建筑全年冷熱耗量對通風(fēng)的敏感性
點擊次數(shù):2634 更新時間:2012-05-25
1、問題的提出
為什么北方居民習(xí)慣于門窗緊閉、而長江流域和南方居民習(xí)慣于經(jīng)常性的開窗通風(fēng)?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(xí)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(xí)慣,是否蘊含了某些尚未發(fā)現(xiàn)的科學(xué)道理?
如果把這些現(xiàn)象提升一個認(rèn)識層次,似乎可以歸納為:室內(nèi)冷熱環(huán)境對通風(fēng)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(fēng)的敏感性遠(yuǎn)比夏季強(qiáng)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(dǎo)致了南北居民習(xí)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(fēng)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(fēng)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(rèn)識的盲點。本文重點討論這個問題。
2、通風(fēng)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(fù)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(fēng)的敏感性問題。由于負(fù)荷與能耗的關(guān)聯(lián)是設(shè)備與系統(tǒng)的性能,而設(shè)備系統(tǒng)性能與通風(fēng)關(guān)系不大,因此弄清負(fù)荷對通風(fēng)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(fēng)的敏感性,局部研究個別時刻或月份是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(fēng)對采暖、空調(diào)負(fù)荷均有顯著的影響,故需分別予以討論。通風(fēng)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(fēng)換氣次數(shù)的平均變化率大?。辞€斜率),斜率越大,表示對通風(fēng)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(xiàn)[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(fēng)換氣次數(shù)(0,1,2,5,10,20次/h)對應(yīng)的動態(tài)采暖與空調(diào)負(fù)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(fēng)的敏感性問題,揭示其規(guī)律性。
3、采暖對通風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(dāng)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(fēng)的敏感性在不同城市存在顯著的差異。
4、空調(diào)對通風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(dāng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)的敏感性越低。
為什么北方居民習(xí)慣于門窗緊閉、而長江流域和南方居民習(xí)慣于經(jīng)常性的開窗通風(fēng)?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(xí)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(xí)慣,是否蘊含了某些尚未發(fā)現(xiàn)的科學(xué)道理?
如果把這些現(xiàn)象提升一個認(rèn)識層次,似乎可以歸納為:室內(nèi)冷熱環(huán)境對通風(fēng)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(fēng)的敏感性遠(yuǎn)比夏季強(qiáng)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(dǎo)致了南北居民習(xí)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(fēng)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(fēng)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(rèn)識的盲點。本文重點討論這個問題。
2、通風(fēng)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(fù)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(fēng)的敏感性問題。由于負(fù)荷與能耗的關(guān)聯(lián)是設(shè)備與系統(tǒng)的性能,而設(shè)備系統(tǒng)性能與通風(fēng)關(guān)系不大,因此弄清負(fù)荷對通風(fēng)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(fēng)的敏感性,局部研究個別時刻或月份是遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(fēng)對采暖、空調(diào)負(fù)荷均有顯著的影響,故需分別予以討論。通風(fēng)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(fēng)換氣次數(shù)的平均變化率大?。辞€斜率),斜率越大,表示對通風(fēng)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(xiàn)[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(fēng)換氣次數(shù)(0,1,2,5,10,20次/h)對應(yīng)的動態(tài)采暖與空調(diào)負(fù)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(fēng)的敏感性問題,揭示其規(guī)律性。
3、采暖對通風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(dāng)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(fēng)的敏感性在不同城市存在顯著的差異。
4、空調(diào)對通風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(dāng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)的敏感性越低。