建筑全年冷熱耗量對(duì)通風(fēng)的敏感性
點(diǎn)擊次數(shù)：3260 更新時(shí)間：2012-05-25
1、問(wèn)題的提出
為什么北方居民習(xí)慣于門(mén)窗緊閉、而長(zhǎng)江流域和南方居民習(xí)慣于經(jīng)常性的開(kāi)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(zhǎng)江流域和南方空調(diào)時(shí)居民對(duì)大門(mén)虛掩、窗戶(hù)半開(kāi)習(xí)以為常？人們?cè)陂L(zhǎng)期生活實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)與養(yǎng)成的習(xí)慣，是否蘊(yùn)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(gè)認(rèn)識(shí)層次，似乎可以歸納為：室內(nèi)冷熱環(huán)境對(duì)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(duì)通風(fēng)的敏感性遠(yuǎn)比夏季強(qiáng)烈得多？或許，正是人們?cè)陂L(zhǎng)期生活實(shí)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(duì)通風(fēng)的敏感性實(shí)質(zhì)上可視為全年采暖空調(diào)冷熱耗量對(duì)通風(fēng)的敏感性。它對(duì)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(shí)的盲點(diǎn)。本文重點(diǎn)討論這個(gè)問(wèn)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(duì)通風(fēng)的敏感性問(wèn)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(duì)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(duì)通風(fēng)的敏感性，局部研究個(gè)別時(shí)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(duì)象。由于通風(fēng)對(duì)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)的平均變化率大小（即曲線(xiàn)斜率），斜率越大，表示對(duì)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(gè)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(shí)模擬該建筑在上述5個(gè)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(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)采暖與空調(diào)負(fù)荷，統(tǒng)計(jì)全年冷熱耗量，深入研究全國(guó)不同氣候區(qū)城市的建筑通風(fēng)的敏感性問(wèn)題，揭示其規(guī)律性。
3、采暖對(duì)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(gè)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(gè)城市有兩條曲線(xiàn)，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(xiàn)性增加；（2）對(duì)于所有城市，焓控曲線(xiàn)總是在溫控曲線(xiàn)之上；（3）當(dāng)換氣次數(shù)為0時(shí)，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(xiàn)的起點(diǎn)）；不同城市的起點(diǎn)高低反映了氣候條件對(duì)全年采暖耗熱量的影響，如哈爾濱是廣州的15倍。（4）對(duì)于不同城市，曲線(xiàn)的斜率差異非常大，即采暖耗熱量對(duì)通風(fēng)的敏感性在不同城市存在顯著的差異。
4、空調(diào)對(duì)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(gè)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(gè)城市也有兩條曲線(xiàn)，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(xiàn)性增加；（2）對(duì)于所有城市，焓控曲線(xiàn)總是在溫控曲線(xiàn)之上；（3）當(dāng)換氣次數(shù)為0時(shí)，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(xiàn)的起點(diǎn)相同）；不同城市的起點(diǎn)高低反映了氣候條件對(duì)全年空調(diào)耗冷量的影響，如廣州是哈爾濱的8倍。（4）對(duì)于不同城市，曲線(xiàn)的斜率差異非常大，即空調(diào)耗冷量對(duì)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(duì)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(duì)于采暖而言，若所在城市氣候越寒冷，采暖耗熱量對(duì)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(duì)通風(fēng)的敏感性越低。而對(duì)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(duì)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(duì)通風(fēng)的敏感性越低。
為什么北方居民習(xí)慣于門(mén)窗緊閉、而長(zhǎng)江流域和南方居民習(xí)慣于經(jīng)常性的開(kāi)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(zhǎng)江流域和南方空調(diào)時(shí)居民對(duì)大門(mén)虛掩、窗戶(hù)半開(kāi)習(xí)以為常？人們?cè)陂L(zhǎng)期生活實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)與養(yǎng)成的習(xí)慣，是否蘊(yùn)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(gè)認(rèn)識(shí)層次，似乎可以歸納為：室內(nèi)冷熱環(huán)境對(duì)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(duì)通風(fēng)的敏感性遠(yuǎn)比夏季強(qiáng)烈得多？或許，正是人們?cè)陂L(zhǎng)期生活實(shí)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(duì)通風(fēng)的敏感性實(shí)質(zhì)上可視為全年采暖空調(diào)冷熱耗量對(duì)通風(fēng)的敏感性。它對(duì)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(shí)的盲點(diǎn)。本文重點(diǎn)討論這個(gè)問(wèn)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(duì)通風(fēng)的敏感性問(wèn)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(duì)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(duì)通風(fēng)的敏感性，局部研究個(gè)別時(shí)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(duì)象。由于通風(fēng)對(duì)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)的平均變化率大小（即曲線(xiàn)斜率），斜率越大，表示對(duì)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(gè)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(shí)模擬該建筑在上述5個(gè)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(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)采暖與空調(diào)負(fù)荷，統(tǒng)計(jì)全年冷熱耗量，深入研究全國(guó)不同氣候區(qū)城市的建筑通風(fēng)的敏感性問(wèn)題，揭示其規(guī)律性。
3、采暖對(duì)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(gè)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(gè)城市有兩條曲線(xiàn)，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(xiàn)性增加；（2）對(duì)于所有城市，焓控曲線(xiàn)總是在溫控曲線(xiàn)之上；（3）當(dāng)換氣次數(shù)為0時(shí)，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(xiàn)的起點(diǎn)）；不同城市的起點(diǎn)高低反映了氣候條件對(duì)全年采暖耗熱量的影響，如哈爾濱是廣州的15倍。（4）對(duì)于不同城市，曲線(xiàn)的斜率差異非常大，即采暖耗熱量對(duì)通風(fēng)的敏感性在不同城市存在顯著的差異。
4、空調(diào)對(duì)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(gè)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(gè)城市也有兩條曲線(xiàn)，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(xiàn)性增加；（2）對(duì)于所有城市，焓控曲線(xiàn)總是在溫控曲線(xiàn)之上；（3）當(dāng)換氣次數(shù)為0時(shí)，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(xiàn)的起點(diǎn)相同）；不同城市的起點(diǎn)高低反映了氣候條件對(duì)全年空調(diào)耗冷量的影響，如廣州是哈爾濱的8倍。（4）對(duì)于不同城市，曲線(xiàn)的斜率差異非常大，即空調(diào)耗冷量對(duì)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(duì)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(duì)于采暖而言，若所在城市氣候越寒冷，采暖耗熱量對(duì)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(duì)通風(fēng)的敏感性越低。而對(duì)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(duì)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(duì)通風(fēng)的敏感性越低。
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