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。
　　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：
　　如果按照最小风量通风时，室内温度在16～29℃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16～29℃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16～29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;
　　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16～29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：





　　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

　
　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1～2次/h，称为方案B;可变通风换气范围为1～3次/h，称为方案C;可变通风换气范围为1～4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