建筑全年冷熱耗量對通風的敏感性
點擊次數(shù)：2617 更新時間：2012-05-25
1、問題的提出
為什么北方居民習慣于門窗緊閉、而長江流域和南方居民習慣于經(jīng)常性的開窗通風？為什么北方居民冬季采暖前曾經(jīng)多用紙糊窗縫、而長江流域和南方空調(diào)時居民對大門虛掩、窗戶半開習以為常？人們在長期生活實踐中積累的經(jīng)驗與養(yǎng)成的習慣，是否蘊含了某些尚未發(fā)現(xiàn)的科學道理？
如果把這些現(xiàn)象提升一個認識層次，似乎可以歸納為：室內(nèi)冷熱環(huán)境對通風的敏感性在南北地區(qū)氣候下存在某種固有的差異--冬季室內(nèi)熱環(huán)境對通風的敏感性遠比夏季強烈得多？或許，正是人們在長期生活實踐中感悟到的這些固有規(guī)律導致了南北居民習慣差異的形成。
但在人工能源調(diào)控室內(nèi)環(huán)境的情況下，室內(nèi)熱環(huán)境對通風的敏感性實質(zhì)上可視為全年采暖空調(diào)冷熱耗量對通風的敏感性。它對建筑能耗高低的影響十分顯著、但又是極易忽視的，是建筑節(jié)能全局認識的盲點。本文重點討論這個問題。
2、通風敏感性的研究方法
建筑室內(nèi)熱環(huán)境、采暖空調(diào)冷熱負荷、建筑能耗三者是密切相關(guān)的，但我們zui為關(guān)注的是建筑能耗對通風的敏感性問題。由于負荷與能耗的關(guān)聯(lián)是設備與系統(tǒng)的性能，而設備系統(tǒng)性能與通風關(guān)系不大，因此弄清負荷對通風的敏感性是關(guān)鍵。但要從宏觀上把握不同氣候條件的城市的建筑能耗對通風的敏感性，局部研究個別時刻或月份是遠遠不夠的，因此須以全年采暖空調(diào)冷熱總耗量作為研究對象。由于通風對采暖、空調(diào)負荷均有顯著的影響，故需分別予以討論。通風的敏感性被定義為全年采暖耗熱量或空調(diào)耗冷量隨通風換氣次數(shù)的平均變化率大?。辞€斜率），斜率越大，表示對通風越敏感。為了尋找各地的敏感性差異，選擇哈爾濱、北京、重慶、廣州五個城市為代表，以參考文獻[1]中的建筑為模型，利用建筑能耗基因理論的特征溫度法為模擬分析工具，以溫控模式和焓控模式分別逐時模擬該建筑在上述5個背景城市的氣象條件下不同通風換氣次數(shù)（0,1,2,5,10,20次/h）對應的動態(tài)采暖與空調(diào)負荷，統(tǒng)計全年冷熱耗量，深入研究全國不同氣候區(qū)城市的建筑通風的敏感性問題，揭示其規(guī)律性。
3、采暖對通風的敏感性
給出了相同建筑在哈爾濱、北京、重慶、廣州等4個城市的氣象條件下，全年采暖總耗熱量隨通風換氣次數(shù)的變化規(guī)律，圖中每個城市有兩條曲線，分別按溫控模式和焓控模式模擬。（1）隨著通風換氣次數(shù)增加，采暖溫控和焓控的總耗熱量幾乎呈線性增加；（2）對于所有城市，焓控曲線總是在溫控曲線之上；（3）當換氣次數(shù)為0時，同一城市的采暖溫控和焓控的總耗熱量相同（兩條發(fā)散曲線的起點）；不同城市的起點高低反映了氣候條件對全年采暖耗熱量的影響，如哈爾濱是廣州的15倍。（4）對于不同城市，曲線的斜率差異非常大，即采暖耗熱量對通風的敏感性在不同城市存在顯著的差異。
4、空調(diào)對通風的敏感性
給出了相同建筑在哈爾濱、北京、重慶、廣州等4個城市的氣象條件下，全年空調(diào)總耗冷量隨通風換氣次數(shù)的變化規(guī)律，圖中每個城市也有兩條曲線，分別按溫控模式和焓控模式模擬。（1）隨著通風換氣次數(shù)增加，空調(diào)溫控和焓控的總耗冷量幾乎呈線性增加；（2）對于所有城市，焓控曲線總是在溫控曲線之上；（3）當換氣次數(shù)為0時，同一城市的空調(diào)溫控和焓控的總耗冷量相同（兩條發(fā)散曲線的起點相同）；不同城市的起點高低反映了氣候條件對全年空調(diào)耗冷量的影響，如廣州是哈爾濱的8倍。（4）對于不同城市，曲線的斜率差異非常大，即空調(diào)耗冷量對通風的敏感性在不同城市存在顯著的差異。
可以發(fā)現(xiàn)，采暖耗熱量和空調(diào)耗冷量對通風的敏感性在不同氣候條件具有某些耐人尋味的規(guī)律。對于采暖而言，若所在城市氣候越寒冷，采暖耗熱量對通風越敏感；焓控采暖耗熱量與溫控采暖耗熱量的差異越明顯；所在城市氣候越暖和，采暖對通風的敏感性越低。而對于空調(diào)而言，規(guī)律卻是相反的。若所在城市氣候越炎熱，空調(diào)耗冷量對通風越敏感；焓控空調(diào)耗冷量與溫控空調(diào)耗冷量的差異越明顯；所在城市氣候越寒冷，空調(diào)對通風的敏感性越低。
為什么北方居民習慣于門窗緊閉、而長江流域和南方居民習慣于經(jīng)常性的開窗通風？為什么北方居民冬季采暖前曾經(jīng)多用紙糊窗縫、而長江流域和南方空調(diào)時居民對大門虛掩、窗戶半開習以為常？人們在長期生活實踐中積累的經(jīng)驗與養(yǎng)成的習慣，是否蘊含了某些尚未發(fā)現(xiàn)的科學道理？
如果把這些現(xiàn)象提升一個認識層次，似乎可以歸納為：室內(nèi)冷熱環(huán)境對通風的敏感性在南北地區(qū)氣候下存在某種固有的差異--冬季室內(nèi)熱環(huán)境對通風的敏感性遠比夏季強烈得多？或許，正是人們在長期生活實踐中感悟到的這些固有規(guī)律導致了南北居民習慣差異的形成。
但在人工能源調(diào)控室內(nèi)環(huán)境的情況下，室內(nèi)熱環(huán)境對通風的敏感性實質(zhì)上可視為全年采暖空調(diào)冷熱耗量對通風的敏感性。它對建筑能耗高低的影響十分顯著、但又是極易忽視的，是建筑節(jié)能全局認識的盲點。本文重點討論這個問題。
2、通風敏感性的研究方法
建筑室內(nèi)熱環(huán)境、采暖空調(diào)冷熱負荷、建筑能耗三者是密切相關(guān)的，但我們zui為關(guān)注的是建筑能耗對通風的敏感性問題。由于負荷與能耗的關(guān)聯(lián)是設備與系統(tǒng)的性能，而設備系統(tǒng)性能與通風關(guān)系不大，因此弄清負荷對通風的敏感性是關(guān)鍵。但要從宏觀上把握不同氣候條件的城市的建筑能耗對通風的敏感性，局部研究個別時刻或月份是遠遠不夠的，因此須以全年采暖空調(diào)冷熱總耗量作為研究對象。由于通風對采暖、空調(diào)負荷均有顯著的影響，故需分別予以討論。通風的敏感性被定義為全年采暖耗熱量或空調(diào)耗冷量隨通風換氣次數(shù)的平均變化率大?。辞€斜率），斜率越大，表示對通風越敏感。為了尋找各地的敏感性差異，選擇哈爾濱、北京、重慶、廣州五個城市為代表，以參考文獻[1]中的建筑為模型，利用建筑能耗基因理論的特征溫度法為模擬分析工具，以溫控模式和焓控模式分別逐時模擬該建筑在上述5個背景城市的氣象條件下不同通風換氣次數(shù)（0,1,2,5,10,20次/h）對應的動態(tài)采暖與空調(diào)負荷，統(tǒng)計全年冷熱耗量，深入研究全國不同氣候區(qū)城市的建筑通風的敏感性問題，揭示其規(guī)律性。
3、采暖對通風的敏感性
給出了相同建筑在哈爾濱、北京、重慶、廣州等4個城市的氣象條件下，全年采暖總耗熱量隨通風換氣次數(shù)的變化規(guī)律，圖中每個城市有兩條曲線，分別按溫控模式和焓控模式模擬。（1）隨著通風換氣次數(shù)增加，采暖溫控和焓控的總耗熱量幾乎呈線性增加；（2）對于所有城市，焓控曲線總是在溫控曲線之上；（3）當換氣次數(shù)為0時，同一城市的采暖溫控和焓控的總耗熱量相同（兩條發(fā)散曲線的起點）；不同城市的起點高低反映了氣候條件對全年采暖耗熱量的影響，如哈爾濱是廣州的15倍。（4）對于不同城市，曲線的斜率差異非常大，即采暖耗熱量對通風的敏感性在不同城市存在顯著的差異。
4、空調(diào)對通風的敏感性
給出了相同建筑在哈爾濱、北京、重慶、廣州等4個城市的氣象條件下，全年空調(diào)總耗冷量隨通風換氣次數(shù)的變化規(guī)律，圖中每個城市也有兩條曲線，分別按溫控模式和焓控模式模擬。（1）隨著通風換氣次數(shù)增加，空調(diào)溫控和焓控的總耗冷量幾乎呈線性增加；（2）對于所有城市，焓控曲線總是在溫控曲線之上；（3）當換氣次數(shù)為0時，同一城市的空調(diào)溫控和焓控的總耗冷量相同（兩條發(fā)散曲線的起點相同）；不同城市的起點高低反映了氣候條件對全年空調(diào)耗冷量的影響，如廣州是哈爾濱的8倍。（4）對于不同城市，曲線的斜率差異非常大，即空調(diào)耗冷量對通風的敏感性在不同城市存在顯著的差異。
可以發(fā)現(xiàn)，采暖耗熱量和空調(diào)耗冷量對通風的敏感性在不同氣候條件具有某些耐人尋味的規(guī)律。對于采暖而言，若所在城市氣候越寒冷，采暖耗熱量對通風越敏感；焓控采暖耗熱量與溫控采暖耗熱量的差異越明顯；所在城市氣候越暖和，采暖對通風的敏感性越低。而對于空調(diào)而言，規(guī)律卻是相反的。若所在城市氣候越炎熱，空調(diào)耗冷量對通風越敏感；焓控空調(diào)耗冷量與溫控空調(diào)耗冷量的差異越明顯；所在城市氣候越寒冷，空調(diào)對通風的敏感性越低。
