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夏季自然通風(fēng)對(duì)農(nóng)宅室內(nèi)熱環(huán)境影響的研究

文檔作者：王媛1 王國(guó)濤2 杜震宇1 文檔來(lái)源： 1．太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 2．山西省經(jīng)濟(jì)與信息化委員會(huì)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年07月02日
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2010年第2期(總第59期)
矽參紅i夏占罕釷
SHANXI ENERGY AND CONSERVATlON 2010年4月
!；能源建設(shè)‘i
夏季自然通風(fēng)對(duì)農(nóng)宅室內(nèi)熱環(huán)境影響的研究
王媛1， 王國(guó)濤2， 杜震宇1
(1．太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西太原030024；2．山西省經(jīng)濟(jì)與信息化委員會(huì)，山西太原030002)
摘要： 以山西省運(yùn)城地區(qū)農(nóng)家住宅為研究對(duì)象，敘述了進(jìn)行室內(nèi)熱環(huán)境參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的過(guò)程．分析了不同自然通風(fēng)方
案對(duì)室內(nèi)能耗、舒適性及人工調(diào)節(jié)便捷性的影響特征，提出了運(yùn)城地區(qū)夏季室內(nèi)自然通風(fēng)的理想調(diào)節(jié)方式。
關(guān)鍵詞：住宅；自然通風(fēng)；熱環(huán)境；舒適性
中圖分類號(hào)：TU831．8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1674—3997一{2010)02—0042—04
InfiHence of Natural Ventilation on Indoor Thermal Environment
of Residential Buildings in Summer
WANG Yuanl， WANG Guo-ta∥，DU Zhen-yul
(1．College of Environmental Science and Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，Shanxi，China；
2．Shanxi Province Economic and Information Commission，Taiyuan 030002，Shanxi，China)
Abstract：Tests the indoor thermal environment parameters in residential buildings in YunCheng areas under different natural
ventilation modes．Analyses and evaluates the test results from the aspects of energy consumption，thermal comfort and artificial
adjusting convenience．0btains the influencing characteristic of outdoor environment parameters On indoor thermal environment
conditions in different artificial adjusting modes．Concludes the ideal adjusting mode of indoor natural ventilation in non—condi—
tioned residential buildings in summer in YunCheng from the aspect of thermal environment．
Key words：residential building；natural；ventilation；thermal environment；thermal comfort
0 引言1 測(cè)試的過(guò)程
進(jìn)入21世紀(jì)，人們愈加追求高品質(zhì)的生活環(huán)境，
空調(diào)的利用在創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境的同時(shí)，也造成了
巨大的能源消耗。此外，空調(diào)對(duì)人們的健康也形成了
一定的威脅，隨著空調(diào)在工作場(chǎng)所和居室的普及，空調(diào)
病(SBS)的發(fā)病率逐年增高。目前，人們?cè)谧非笫孢m生
活環(huán)境的同時(shí)，更重視能源的可持續(xù)利用，更關(guān)注自身
的健康，渴望接近自然。所以，發(fā)展生態(tài)建筑、綠色建
筑已是大勢(shì)所趨。自然通風(fēng)就是利用建筑物內(nèi)外風(fēng)壓
和熱壓的壓差為驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外氣流熱質(zhì)的交換
過(guò)程。其具有控制室內(nèi)污染濃度水平，改善室內(nèi)空氣
質(zhì)量，調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境等功能，且有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)
點(diǎn)[1—3l。
筆者以山西省運(yùn)城地區(qū)三管鎮(zhèn)某農(nóng)宅為研究對(duì)
象，對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境參數(shù)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，以此為基礎(chǔ)尋
求滿足ISO 7730及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境參數(shù)最低要求下的
有效自然通風(fēng)方式。
收稿日期：2010—03—10
第一作者簡(jiǎn)介：王媛，1981年生，女，山西運(yùn)城人，2004年畢業(yè)
于太原理工大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)，在讀碩士研究生。
·42 ·
1．1建筑概況及測(cè)試時(shí)間
被測(cè)試的農(nóng)宅為一磚混且雙面坡屋頂?shù)钠椒浚?
當(dāng)?shù)剞r(nóng)家住宅的典型代表。該農(nóng)宅層高5．50 m，室內(nèi)
外高差0．30 m。外墻厚為0．24 m，內(nèi)墻厚為0．12 nl。
門窗戶為木門窗。其平面結(jié)構(gòu)見圖1。該農(nóng)宅四周均
有其他住戶。由于受周圍建筑布局的導(dǎo)流作用，除了
特殊氣候條件外，風(fēng)向及風(fēng)速常年比較穩(wěn)定。試驗(yàn)是
對(duì)住宅的室內(nèi)外熱環(huán)境參數(shù)進(jìn)行為期1周(2009—08—
15—2009—08．21)的測(cè)試。測(cè)試的房間內(nèi)沒(méi)有空調(diào)設(shè)
施。由于被測(cè)試地區(qū)夏季常年溫度較高，日夜溫差也
不大，每天的通風(fēng)測(cè)試時(shí)間段為全天24 h不間斷測(cè)試。
圖1模型建筑物平面圖
1．2測(cè)試的內(nèi)容
主要測(cè)試臥室在自然通風(fēng)情況下所產(chǎn)生的溫度
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2010年第2期王嬡，等：夏季自然通風(fēng)對(duì)農(nóng)宅室內(nèi)熱環(huán)境影響的研究2010年4月
場(chǎng)、濕度場(chǎng)、速度場(chǎng)，分析室外溫度和濕度逐時(shí)變化下
的室內(nèi)熱環(huán)境變化的狀況。測(cè)試室內(nèi)外空氣的溫度，
濕度，風(fēng)速，C02的濃度。
1．3系統(tǒng)檢測(cè)點(diǎn)的布置測(cè)
在臥室的0．10 m，0．50 m，1．50 m，2．40 m的不同
高度處，布置了DSl8820數(shù)字化溫度探頭。臥室內(nèi)布
置了測(cè)點(diǎn)47個(gè)，其中，0．10 m處5個(gè)，0．50 m處8個(gè)，
1．50 m處19，2．40 m處15個(gè)。另外，在室外布置了3
個(gè)；室內(nèi)窗戶處6個(gè)；門處不同高度5個(gè)?？偣?1個(gè)數(shù)
字化溫度測(cè)點(diǎn)。
布置了LTM8803一COz數(shù)字化c02傳感器2個(gè)，其
中，室內(nèi)1個(gè)，室外1個(gè)，均在高度為1．50 ITI處。
布置了LTM8901數(shù)字化溫濕度一體化探頭4個(gè)，
其中，室外每個(gè)窗口處各1個(gè)(共2個(gè))，室內(nèi)2個(gè)。
1．4數(shù)據(jù)采集規(guī)則
對(duì)溫度、濕度、C02濃度數(shù)據(jù)，設(shè)定每3 min由計(jì)算
機(jī)自動(dòng)采集、記錄1次數(shù)據(jù)。風(fēng)速由人工測(cè)試，每l h
測(cè)量并讀取數(shù)據(jù)。每次測(cè)試時(shí)對(duì)風(fēng)速數(shù)據(jù)讀2次求均
值，作為該次測(cè)量的結(jié)果。對(duì)微風(fēng)的測(cè)試由于受外界
環(huán)境條件的影響較大，盡量在周圍氣流處于穩(wěn)態(tài)情況
下再讀數(shù)。
1．5測(cè)試方案
根據(jù)住宅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及人們的作息習(xí)慣，設(shè)計(jì)了7
種試驗(yàn)方案。各方案的測(cè)試時(shí)間段均為0：00時(shí)至
24：00時(shí)，共計(jì)24 h，從8月15日開始至21日結(jié)束，連
續(xù)不間斷地進(jìn)行測(cè)試。自然通風(fēng)的控制方式見表1。
表1 自然通風(fēng)控制方式
日期不同時(shí)段的控制方式
15日00：00—14：00 14：OO一19：00 19：oo一22：00 22 zOO一24：00
關(guān)南窗、開
第一天開門、開窗開門、開窗開門、關(guān)窗
北窗、開門
16日00：00—8：30 8：30—15：30 15：30—16：30 16：30一24：00
第二天開門、關(guān)窗開門、開窗關(guān)門、關(guān)窗關(guān)門、開窗
17日00：00—24：00
第三天全天關(guān)門、開窗
18日00：OO—lO：00 10：00一17：00 17：00—24：00
關(guān)門、拉南窗開南窗、關(guān)
第四天關(guān)門、開窗
簾、開北窗北窗、關(guān)門
19日00：00—9：00 9：00—12：00 12：00—17：00 17：00—24：00
開南窗、關(guān)開門、開關(guān)南窗、開關(guān)南窗、關(guān)
第五天
北窗、關(guān)門南、北窗北窗、關(guān)門北窗、關(guān)門
20日00 zOO一6：00 6：oo～24：00
關(guān)南窗、關(guān)開南窗、開
第六天
北窗、關(guān)門北窗、關(guān)門
21日00：00—6：00 6：00一24：00
開南窗、開關(guān)南窗、關(guān)
第七天
北窗、關(guān)門北窗、開門
2測(cè)試結(jié)果及分析
2．1測(cè)試結(jié)果分析
圖2、圖3、圖4分別為8月15日至21日全天整點(diǎn)
時(shí)刻的室外溫度、室外濕度和室外CO，濃度的變化曲
線圖。C02濃度和濕度的測(cè)試是該研究的主要關(guān)注內(nèi)
容之一，其濃度的變化趨勢(shì)在一定程度上代表著室內(nèi)
空氣質(zhì)量的變化趨勢(shì)。但由于筆者側(cè)重點(diǎn)在于從溫度
的角度研究不同人工調(diào)節(jié)方式下室外溫度參數(shù)對(duì)室內(nèi)
熱環(huán)境狀況的影響規(guī)律，所以，對(duì)C02濃度和濕度的測(cè)
試結(jié)果及分析將另文討論。
從監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)中得出：室外最高溫度為36．5℃，
最低溫度為19．4℃；室外最高濕度為79％，最低濕度
為42％；室外最高C02濃度為9×10一，最低C02濃度
為8×10一。
從圖2、圖3、圖4中得出，室外最高溫度為15日
14時(shí)的34．6℃，最低溫度為19日04時(shí)的19．8℃；室
外最高濕度為17日09時(shí)的73．5％，最低濕度為16日
01時(shí)55％；室外最高C02濃度為9×10一，最低C02
濃度為8×10一。?15日一?16日——1 7日?—·18日
一一一一19日一?-20日一21日
劃
喇
時(shí)N／時(shí)
圖2室外溫度變化曲線一?1 6日一17日?--18日一·-19日?一-20日——21日
時(shí)聞／時(shí)
圖3室外濕度變化曲線
從15日至21日的7 d中，室外溫度在00：00時(shí)至
6：00時(shí)，呈下降趨勢(shì)；6：00時(shí)至14：00時(shí)依次呈上升
趨勢(shì)，大都在14：00時(shí)達(dá)到l d中的最高溫度；14：00
時(shí)至24：00時(shí)又呈下降趨勢(shì)；全天的高溫段出現(xiàn)在
9：00時(shí)至18：00時(shí)的時(shí)段中。
室內(nèi)c02濃度的變化不大(見圖5)，這個(gè)房間是
·43·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2010年第2期矽參紅i夏占芋釷2010年4月
供人們休息的臥室，在中國(guó)農(nóng)村這個(gè)季節(jié)人們白天基
本都在農(nóng)田里勞作很少在家里停留。房間內(nèi)人員流動(dòng)
不頻繁，停留時(shí)間也不長(zhǎng)。從圖5的曲線變化中可看
出，室內(nèi)的C02濃度還是比較穩(wěn)定的。——16日一?1 一一一一19甘一20日7日一18日
◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇
心‘～。K’G‘《‘◇‘◇?！獭?。◇?！蟆?。心’
時(shí)間／時(shí)
圖4室外C02濃度
——17日一一一1 8日一19日?-20日8
7．8
趔7．6
j釜7．4
7．2
7m?Σ』≯測(cè)川．
◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇
心‘～‘K’心‘咭‘◇‘◇?！獭蟆蟆蟆摹?
時(shí)問(wèn)／時(shí)
圖5室外c02濃度
2．2室內(nèi)外溫度對(duì)比結(jié)果分析
a)當(dāng)房間的門窗全部打開時(shí)，室內(nèi)空氣溫度與室
外空氣溫度變化趨勢(shì)基本一致。門窗全部打開，00：00
至6：00室內(nèi)溫度隨室外溫度的降低而降低，6：00至
14：00室內(nèi)溫度隨室外溫度的上升而上升。室內(nèi)溫度
隨室外溫度的波動(dòng)而上下波動(dòng)，且趨勢(shì)基本相同，所不
同的僅是室內(nèi)溫度變化滯后于室外溫度變化。如圖6，
室外在6：00，14：00達(dá)到全天最低和最高溫度，而室內(nèi)
在7：00，16：00達(dá)到全天最低和最高溫度。室內(nèi)溫度變
化滯后于室外溫度變化。最大溫差出現(xiàn)在14：00時(shí)，
溫差為3．2℃； ?室外溫度——室內(nèi)溫度
3
p 3
≥i
2
心?！疜‘G‘咭’◇’◇‘√。冬‘◇‘◇‘◇’心。
時(shí)間／時(shí)
圖6 室內(nèi)外溫度圖變化曲線(8月15日l(shuí)
b)當(dāng)房間的門窗全部關(guān)閉時(shí)，室內(nèi)溫度變化趨勢(shì)
同室外，且室內(nèi)外溫差較大。室外溫度受太陽(yáng)輻射及
上下空氣對(duì)流的影響較大，溫度起伏較為明顯。室內(nèi)
由于門窗緊閉處于相對(duì)封閉的狀態(tài)，減少了對(duì)流換熱
的損失，進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射可以更多的被墻體吸收
·44·
而不是直被室內(nèi)空氣吸收，使室內(nèi)溫度變化不大，處于
一個(gè)較為穩(wěn)定的狀態(tài)。如圖7，室內(nèi)溫度變較為平穩(wěn)。
全天最大溫差出現(xiàn)在24：00，溫差為3．4℃；
?室外溫度——室內(nèi)溫度
‘～’K’≮‘咭?！蟆蟆獭獭蟆瘖Z’◇’心
時(shí)間／時(shí)
圖7 室內(nèi)外溫度變化曲線(8月19日)
c)當(dāng)房間開南窗、開北窗、開門或開南窗、開北窗、
關(guān)門。室內(nèi)溫度隨室外溫度的變化而變化?？磸膱D6
中00：00至10：00和圖8中00：00至10：00，兩者相對(duì)
比，前者為開南窗、開北窗、開門狀態(tài)，后者為開南窗、
開北窗、關(guān)門狀態(tài)。室外溫度變化趨勢(shì)基本相同，但室
內(nèi)的溫度環(huán)境有些差異，關(guān)門狀態(tài)下比開門狀態(tài)下室
內(nèi)溫降低程度大。這是因?yàn)殛P(guān)門狀態(tài)下進(jìn)入室內(nèi)的熱
空氣比開門狀態(tài)下進(jìn)入的熱空氣少。人們感覺更為涼
爽；
?室外溫度——室內(nèi)溫度
時(shí)間／時(shí)
圖8 室內(nèi)外溫度變化曲線(8月18日)
d)當(dāng)房間僅開南窗或僅開北窗或僅開門時(shí)。僅開
南窗(見圖9中00：00至9：00)，僅開北窗(見圖7中
12：00至17：00)，僅開門(見圖9中00：00至8：30)。
當(dāng)室外溫度降低時(shí)，室內(nèi)溫度并沒(méi)有明顯的變化，可以
得知在這些時(shí)問(wèn)段內(nèi)光靠以上簡(jiǎn)單的方式僅開門或僅
開一扇窗并不能很快使室內(nèi)溫度降低達(dá)到人們所需求
的舒適程度。
?室外溫度——室內(nèi)溫度
時(shí)間／時(shí)
圖9 室內(nèi)外溫度變化曲線(8月16日)
經(jīng)過(guò)以上的分析可以得出：在早上時(shí)段人們起床
后最好把兩窗都打開達(dá)到空氣順暢流通，加快室外新
鮮空氣進(jìn)入室內(nèi)。在10：00時(shí)后，室外溫度逐漸上升
人們有明顯的熱感，從時(shí)段可以關(guān)上門、拉上南窗簾或
9
8
6
4
2
8
8
8
8
8
越嵌
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2010年第2期王媛，等：夏季自然通風(fēng)對(duì)農(nóng)宅室內(nèi)熱環(huán)境影響的研究2010年4月
關(guān)上南窗，人為地控制室外高溫進(jìn)入室內(nèi)，有效地阻隔
室外熱空氣對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的侵?jǐn)_，減緩室內(nèi)溫度上升
的速度，保持室內(nèi)溫度變化不要太大，以免引起人體的
不舒適。當(dāng)18：00以后室外溫度開始下降，就可以打
開門窗，對(duì)室內(nèi)進(jìn)行全面通風(fēng)，讓室內(nèi)環(huán)境與室外相
近，使室內(nèi)溫度快速下降，讓在房間停留的人們感覺到
涼爽舒適。
3結(jié)論及建議
a)對(duì)試驗(yàn)區(qū)的建筑，夏季通過(guò)人為調(diào)節(jié)進(jìn)行自然
通風(fēng)是可行的，但要適時(shí)、適度、合理；
b)該研究雖然只以短期的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)人
們的調(diào)節(jié)行為進(jìn)行的分析，但對(duì)于其他時(shí)段正常天氣
狀況下的行為也有一定的參考意義。至于大風(fēng)等特殊
的氣候特征下，人們通常都會(huì)自覺地“看天開窗”而不
受筆者結(jié)論的影響；
c)夏季自然通風(fēng)并不是簡(jiǎn)單地開、關(guān)窗戶，具體方
案應(yīng)與戶型、建筑布局、當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，大氣環(huán)境狀況
及人們的生活習(xí)慣相結(jié)合；
d)在風(fēng)壓、開窗面積近似相等，不影響室內(nèi)熱舒適
性的前提下，建議采用風(fēng)壓下的混合開口自然通風(fēng)方
式來(lái)改善室內(nèi)質(zhì)量。
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環(huán)境分析[J]．住宅科技，2007(1)：27—30．
讀者與編者
·反饋· 千里信函送真情百感交集聚信心
《山西能源與節(jié)能》改版創(chuàng)新以來(lái)，一直得到廣大
讀者朋友們的關(guān)心與支持。當(dāng)我們打開一封封郵件，
看到一頁(yè)頁(yè)來(lái)稿，感動(dòng)和責(zé)任油然而生。那些院士、專
家、學(xué)者、領(lǐng)導(dǎo)、企業(yè)家、技術(shù)員和學(xué)生們仿佛就出現(xiàn)在
面前，同我們熱情交談。
本期選登了幾位典型的讀者代表來(lái)信及他們的要
求與建議。
感}射國(guó)外讀者、留美學(xué)者閱讀本刊，真誠(chéng)歡迎你們
賜稿，并提出意見。希望因此擴(kuò)大《山西能源與節(jié)能》
在美國(guó)的發(fā)行、交流與影響。感謝企業(yè)家的信任與期
待，我們會(huì)熱情地宣傳你們企業(yè)的節(jié)能新技術(shù)、新產(chǎn)
品、新風(fēng)采、新貢獻(xiàn)。感謝專家學(xué)者的真知灼見，你們
拓寬新能源的視野新而遠(yuǎn)。天然氣水合物(Natural
Gas Hydrate)將是本世紀(jì)一種具有巨大潛在開發(fā)價(jià)值
的可替代能源。感謝深圳的那位中學(xué)生，他把科學(xué)的
數(shù)據(jù)、生活的實(shí)例、時(shí)代的要求和青年的責(zé)任很好地結(jié)
合在一起，寫出一篇不錯(cuò)的論文請(qǐng)求發(fā)表。與專業(yè)的
學(xué)術(shù)論文比較，這位中學(xué)生的文章略顯稚嫩，但我們依
然決定錄用在本刊的讀者與編者欄目，以資鼓勵(lì)。最
后，我們衷心希望這位最年輕的作者“繼續(xù)為節(jié)能減排
吶喊助威”。
能源與節(jié)能，無(wú)疑是人類生存和發(fā)展中一個(gè)永恒
的主題。人們有理由擔(dān)心煤炭、石油等傳統(tǒng)能源所帶
來(lái)的副作用，也有必要關(guān)注新能源和節(jié)能減排的新進(jìn)
展?！渡轿髂茉磁c節(jié)能》作為宣傳國(guó)家能源與節(jié)能政策
的窗口、推進(jìn)能源與節(jié)能建設(shè)的助手、服務(wù)能源與節(jié)能
工作者的朋友，使命重大、責(zé)無(wú)旁貸。要積極搭建學(xué)術(shù)
研究的平臺(tái)，發(fā)表科技權(quán)威的高見，為建立和發(fā)展具有
中國(guó)特色的新能源產(chǎn)業(yè)體系扎實(shí)工作、建言獻(xiàn)策。
承蒙廣大讀者朋友們的厚愛和國(guó)家、省新聞出版
行政管理部門的支持，《山西能源與節(jié)能》即將更名為
《能源與節(jié)能》。新的《能源與節(jié)能》將繼承和發(fā)揚(yáng)自己
的優(yōu)勢(shì)與光榮，和新老朋友們一起，共同努力，爭(zhēng)取在3
年至5年內(nèi)成長(zhǎng)為國(guó)內(nèi)外獨(dú)具特色的廣受讀者歡迎的
能源類優(yōu)秀期刊。千里信函送真情，百感交集聚信心。
我們的目的一定要達(dá)到。我們的目的一定會(huì)達(dá)到。
(本刊編輯部)
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07-02