可变通风对住宅建筑热环境的影响

1、可变通风对住宅建筑热环境的影响 摘要本文通过利用模拟分析软件 DeST从, 通风量的大小和通风量变化的 规律的角度 ,模拟分析了通风对住宅类建筑的影响 .文中提出了由于开 关门窗引起的通风控制规律 ,模拟分析了不同楼层以及不同通风范围的 对建筑物室内热环境的影响。关键词：可变通风住宅 DeST一、前言在 住宅建筑各种被动式的设计方法中，利用自然通风的办法来改善室内 的热环境是最常见也是最有效的一种方法；这主要是因为以下几个原 因： 1利用室内外的通风可以大大减少空调的使用，一方面可以减少能源 的消耗、降低污染，另一方面也有利于居住者的生理和心理健康。 2与其它相对复杂的、昂贵的生态技术相比，自

2、然通风普遍使用的一 向比较成熟的而且廉价的技术措施。二、目前通风模拟的问题目前在 对住宅建筑能耗的模拟计算中， 室内外的通风量普遍为一个给定的值， 例如在夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准对建筑物进行模拟分 析时指出： 住宅建筑的层高为 2.5m 以上，按人均居住面积 15m2 计算，1 小时换 气 1 次，人均占有新风 37.5m2。接近二级客房的水平。 该标准对于通风的定义时，与实际住宅类的情况并不相符，主要问题 存在于以下两个方面： 1小区规划、单体建筑朝向以及户型的设计都会对实际住宅通风量的 大小造成很大的影响。而这种差异将对建筑的热环境和能耗造成很大 的影响。这部分工作应以小区风场的

3、CFD模拟为基础，计算得出不同 住宅建筑在关闭门窗情况下的最小通风换气量和开门窗情况下的最大 通风换气能力。2实际住宅中各时刻的通风量也会受住户干预而在不断变化，而且这 个通风量的变化也会对住宅建筑的热环境和能耗会有较大影响；三、 室内外通风变化规律一方面室内外通风量由门窗的开窗和关闭状况、 室外风速风向以及建筑的设计的形式所决定，设计师可以通过合理的 设计，保持良好的通风；另一方面而住宅的住房则可以通过开启和关 闭门窗来调节室内外的通风换气量。根据人在生活中开关门窗调节通 风量的简单习惯，设室内人员热舒适的室温区域为 16 29，则此时 由于用户开关门窗引起的通风量变化规律如下： 如果按照最

4、小风量通风时，室内温度在 1629之间时，按照最小风 量通风；如果按照最小风量通风时，室内温度低于 16时，且室外气温高于当 前室内温度，则增大通风量至最大通风量； 如果按照最小风量通风时，室内温度高于 29时，且室外气温低于当 前室内温度，则增大通风量至最大通风量； 在使用空调和供暖时，通风量变化的控制规则与计算自然室温有所不 同，通风量变化控制的规则设定如下： 如果按照最小风量通风时，室内温度在 1629之间时，按照最小风 量通风，室内不开启空调；按照最小风量通风时，室内温度低于 16时，且室外气温高于当前室 内温度，则增大通风量至 1629 度，不开启空调；如果达不到，则通 风仍然为最小

5、，且室内开启空调； 按照最小风量通风时，室内温度高于 29 度，且室外气温低于当前室内 温度，则增大通风量至 1629 度，不开启空调；如果达不到，则通风 仍然为最小，且室内开启空调； 根据这个思路，为了更加深入地探讨通风的大小和通风的变化对住宅 类建筑的室内热环境影响，以下利用建筑热环境模拟分析软件包 DeST2.0，对位于武汉地区的一住宅类建筑的室内热环境进行全年模拟 和分析，比较和分析通风量的大小和通风的变化对该住宅建筑的自然 室温和耗冷热量的影响。四、建筑模型本模型建筑地处湖北省武汉市 （纬度： 30.6），室外气象计算参数采用了武汉地区典型气象年的室外 气象参数。室内热参数参照夏热冬

6、冷地区居住建筑节能设计标准 中室内的热扰变化。灯光得热：室内灯光得热按照每平方米每天 0.0141kWh 计算。室内其它得热平均强度：室内其它得热平均强度按 照 4.3W/m2 计算。建筑外形及平面如图所示： a-1建筑平面图 b-1 建筑轴视图 建筑共分为四层，首层架空；首层层高 5.5米，其余各层层高为 3 米； 一梯两户，每户面积均为 114.5 平方米。围护结构的热物理参数见表 4-1：表 4-1 围护结构的热物性参数表 材料厚度（ mm） 导热系数 （W/mK） 蓄热系数 （W/m2K） 热阻 （m2K/W） 热惰性指标 （无量纲）外墙 陶粒混凝土 20 0.32 4.2 0.67

7、2.81 内墙（分户墙） 加气混凝土 200 0.355.20.623.20窗 双层中空平面玻璃 5+6（空气）+50.76 楼板 钢筋混凝土1501.6315.70.142.21 屋顶 合成高分子防水卷材 0.475.80.613.52 夏季室内空调设计温度为 26， 80%；冬季室内供暖设计温度为 18， 30%；夏季室内舒适温度上限为 29；夏季室内舒适温度下限为 16；五、 室内外通风对建筑物自然室温的影响对比的计算工况如下：全年固定为 1 次/h 的室内外换气，称为方案 A，可变通负换气范围为 12 次/h ，称为方案 B；可变通风换气范围为 13 次/h ，称为方案 C；可 变通风

8、换气范围为 14 次/h ，称为方案 D；全年固定为 4 次/h 室内我 换气，称为方案 E； 以下从二到四层各取一户，取各种工况的自然室温进行比较。图 5-1 二层房间自然室温出现小时数统计图图 5-2 三层房间自然室温出现小时数统计图图 5-3 四层房间自然室温出现小时数统计图图 5-4 全楼室温在 16 29范围内小时数比例统计图通过以上的比较 可以看到： 1图 5-4 为全楼各房间温度处于舒适小时数的累计，其中 方案 A 可以只能保证整栋住宅在全年的 38%的时间室内环境的舒适， 而方案 D 可以使全楼 45%的时间处于舒适区。由此可以看出，在增大 通风范围之后，室内温度处于舒适区域（ 16 29）的时间会大大增 加。2改变通风范围后小于 16的小时数变化不大， 这主要是由于该建筑 围护的热容较小，建筑围护对室外气温的延迟效应较小，且室内有一 定的发热量，因而冬季室内温度一般高于室外的气温，因而在冬季很 少有机会可以利用室外通风来提高室内温度。3大于 29的小时数随通风范围的增大而大量减少， 这主要是因为大 多数时间室内温度高于室外气温，则增加室内外通风将有利于室内的 降温，从而增大通风能力可大大减少室温大于 29的小时数。 4全年固定大通风方案 E虽然可以减少室温高于 29的小时数， 但同 时也会导致室内温度低于 16的小时数大大增加，