%的居民在10:00左右开启空调，超过70%以上的居民在9:00~11:00开启空调；每日累计空调运行8～14小时之间的居民，所占比例高达65%；在空调期内，空调设定温度小于

3、等于26℃的居民约70%，并以26℃为分界线，空调室内设定温度出现明显分层现象。此外，还对当地居民热感觉调查结果进行了统计回归分析，得到了非空调环境下居民中性空气温度为28.5℃，可接受温度上限为30.5℃。根据该地区居民空调使用行为及热感觉统计结果，本研究以上述中性温度和可接受温度上限，分别作为空调开机温度和空调关机温度的判断指标，设定了5种不同的空调运行工况，并进行实验研究，比较了不同空调运行模式下，室内舒适性及单位面积空调运行能耗。实验结果表明：在室外温度下降过程中，随着空调关机温度的降低，自然通风延迟时间先升高后降低，并且空调关机温度每升高西安建筑科技大学硕士学位论文1℃，单位

4、面积空调运行能耗便会降低7%~12%。此外，将实验测试与模拟结果进行了对比，验证了自然通风与空调交替运行模拟结果的正确性，为后续热湿地区自然通风与空调交替运行优化奠定基础。在上述调查测试与实验研究的基础上，以琼海地区典型居住建筑卧室为例，针对热湿地区自然通风与空调交替运行模式进行了优化，结果表明：与传统空调运行模式相比，尽管空调关机温度为32℃时具有较好的节能效果，但非空调环境下无法满足人体热舒适需求；空调关机温度为29℃~31℃均能够满足居民的热舒适需求，但后者具有更好的节能效果，故结合热舒适和空调运行能耗两方面因素分析，空调关机温度为31℃时，兼顾舒适与节能综合效果最佳，即：当室外

5、温度上升至28.5℃时，空调开启；当室外温度下降至31℃时，空调关闭；1h后进行自然通风。该模式下空调运行能耗为28.9W/m2,与传统空调运行模式相比节能18.6%。在此基础上，本文亦对不同墙体材料、不同窗墙比下自然通风与空调交替运行模式进行了优化，获得了适用于热湿地区居住建筑最佳空调启闭条件及自然通风延迟时间，得到了围护结构传热系数与自然通风延迟时间之间的拟合关系，结合上述研究结果，初步编制了一套适用于该地区的自然通风与空调交替运行自动控制程序，以指导实际应用。上述研究结果给出了热湿地区居住建筑自然通风与空调相互切换时的温度指标及空调关闭后自然通风延迟时间，得出了引导当地居民合理使

6、用空调的行为指南，可为热湿地区居住建筑自然通风与空调交替运行提供理论参考。此外，对于其它地区，可参照本文提出的控制方法，对自然通风与空调交替运行进行优化。关键词：自然通风，空调，交替运行，居住建筑，热湿地区本文受到国家自然科学基金重大项目“极端热湿气候区超低能耗建筑热环境营造系统”（51590911）资助。西安建筑科技大学硕士学位论文ApproachofOperationConditionBetweenNaturalVentilationandAirConditionForResidenceBuildinginHot-humidRegionSpecialty:Heating,Venti

7、lationandAirConditioningMaster:LiuLuluAdvisor:Pro.YanfengLiuAbstractThehotandhumidareasinChinasuchasGuangdong,Hainanandsurroundingislandsusuallyexpressedashightemperatureandhighhumidityinsummer.Comparedwithotherregions,theai