建筑夜间通风降温研究进展

于浩

摘 要：在建筑运行和应用的过程中，夜间通风降温是一个非常重要的内容，在本文当中我们要从夜间通风降温技术的原理作为出发点，对其涉及到的一些相对比较重要的研究领域进行简要的分析和探究，同时对其研究的现状和进展进行简要的阐述。本文主要分析了建筑夜间通风降温研究进展，以供参考和借鉴。

关键词：被动式降温；夜间通风；建筑节能

当前，我国的空调使用率呈每年20%的速度在增长，在夏季，空调的负荷已经占到了所有电力负荷的3-5成，所以在建筑节能的工作中，采取有效的措施不断的减少空调所产生的能耗就成为了一个非常关键的内容，在这样的情况下，采用可再生能源被动式降温技术也成为了建筑行业当前非常关心和关注的内容。在这之中，采用大量夜间的凉风来降低室内空气以及建筑维护结构的温度也成为了一种非常常见的降温方式，这样的降温技术通常也被人们成为夜间通风降温技术。

1 夜间通风降温的原理分析

夜间通风降温和建筑自然通风设计、遮阳设计、蒸发冷却设计等都有着非常相似的地方，它们都属于是建筑被动降温的设计范畴，实际上就是说就是白天将门窗保持在一个紧闭的状态，对通风进行全面的限制，这样就可以十分有效的使得太阳风热的强度也受到了限制作用，防止在这一过程中产生热气流，这样也就水的室内气温上升的幅度得到了控制，这样也就减少了室内存蓄的热量。之后夜间的时候将室内干冷的空气引进到室内，这样也就可以降低室内的空气温度以及相对的湿度，排除由于室内蓄热出现的温度过高的问题。

夜间通风的降温效果和建筑物当中的蓄热体存在着十分密切的关联性，不同级别的蓄热体对于室温的影响是十分显著的，同时其对室内的舒适度也起到了十分积极的作用。

2 夜间通风研究进展

2.1 夜间通风气候潜力

夜间通风气候潜力通常就是指一个地区的气候对于夜间通风被动式降温作用本身的适用性，在表达的过程中，我们可以采用生物气候图。研究人员采用热力指标来对人们舒适性要求进行全方位的评价，从而也就更好的确定了营造舒适环境前提下的建筑设计形式，这样一来也就给出了通风的具体方法，给出了可以达到舒适气候的一个区间，这种方法在发展的过程中得到了非常广泛的应用。

夜间通风潜力还可以通过实验测试的方法来获取，研究人员在对实验结果分析之后发现，在建筑的维护结构保温相对较好，蓄热性能也能达到其要求的前提之下，夜间通风建筑室内温度的最高值和室外温度最高值的差值为室外空气温度日振幅的50%，那也就充分的证明，当建筑达到了以上条件之后，室内温度的最高值也可以达到室外温度的平均数值。

研究人员提出了一种新的预测方式，这种方法被人们叫做CCP法，它通常就是指在完全不用考量建筑参数的条件下，对某一个特定气候条件下，某个时间段的夜间通风潜力进行研究和评价，这样的方法可以非常准确的预测夜间通风气候的潜力。

2.2 通风降温影响因素分析

影响夜间通风降温效果的因素主要可以分成三类，一种是室外气象参数，其中有太阳辐射、室外空气温度湿度、室外的风俗和风向，建筑参数主要有维护结构的热惰性指标，材料和材料层蓄热系数等等。再次是其他的参数，比如通风的时间和夜间通风的通风方式以及通风的方式。

研究人员采用的是综合运用实验和理论推导的方式对夜间通风问题对其进行了全面的分析，实验的结果充分的证明，夜间通风的效果和夜间室内外的温差、有效气流速度和建筑的热容量有着十分密切的联系，还有一些研究人员用专业的软件模拟了以色列4个湿热地区在夏季夜间的具体通风情况，在研究结果中也充分的证明，在这一地区当中，夜间通风的效果和维护结构的蓄热、通风换气次数以及昼夜温差有着十分密切的关联。

2.3 间通风与蓄热

为了降低室内空气温度和负荷峰值并将最大负荷出现的时间后移，可以采用建筑外部和内部的蓄热体来达到这个目的。研究人员在佛罗里达州Jacksonville地区的一栋办公建筑中验证了蓄热体的作用。蓄热的目标是在夜间和周末为建筑预冷以降低白天的空调负荷。白天的蓄热能力被考虑在负荷计算方法当中。结果显示，这种方式可减少约18%的制冷能耗。

对于设计者而言，实验数据可以提供有效的证明，但是对于实际的设计过程而言，可能更需要一些容易使用的设计工具。目前，考虑建筑蓄热对室内环境影响的工具比较多，有些比较复杂，需要具备较高的专业素养才能够完成，但也有一些简单的设计工具，它们对于在建筑设计初期进行蓄热性能的评价有很好的作用。BRE方法，考虑蓄热体的作用引入了蓄热作用系数MEC研发了一种用于计算夏季室内峰值温度的方法。该方法引入了穿透系数（admittancefactor）这个概念，制作了一系列的表格供使用者填写，适用于办公建筑的计算。研究人员编制了一套简单的用于模拟热压夜间通风的计算程序。该计算程序引入了一个新的参数，称为材料的热扩散率TE（thermaleffusivity）。该参数表示了当一个表面受到热流作用时，材料表面的反应。通过对一个夜间通风单开口建筑的实验研究，验证了模型的准确性。

ASHRAE采用了一种简化的设计方法来考虑这个问题。这种设计方法需要设计者手算一些方程，蓄热的作用通过一系列的参数体现出来。这些参数包括冷负荷温差和冷负荷系数等。

2.4 夜间通风与通风换气量

夜间通风可以采取自然通风、机械通风或混合通风的方式。大部分的夜间通风采用第一种方式或第三种方式。无论是采用这两种方式中的哪一种，一个非常关键的环节就是要确定房间的通风换气量。房间通风的动力可能是风压、热压、机械动力产生的压头或者是它们的组合，这使房间通风量的确定成了比较复杂的问题。众多的学者都对这个问题进行了探讨。研究人员引入了阻力模型用于分析自然通风建筑流动的网络，目前很多研究都基于这种阻力模型。研究人员对通风、渗透和内部空气交换以及流体经过窗口的模型进行了归纳总结。在自然通风的网络模型中，开口的流量系数通常是不容易获得的。基于阻力模型的多区域网络模型经过近20年的发展，目前不同国家的学者已开发了多种此类软件，比较著名的有COMIS，CONTAM系列，BREEZE， Nat Vent， PASSPORT Plus， AIOLOS等。除了宏观的气流组织，一些微观的气流分布也需要考虑，这可以借助CFD模拟或测试的方法来获得。

结束语

夜间通风在长期的研究当中充分的证明其是一个十分科学有效的降温方式，但是，在我国建筑发展的过程中，对这种降温方式主动利用的程度还不是很高。对于商业和办公用途的建筑来说，这种技术的应用是具备良好条件的，如果我们可以科学的应用室外的气候，引入夜间通风降温技术，将会十分明显的减少空调机所产生的能耗，这样也就使得室内的舒适度能够得到十分显著的提高。■

参考文献

[1]王昭俊，孙晓利，赵加宁，刘京.利用夜间通风改善办公建筑热环境的实验研究[J].哈尔滨工业大学学报，2006（12）.

[2]殷维，覃小玲，彭建国，张国强.夜间通风与建筑蓄热的非线性耦合[J].建筑热能通风空调，2006（3）.