建筑全年冷熱耗量對通風的敏感性
點擊次數：3304 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常性的開窗通風？為什么北方居民冬季采暖前曾經多用紙糊窗縫、而長江流域和南方空調時居民對大門虛掩、窗戶半開習以為常？人們在長期生活實踐中積累的經驗與養成的習慣，是否蘊含了某些尚未發現的科學道理？
如果把這些現象提升一個認識層次，似乎可以歸納為：室內冷熱環境對通風的敏感性在南北地區氣候下存在某種固有的差異--冬季室內熱環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律導致了南北居民習慣差異的形成。
但在人工能源調控室內環境的情況下，室內熱環境對通風的敏感性實質上可視為全年采暖空調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
建筑室內熱環境、采暖空調冷熱負荷、建筑能耗三者是密切相關的，但我們zui為關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聯是設備與系統的性能，而設備系統性能與通風關系不大，因此弄清負荷對通風的敏感性是關鍵。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冷熱總耗量作為研究對象。由于通風對采暖、空調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耗冷量隨通風換氣次數的平均變化率大小（即曲線斜率），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（0,1,2,5,10,20次/h）對應的動態采暖與空調負荷，統計全年冷熱耗量，深入研究全國不同氣候區城市的建筑通風的敏感性問題，揭示其規律性。
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的變化規律，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，全年空調總耗冷量隨通風換氣次數的變化規律，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）隨著通風換氣次數增加，空調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）當換氣次數為0時，同一城市的空調溫控和焓控的總耗冷量相同（兩條發散曲線的起點相同）；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。
可以發現，采暖耗熱量和空調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。而對于空調而言，規律卻是相反的。若所在城市氣候越炎熱，空調耗冷量對通風越敏感；焓控空調耗冷量與溫控空調耗冷量的差異越明顯；所在城市氣候越寒冷，空調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常性的開窗通風？為什么北方居民冬季采暖前曾經多用紙糊窗縫、而長江流域和南方空調時居民對大門虛掩、窗戶半開習以為常？人們在長期生活實踐中積累的經驗與養成的習慣，是否蘊含了某些尚未發現的科學道理？
如果把這些現象提升一個認識層次，似乎可以歸納為：室內冷熱環境對通風的敏感性在南北地區氣候下存在某種固有的差異--冬季室內熱環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律導致了南北居民習慣差異的形成。
但在人工能源調控室內環境的情況下，室內熱環境對通風的敏感性實質上可視為全年采暖空調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
建筑室內熱環境、采暖空調冷熱負荷、建筑能耗三者是密切相關的，但我們zui為關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聯是設備與系統的性能，而設備系統性能與通風關系不大，因此弄清負荷對通風的敏感性是關鍵。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冷熱總耗量作為研究對象。由于通風對采暖、空調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耗冷量隨通風換氣次數的平均變化率大小（即曲線斜率），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（0,1,2,5,10,20次/h）對應的動態采暖與空調負荷，統計全年冷熱耗量，深入研究全國不同氣候區城市的建筑通風的敏感性問題，揭示其規律性。
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的變化規律，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，全年空調總耗冷量隨通風換氣次數的變化規律，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）隨著通風換氣次數增加，空調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）當換氣次數為0時，同一城市的空調溫控和焓控的總耗冷量相同（兩條發散曲線的起點相同）；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。
可以發現，采暖耗熱量和空調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。而對于空調而言，規律卻是相反的。若所在城市氣候越炎熱，空調耗冷量對通風越敏感；焓控空調耗冷量與溫控空調耗冷量的差異越明顯；所在城市氣候越寒冷，空調對通風的敏感性越低。
