夏熱冬冷地區(qū)建筑蓄熱與自然通風(fēng)耦合研究.pdf

1、近年來，隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)化進(jìn)程加快，我國的能源消耗也快速增加，節(jié)能成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，作為建筑節(jié)能方法之一的自然通風(fēng)及夜間通風(fēng)技術(shù)也愈發(fā)受到重視。合理的利用自然通風(fēng)能充分利用自然資源，改善室內(nèi)熱環(huán)境，提高空氣品質(zhì)和熱舒適性。不同的建筑蓄熱性能不僅會(huì)造成室內(nèi)溫度的不同，同時(shí)也影響自然通風(fēng)效果，因此對(duì)建筑蓄熱與自然通風(fēng)耦合研究有助于人們更好地利用自然通風(fēng)技術(shù)，達(dá)到節(jié)能目的。針對(duì)我國夏熱冬冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)，本文利用數(shù)值建模計(jì)算和軟件模擬方法并

2、分析了建筑蓄熱與自然通風(fēng)的耦合關(guān)系。
　　首先，詳細(xì)闡述了自然通風(fēng)作用機(jī)理及通風(fēng)量計(jì)算公式，并列舉了強(qiáng)化自然通風(fēng)技術(shù)手段，包括穿堂風(fēng)、中庭拔風(fēng)及通風(fēng)帽等。建筑蓄熱體可按不同方式進(jìn)行分類，其性能影響參數(shù)包括蓄熱材料的熱物性參數(shù)、蓄熱體位置及氣象參數(shù)，其中熱物性參數(shù)包括密度、導(dǎo)熱系數(shù)及比熱容等。延遲時(shí)間和衰減系數(shù)能提供詳細(xì)的室內(nèi)溫度波動(dòng)數(shù)據(jù)，因此采用它們作為建筑蓄熱特性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
　　其次，采用數(shù)值建模計(jì)算方法建立簡(jiǎn)單的熱壓驅(qū)

3、動(dòng)自然通風(fēng)房間熱環(huán)境預(yù)測(cè)模型，該模型耦合了圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱模型和單開口熱壓通風(fēng)模型，分析了不同太陽輻射強(qiáng)度作用工況下的外墻熱物性參數(shù)、內(nèi)蓄熱體參數(shù)、開口尺寸及室內(nèi)熱源強(qiáng)度對(duì)室內(nèi)溫度、內(nèi)壁面溫度及通風(fēng)量的影響。結(jié)果表明改變參數(shù)后室內(nèi)及外墻內(nèi)壁面溫度波動(dòng)及通風(fēng)量的變化規(guī)律都相似。具體來說，當(dāng)改變外墻熱物性參數(shù)時(shí)，增大體積熱容時(shí)，兩種工況下室內(nèi)溫度的延遲時(shí)間先增大后減小，衰減系數(shù)減小。內(nèi)壁溫度的延遲時(shí)間增大，其衰減系數(shù)逐漸變小。增大導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)，兩

4、種工況下室內(nèi)及外墻內(nèi)壁面溫度的延遲時(shí)間先變大后減小，衰減系數(shù)先減小后變大。延遲時(shí)間和衰減系數(shù)均出現(xiàn)拐點(diǎn)，在各自該拐點(diǎn)處，延遲時(shí)間最大，衰減系數(shù)最小;當(dāng)增大室內(nèi)熱源強(qiáng)度室內(nèi)溫度延遲時(shí)間隨室內(nèi)熱源強(qiáng)度的變大先變大后減小，衰減系數(shù)逐漸變大。外墻內(nèi)壁面溫度的延遲時(shí)間隨室內(nèi)熱源強(qiáng)度的變大而減小，衰減系數(shù)變大。同時(shí)隨著熱源強(qiáng)度增大，室內(nèi)平均溫度及通風(fēng)量也相應(yīng)的增大。當(dāng)改變開口尺寸時(shí)，兩種工況下室內(nèi)及外墻內(nèi)壁面溫度的延遲時(shí)間隨開口寬度的增大而變小，衰

5、減系數(shù)增大，室內(nèi)平均溫度隨寬度的增大而變小，室內(nèi)平均通風(fēng)量變大。開口高度的影響規(guī)律與開口寬度相同;當(dāng)改變內(nèi)蓄熱體物性參數(shù)時(shí)，隨著導(dǎo)熱系數(shù)變大，室內(nèi)及外墻內(nèi)壁面溫度波動(dòng)變化不大。隨著體積熱容變大，室內(nèi)及外墻內(nèi)壁溫度的延遲時(shí)間逐漸變大，衰減系數(shù)逐漸變小。針對(duì)某一特定房間分析采用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)技術(shù)降溫滿足室內(nèi)人員熱舒適性情況，并計(jì)算得到最熱月采用自然通風(fēng)滿足條件的室外平均溫度區(qū)間范圍和天數(shù)要大于機(jī)械通風(fēng)。
　　最后，針對(duì)貴陽地區(qū)某一

6、實(shí)際建筑物提出了自然通風(fēng)設(shè)計(jì)方案，并利用建筑能耗模擬分析軟件EnergyPlus中COMIS模塊對(duì)夏熱冬冷地區(qū)貴陽、長(zhǎng)沙、成都及南京四個(gè)城市的同一建筑夏季全天逐時(shí)的自然通風(fēng)量和室內(nèi)溫度進(jìn)行模擬，結(jié)果顯示:四個(gè)城市的全天平均自然通風(fēng)量由大到小的順序依次是成都、貴陽、長(zhǎng)沙及南京。自然通風(fēng)量受到室外氣象參數(shù)的影響，風(fēng)速和室內(nèi)外溫差成為其作用的關(guān)鍵因素，經(jīng)計(jì)算自然風(fēng)從下部進(jìn)入上部至屋頂排出，建筑室內(nèi)溫度受到朝向和高度影響。根據(jù)自然通風(fēng)環(huán)境熱舒適