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]。

 

  

 

 

 

 

 

图2 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。

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30 w/m²，办公设备及其它电器发热量为25 w/m²，人员密度为0.2 per/m²，新风量取为7.5 per。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

朝向		北	南	东	西
面积	墙	19.4 m2	28.9 m2	23.5 m2	14.4 m2
	窗	7.2 m2	73.5 m2	62.9 m2	40.0 m2
围护结构	墙	20mm花岗石贴面+240mm砖墙+30mm空气层+45mm石膏板+30mm保温板
	窗	6mm厚普通玻璃
通风率		夜间通风为20ACH，制冷时为0.2ACH，渗透率为0.1ACH

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。

图8为采用夜间通风后节能的效率，可以看出，采用夜间通风后，节能效率是非常可观的，约在4%以上，特别是启动时刻的节能效果非常显著，可高达29%以上，甚至推迟机组启动时间。由于第一天夜间气温比室内设计温度平均低6.1℃，故采用夜间通风后，节能效率在11.2%以上，而第二天，夜间气温比室内设计温度平均低2.7℃，夜间通风节能效率有所降低，在3.9%以上。

（1）本文采用热平衡负荷计算方法，预测夜间通风和无夜间通风两种方式下，室内逐时的温湿度及负荷变化规律，分析夜间通风对室内热环境的影响。

（2）在无机械制冷条件下，采用自然通风，可以有效排除室内余热，大大降低室内温度，使尖峰时刻室内温度降低约2.5℃。但湿度会受室外空气湿度的影响，对湿度有一定要求的房间，要谨慎室外湿度所带来的不利影响。

（3）在白天制冷夜间通风条件下，也可以明显降低室内温度，室温降低约1.2~2.1℃.

（4）在白天制冷夜间通风条件下，不仅减小制冷机组启动冷负荷，甚至推迟机组启动时间，还可以消减尖峰负荷，达到有效节能的作用。全天节能效率比较显著，约在4%以上。

1.Chalermwat Tantasavasdi, Jelena Sebric, Qingyan Chen. Natural ventilation for houses in Thailand. Energy and Building. 2001, Vol33:815-824

2.龙惟定，潘毅群，白玮. 智能建筑的室内生态环境. 暖通空调，2001 Vol314）

3.M. Fordham. Natural ventilation. Renewable Energy. 2000，19：17-37

4.Busch Robert D. Method of energy analysis. Fundamentals of Building Energy Dynamics. Cambridge：The MIT Press，1996

5.Lewis,P.T. and D.K. Alexander. HTB2: A flexible model for dynamic building simulation. Building and Environment，1990，Vol25(2)

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