办公楼夜间通风方式下室内热环境及节能

办公楼夜间通风方式下室内热环境及节能分析摘要：北京地区一天中早晚温差较大，在夏季合理利用室外较低温度的新鲜空气进行夜间通风，不仅可以改善室内空气品质，还能有效降低制冷机组能耗。本文采用热平衡负荷计算软件HTB2并结合气候参数，模拟了北京地区某办公楼采用夜间通风，室内热环境和冷负荷变化情况，分析了夜间通风对室内温湿度、制冷机组冷负荷的影响以及节能效率。关键字：夜间通风冷负荷模拟节能1.引言由于常规能源储存有限而能耗与日俱增，以及空调设备使用而带来的CFC物质破坏大气的臭氧层等全球环境保护问题，使得建筑节能已成为暖通空调(HVAC)专业技术人员所研究的热点课题之一。充分利用自然能源和清洁能源，可以大大改善室内空气品质，同时达到降低建筑能耗的目的。在没有环境噪声干扰的条件下，最大限度的利用自然通风就是节能的有效措施之一[1]。自然通风可以在过渡季节提供新鲜的空气和进行室内降温，也可以在空调供冷季节利用夜间通风，降低围护结构和家具的蓄热量，减少第二天空调开机时的启动负荷，夜间通风特别适合商务办公楼，因为这些建筑夜间不使用。实验表明，充分的夜间通风可使白天室温降低2~4℃[2]。

张图稼2痰刚标准层平面图自然通风主要形式有穿越式通风和单侧式局部通风，见图1。前者通风方式下，室外的空气从房间的一侧的窗户进入，另一侧的窗户流出，主要是靠进出两个窗户间的风压差来促使空气流动，通风效果比单侧式通风强。单侧式通风主要是靠房间内空气密度差所产生的浮升力和微小风压，空气的进出都通过同一扇窗户，故通风驱动力较小，且变化比较大。办公室等商务建筑的自然通风形式大多为后者。合理地布置建筑朝向、间距和布局，结合考虑围护结构开窗方式和大小，可以有效地组织建筑物内的空气流动，排除室内余热，达到降低建筑能耗的作用。根据实验研究表明[3]，在开窗率为30%，窗户为平推式，开口率为50%的条件下,穿越式方式下通风率高达79.6ACH，而单侧通风方式通风率也可达20ACH。本文分析了北京地区的某办公楼夏季采用夜间通风后，室内温度以及冷负荷的变化情况，探讨夜间通风对室内热环境的影响。冷负荷模拟采用HTB2软件，该软件[4][5]就是基于热平衡法的能耗模拟的软件之一，它是由英国Cardiff大学Welsh建筑学院，对多栋建筑热环境实验和模拟研究的基础上开发出来的，是建筑能耗研究的有效工具之一。2.模拟建筑特性所研究的建筑标准层平面图见图2，空调面积为399.4m2，南北朝向，建筑围护结构见表1。空调工况设计温度26℃，相对湿度50~60%，室内照明设计负荷为30w/m2，办公设备及其它电器发热量为25w/m2，人员密度为0.2per/m2，新风量取为7.5per。空调运行时间为8:00~19:00，夜间通风时间为19:00~7:00，且室外干球温度低于室内温度时。表1建筑围护结构悔朝向鲜北阵南修东垦西律面积节墙揉19.4m犹2掠28.9m纯2歇23.5m货2守14.4m火2型窗劳7.2m贡2弓73.5m羞2圾62.9m丧2录40.0m昂2溜围护结构概墙居20mm殿花岗石贴摇面刃+弓240mm棵砖牺墙寨+辰30mm拳空气可层芦+招45mm触石膏并板渐+核30mm书保温板拉窗负6mm叶厚普通玻璃返通风率监夜间通风欺为捏20AC染H僻，制冷时趣为吵0.2AC蜡H州，渗透率主为邮0.1ACH3.结果分析从图3北京六月中旬连续2天的室外干球温度变化来看，除了第一天13~17点室外干球温度高于26℃外，其他时间都低于或接近26℃，从气象参数来看，非常适合夜间通风。图中还给出了无制冷时（如周末），全天采用自然通风和无自然通风时室内干球温度变化情况。从图中可以看出，采用自然通风后，在没有机械制冷的条件下，可以大大排出室内余热，降低室温，温度降幅在1.5℃（18时）~6℃（0时）之间，将尖峰时刻室内温度降低约2.5℃。图3自然通风对温度影响图4自然通风对湿度影响从图4相对湿度变化可以看出，采用自然通风后，室内相对湿度受室外影响较大。如第一天清晨10以前，室外相对湿度在70%以上，故自然通风后室内相对湿度在65%以上，而无自然通风时，全天室内相对湿度适中，保持在40%-60%间。所以对于室内湿度有一定要求的房间，采用自然通风时要谨慎室外湿度所带来的不利影响。图5夜间通风对温度影响图6夜间通风对湿度影响从图5可以看出，在白天制冷的条件下，采用夜间通风后，也可以明显降低室内温度，在21:00~7:00时，室温降低0.3℃（21时）~3.4℃（0时）。8时，制冷机组开机前，采用夜间通风时，室温降低约1.2~2.1℃。图6是白天制冷，夜间通风条件下，室内相对湿度变化情况。可以看出，采用夜间通风时，由于没有额外的湿度处理，受室外高湿度新鲜空气的影响，使得夜间室内相对湿度较高，在60%以上；而不采用夜间通风时，室内相对湿度在50%-60%之间，湿度满足设计要求。图7夜间通风对冷负荷影响图8采用夜间通风节能效率图7是有无夜间通风条件时，总的冷负荷变化情况。从图中的比较可以看出，采用夜间通风后，可以推迟制冷机组的启动时间或降低启动负荷，如第一天8时，无夜间通风时，启动冷负荷为3.8Kw，而采用夜间通风后，由于室温较低，为21.9℃，将制冷机组的启动时间推迟到9点。第二天8时，采用夜间通风后，制冷机组启动冷负荷降低5Kw；同时尖峰负荷也有相应的降低，两天的降幅分别是2.6Kw和1.4Kw。怜图亚8吗为采用夜间通灌风后节能的效座率，可以看出吐，采用夜间通歌风后，节能效缝率是非常可观淹的，约纸在挎4域%景以上，特别是鸣启动时刻的节舍能效果非常显愧著，可高小达尝29贼%点以上，甚至推克迟机组启动时汤间。由于第一种天夜间气温比巧室内设计温度喘平均低司6.抓1就℃白，故采用夜间灯通风后，节能猜效率亭在啊11.2落%同以上，而第二孤天，夜间气温症比室内设计温娃度平均低歌2.之7义℃石，夜间通风节跪能效率有所降约低，钻在扇3.9原%旋以上。4.结论基（铲1宫）本文采用热赖平衡负荷计算哗方法，预测夜疤间通风和无夜来间通风两种方懒式下，室内逐托时的温湿度及利负荷变化规律企，分析夜间通尼风对室内热环探境的影响。冠（揉2图）在无机械制遭冷条件下，采帽用自然通风，冒可以有效排除厉室内余热，大撇大降低室内温米度，使尖峰时赵刻室内温度降诚低约占2.蜘5避℃厦。但湿度会受介室外空气湿度蜓的影响，对湿诱度有一定要求挤的房间，要谨注慎室外湿度所神带来的不利影谦响。示（忆3晓）在白天制冷滤夜间通风条件集下，也可以明现显降低室内温窝度，室温降低贞约塘1.2~筹2.坝1玻℃典.舰（双4巾）在白天制冷挥夜间通风条件取下，不仅减小践制冷机组启动域冷负荷，甚至割推迟机组启动仔时间，还可以忙消减尖峰负荷眯，达到有效节颂能的作用。全田天节能效率比到较显著，约荒在讲4竟%侍以上。参考文献伞1.Chal富ermwat同Tanta闲savasd栽i,Jel叔enaSe闷bric,松Qingya恼nChen吉.Natu朋ralve傍ntilat刘ionfo讨rhous祥esin播Thaila塞nd撕.Ener案gyand苏Build餐ing.2忙001,V尿ol33:8蔑15-824妻次2浅.暂龙惟定，潘毅稼群，白斑玮并.替至智能建筑的室帐内生态环迎境谜.纯饱暖通空调等，丑2001V纤ol31迫4奋）也3.M.F咸ordham提.Natu刊ralve计ntilat铜ion.R鸽enewab民leEne悲rgy.2桑00良0王，蔽1电9午：掩17-37昌4.Busc细hRobe禾rtD.帽Method殃ofen汁ergya伙nalysi给s.Fun抵dament捐alsof味Build明ingEn足ergyD珠ynamic谨s.Cam些bridg固e姨：仪Th