自然通风和混合通风潜力的预测_段双平

（7）
当 Tohb < To < Tonf 时， δ v = 1 ；其他情况下， δ v = 0 。DHv 越大，自然通风的潜力越大，反之，
自然通风潜力越小。 当室外温度低于室内温度，但二者的温度差随
着室外温度升高而减小，而且当室外风速较小时， 为满足室内热舒适的要求且推迟空调的使用，这时 就需要使用风机辅助式自然通风。通过增加通风量 来增大 tob, 延迟空调的使用，达到节能的目的。
q 的增大而减小。即随着室内余热量的增大，在 6 了北京市的典型气候年的自然通风和混合通风潜
月和 7 月，采用自然通风方式已越来越不能满足室 力。
表 2 北京 4-10 月的自然通风及风机辅助式自然通风的度时数
q( kw)
0.1
制冷与空调
2007 年
机械通风向自然通风的转换、自然通风向风机辅助 式自然通风的转换、风机辅助式自然通风向机械通 风的转换。这三个转换点处的室外温度的确定与室 外气候、舒适温度及建筑热特性密切相关，其值关 系到混合通风的节能和改善热舒适性的优点的发 挥。 1.1 自然通风的舒适区
混合（自然）通风允许人们可以通过调节自己 的行为来控制环境和适应环境，增强了人控制环境 的自主能动性。由文献[6]可知，自然通风的舒适区 温度为：20°C-32.2 °C，相对湿度为：20%-98%。 如图 1。
当 To = Tonf ，自然通风向风机辅助式自然通
第 21 卷第 4 期
段双平：自然通风和混合通风潜力的预测
·19·
风转换。当 To = Tisu 时，风机辅助式自然通风向空
调进行转换。
风机辅助式自然通风的度时数（Degree-hours） 定义为：
N
∑ DHfv= (To − Tonf )δ fv
低。而适合于风机辅助式自然通风的室外温度范围 随着室外余热量 q 的增大而增大，也就是说应尽
量增加机械通风量 mf 以适应室内余热量的变化，
而推迟空调的使用。
3 结论
以两开口单区建筑为模型，结合自然通风的舒 适区，利用热浮力单独作用的自然通风量计算式和
（2）在建筑的几何尺寸和风口大小确定的情 况下，自然通风和混合通风的潜力强烈受室外气
稳态热平衡原理得出了适合于自然通风和风机辅 助式自然通风（即混合通风）的室外温度范围并采
候、室内余热的影响。
用度时（Degree-hours）法得出了预测自然通风和
（3）4-10 月的自然通风潜力呈现一定的规律 混合通风潜力的计算公式。最后以北京市的典型气
性。6 月和 7 月的自然通风潜力却随着室外余热量 候年（MTY2）的月逐时平均干球温度为依据预测
而推迟空调的使用。
当室外风速较大时，考虑风力与热浮力共同驱
动的自然通风或更多风口的自然通风时，计算方法
同上。
2 中国应用混合通风的气候可适性分析
以北京的气候为例应用度时（Degree-hours） 法来分析自然通风和混合通风的潜力。
2.1 Tohb 和 Tonf 的确定 取 cp=1.006kJ/kg.K，cd=0.6，H=2.5m，ρo= 1.2kg/m3,
图 1 自然通风舒适区和适合于自然通风的温度区
1.2 度时（Degree-hours）法 与传统的机械通风相比，混合通风的一个最大
优点是它具有智能化的自控系统，能根据室外气候 的瞬时变化快速准确地变换通风模式，最大限度地 节能并同时保持室内热舒适。由于一天中室外温度 的变化较大，如采取度日（Degree-days）法，无法 准确地反映自然和混合通风的应用潜力，故采取度 时（Degree-hours）法，统计典型气候年的自然和 混合通风潜力值。
（2）
以热浮力驱动的两开口(小开口)建筑的自然通 风为例，由文献[7 ]可知：
mn = ρocd A*
2 Ti − To gH Ti
达到热平衡状态时的自然通风量为：
（3）
mn = ρocd A*
2 Tis − Tob gH Tis
（4）
∑ 当建筑的绝热性能良好时，mnc p >> KA ，
可得：
Tohb
(School of Civil Engineering and Architecture of Southwest University of Science and Technology) 【Abstract】 As compared with machanical ventilated buildings, comfort zone in naturally ventilated buildings presents a larger temperature range. The paper presents the calculated formula of evaluating natural ventilation and hybrid ventilation potential by using Degree-hours method. Finally, the paper analyzes natural ventilation and hybrid ventilation potential of Beijing City according to MTY2 dry bulb temperature. 【Key words】 natural(hybrid) ventilation; potential ; comfort
混合通风的研究首先在气候温湿、混合通风具 有很大应用潜力的欧洲兴起，美国、澳大利亚、日 本等国家也开始从事这方面的研究。混合通风的应 用与节能状况强烈受一个地区的气候影响，所以气 候可适性分析是进行混合通风系统设计的第一步和 确定系统控制参数的重要依据。文献[4]采用度日 （Degree-days）法给出了自然通风潜力分析指标， 文献[5]从气候、热舒适性和建筑特性分析出适用于 自然通风的室外温度范围。但二者均存在一些缺陷， 即未结合自然通风的舒适区和自然通风量来分析。
（8）
i =1
∑ 当 Tonf < To < Tisu − q /(mf cp + KA) < Tisu
时， δ fv = 1；其他情况下， δ fv = 0 。DHfv 越大，
风机辅助式自然通风的潜力越大，反之，风机辅助
式自然通风的潜力越小。从节能的角度考虑，应尽
量增加机械通风量 mf 以适应室内余热量的变化，
第 21 卷第 4 期 2007 年 12 月Байду номын сангаас
制冷与空调 Refrigeration and Air Conditioning
文章编号：1671-6612（2007）04-017-05
Vol.21 No.4 Dec. 2007.17～21
自然通风和混合通风潜力的预测
段双平∗
(西南科技大学土木工程与建筑学院 绵阳 621010 )
由表 1 可知，空调向自然通风转换时的转换点 温度 Tohb 及自然通风向风机辅助式自然通风转换 时的转换点温度 Tonf 随着室内余热量 q 的增大而减 小，这就意味着，室内余热量 q 的增大, 采用自然 通风和风机辅助式自然通风来消除室内余热所需 室外温度就越低。
由表 2，图 3 可知： （1）适合于自然通风的室外温度范围和适合 于风机辅助式自然通风的温度范围随室外余热量 q 的变化而变化。随着室外余热量 q 的增大，适合 于自然通风的室外温度范围的上下限值都依次降
q(kw)
0.1
0.2
0.4
Tohb(°C) Tonf(°C) 适合自然通风的室外温度范围 适合风机辅助式自然通风的室外温度范围
17.8 29.9 17.8-29.9 29.9-32.2
16.5 28.6 16.5-28.6 28.6-32.2
14.4 26.4 14.4-26.4 26.4-32.2
如图 2 为一两开口单区建筑，假设每小时内其 传热为稳态的，当室外温度小于室内温度时，其热 平衡方程为：
图 2 两开口单区建筑
∑ q = (mc p + KA)(Ti − To )
（1）
假设依靠自然通风方式刚好使室内达到热平衡 并满足室内热舒适条件，且此时自然通风量为 mn , 故可得：
∑ Tob = Tis − q (mnc p + KA)
A*=0.1m2, Tisl=293K, Tisu=305.2K。q 分别取下列值 时所得的 Tohb.和 Tonf 如表 1。由表 1 得 q 分别取 0.1kw, 0.2kw, 0.4kw, 0.8kw 时，适合于自然通风和 风机辅助式自然通风的室外温度范围。
表 1 不同室内余热条件下的室外温度范围
0.8 11.2 23.1 11.2-23.1 23.1-32.2
4 -6.4 5.4 -6.4-5.4 5.4-32.2
2.2 北京逐时气象资料分析 采用典型气候年（TMY2）的月逐时平均气象
资料[8]，分析其变化趋势。从该气象资料了解到只 有 4-10 月的某些时间具有自然（混合）通风潜力。
图 3 为北京市 4-10 月的月逐时平均干球温度变化 曲线及 q 取不同值时适合于自然（混合）通风的室 外温度范围图。
1 自然和混合通风应用潜力分析指标
在不同的季节和气候条件下，混合通风表现出 不同的形式。在一年或一天当中，根据室外气候条 件，机械通风与自然通风同时使用或单独使用。如 图 1，存在三个转换点，温度由小变大时，分别为
收稿日期：2007-06-27 ∗段双平，女，1974 年 4 月出生，讲师。
·18·
= Tisl
−3
q2 2gH (ρocd c p A* ) 2 Tisl
（5）
Tonf
= Tisu − 3
q2 2gH (ρocd c p A* ) 2 Tisu
（6）