建筑夜間通風降溫研究進展

于浩

摘 要：在建筑運行和應用的過程中，夜間通風降溫是一個非常重要的內容，在本文當中我們要從夜間通風降溫技術的原理作為出發點，對其涉及到的一些相對比較重要的研究領域進行簡要的分析和探究，同時對其研究的現狀和進展進行簡要的闡述。本文主要分析了建筑夜間通風降溫研究進展，以供參考和借鑒。

關鍵詞：被動式降溫；夜間通風；建筑節能

當前，我國的空調使用率呈每年20%的速度在增長，在夏季，空調的負荷已經占到了所有電力負荷的3-5成，所以在建筑節能的工作中，采取有效的措施不斷的減少空調所產生的能耗就成為了一個非常關鍵的內容，在這樣的情況下，采用可再生能源被動式降溫技術也成為了建筑行業當前非常關心和關注的內容。在這之中，采用大量夜間的涼風來降低室內空氣以及建筑維護結構的溫度也成為了一種非常常見的降溫方式，這樣的降溫技術通常也被人們成為夜間通風降溫技術。

1 夜間通風降溫的原理分析

夜間通風降溫和建筑自然通風設計、遮陽設計、蒸發冷卻設計等都有著非常相似的地方，它們都屬于是建筑被動降溫的設計范疇，實際上就是說就是白天將門窗保持在一個緊閉的狀態，對通風進行全面的限制，這樣就可以十分有效的使得太陽風熱的強度也受到了限制作用，防止在這一過程中產生熱氣流，這樣也就水的室內氣溫上升的幅度得到了控制，這樣也就減少了室內存蓄的熱量。之后夜間的時候將室內干冷的空氣引進到室內，這樣也就可以降低室內的空氣溫度以及相對的濕度，排除由于室內蓄熱出現的溫度過高的問題。

夜間通風的降溫效果和建筑物當中的蓄熱體存在著十分密切的關聯性，不同級別的蓄熱體對于室溫的影響是十分顯著的，同時其對室內的舒適度也起到了十分積極的作用。

2 夜間通風研究進展

2.1 夜間通風氣候潛力

夜間通風氣候潛力通常就是指一個地區的氣候對于夜間通風被動式降溫作用本身的適用性，在表達的過程中，我們可以采用生物氣候圖。研究人員采用熱力指標來對人們舒適性要求進行全方位的評價，從而也就更好的確定了營造舒適環境前提下的建筑設計形式，這樣一來也就給出了通風的具體方法，給出了可以達到舒適氣候的一個區間，這種方法在發展的過程中得到了非常廣泛的應用。

夜間通風潛力還可以通過實驗測試的方法來獲取，研究人員在對實驗結果分析之后發現，在建筑的維護結構保溫相對較好，蓄熱性能也能達到其要求的前提之下，夜間通風建筑室內溫度的最高值和室外溫度最高值的差值為室外空氣溫度日振幅的50%，那也就充分的證明，當建筑達到了以上條件之后，室內溫度的最高值也可以達到室外溫度的平均數值。

研究人員提出了一種新的預測方式，這種方法被人們叫做CCP法，它通常就是指在完全不用考量建筑參數的條件下，對某一個特定氣候條件下，某個時間段的夜間通風潛力進行研究和評價，這樣的方法可以非常準確的預測夜間通風氣候的潛力。

2.2 通風降溫影響因素分析

影響夜間通風降溫效果的因素主要可以分成三類，一種是室外氣象參數，其中有太陽輻射、室外空氣溫度濕度、室外的風俗和風向，建筑參數主要有維護結構的熱惰性指標，材料和材料層蓄熱系數等等。再次是其他的參數，比如通風的時間和夜間通風的通風方式以及通風的方式。

研究人員采用的是綜合運用實驗和理論推導的方式對夜間通風問題對其進行了全面的分析，實驗的結果充分的證明，夜間通風的效果和夜間室內外的溫差、有效氣流速度和建筑的熱容量有著十分密切的聯系，還有一些研究人員用專業的軟件模擬了以色列4個濕熱地區在夏季夜間的具體通風情況，在研究結果中也充分的證明，在這一地區當中，夜間通風的效果和維護結構的蓄熱、通風換氣次數以及晝夜溫差有著十分密切的關聯。

2.3 間通風與蓄熱

為了降低室內空氣溫度和負荷峰值并將最大負荷出現的時間后移，可以采用建筑外部和內部的蓄熱體來達到這個目的。研究人員在佛羅里達州Jacksonville地區的一棟辦公建筑中驗證了蓄熱體的作用。蓄熱的目標是在夜間和周末為建筑預冷以降低白天的空調負荷。白天的蓄熱能力被考慮在負荷計算方法當中。結果顯示，這種方式可減少約18%的制冷能耗。

對于設計者而言，實驗數據可以提供有效的證明，但是對于實際的設計過程而言，可能更需要一些容易使用的設計工具。目前，考慮建筑蓄熱對室內環境影響的工具比較多，有些比較復雜，需要具備較高的專業素養才能夠完成，但也有一些簡單的設計工具，它們對于在建筑設計初期進行蓄熱性能的評價有很好的作用。BRE方法，考慮蓄熱體的作用引入了蓄熱作用系數MEC研發了一種用于計算夏季室內峰值溫度的方法。該方法引入了穿透系數（admittancefactor）這個概念，制作了一系列的表格供使用者填寫，適用于辦公建筑的計算。研究人員編制了一套簡單的用于模擬熱壓夜間通風的計算程序。該計算程序引入了一個新的參數，稱為材料的熱擴散率TE（thermaleffusivity）。該參數表示了當一個表面受到熱流作用時，材料表面的反應。通過對一個夜間通風單開口建筑的實驗研究，驗證了模型的準確性。

ASHRAE采用了一種簡化的設計方法來考慮這個問題。這種設計方法需要設計者手算一些方程，蓄熱的作用通過一系列的參數體現出來。這些參數包括冷負荷溫差和冷負荷系數等。

2.4 夜間通風與通風換氣量

夜間通風可以采取自然通風、機械通風或混合通風的方式。大部分的夜間通風采用第一種方式或第三種方式。無論是采用這兩種方式中的哪一種，一個非常關鍵的環節就是要確定房間的通風換氣量。房間通風的動力可能是風壓、熱壓、機械動力產生的壓頭或者是它們的組合，這使房間通風量的確定成了比較復雜的問題。眾多的學者都對這個問題進行了探討。研究人員引入了阻力模型用于分析自然通風建筑流動的網絡，目前很多研究都基于這種阻力模型。研究人員對通風、滲透和內部空氣交換以及流體經過窗口的模型進行了歸納總結。在自然通風的網絡模型中，開口的流量系數通常是不容易獲得的。基于阻力模型的多區域網絡模型經過近20年的發展，目前不同國家的學者已開發了多種此類軟件，比較著名的有COMIS，CONTAM系列，BREEZE， Nat Vent， PASSPORT Plus， AIOLOS等。除了宏觀的氣流組織，一些微觀的氣流分布也需要考慮，這可以借助CFD模擬或測試的方法來獲得。

結束語

夜間通風在長期的研究當中充分的證明其是一個十分科學有效的降溫方式，但是，在我國建筑發展的過程中，對這種降溫方式主動利用的程度還不是很高。對于商業和辦公用途的建筑來說，這種技術的應用是具備良好條件的，如果我們可以科學的應用室外的氣候，引入夜間通風降溫技術，將會十分明顯的減少空調機所產生的能耗，這樣也就使得室內的舒適度能夠得到十分顯著的提高。■

參考文獻

[1]王昭俊，孫曉利，趙加寧，劉京.利用夜間通風改善辦公建筑熱環境的實驗研究[J].哈爾濱工業大學學報，2006（12）.

[2]殷維，覃小玲，彭建國，張國強.夜間通風與建筑蓄熱的非線性耦合[J].建筑熱能通風空調，2006（3）.