建筑全年冷热耗量对通风的必要性

1、问题的提出

    为什么北方居民习惯于门窗紧闭、而长江流域和南方居民习惯于经常性的开窗通风？为什么北方居民冬季采暖前曾经多用纸糊窗缝、而长江流域和南方空调时居民对大门虚掩、窗户半开习以为常？人们在长期生活实践中积累的经验与养成的习惯，是否蕴含了某些尚未发现的科学道理？

    如果把这些现象提升一个认识层次，似乎可以归纳为：室内冷热环境对通风的敏感性在南北地区气候下存在某种固有的差异——冬季室内热环境对通风的敏感性远比夏季强烈得多？或许，正是人们在长期生活实践中感悟到的这些固有规律导致了南北居民习惯差异的形成。

    但在人工能源调控室内环境的情况下，室内热环境对通风的敏感性实质上可视为全年采暖空调冷热耗量对通风的敏感性。它对建筑能耗高低的影响十分显著、但又是极易忽视的，是建筑节能全局认识的盲点。本文重点讨论这个问题。

2、通风敏感性的研究方法

    建筑室内热环境、采暖空调冷热负荷、建筑能耗三者是密切相关的，但我们最为关注的是建筑能耗对通风的敏感性问题。由于负荷与能耗的关联是设备与系统的性能，而设备系统性能与通风关系不大，因此弄清负荷对通风的敏感性是关键。但要从宏观上把握不同气候条件的城市的建筑能耗对通风的敏感性，局部研究个别时刻或月份是远远不够的，因此须以全年采暖空调冷热总耗量作为研究对象。由于通风对采暖、空调负荷均有显著的影响，故需分别予以讨论。通风的敏感性被定义为全年采暖耗热量或空调耗冷量随通风换气次数的平均变化率大小（即曲线斜率），斜率越大，表示对通风越敏感。为了寻找各地的敏感性差异，选择哈尔滨、北京、重庆、广州五个城市为代表，以参考文献[1]中的建筑为模型，利用建筑能耗基因理论的特征温度法为模拟分析工具，以温控模式和焓控模式分别逐时模拟该建筑在上述5个背景城市的气象条件下不同通风换气次数（0，1，2，5，10，20次/h）对应的动态采暖与空调负荷，统计全年冷热耗量，深入研究全国不同气候区城市的建筑通风的敏感性问题，揭示其规律性。

3、采暖对通风的敏感性

    图1给出了相同建筑在哈尔滨、北京、重庆、广州等4个城市的气象条件下，全年采暖总耗热量随通风换气次数的变化规律，图中每个城市有两条曲线，分别按温控模式和焓控模式模拟。从该图可以看出，（1）随着通风换气次数增加，采暖温控和焓控的总耗热量几乎呈线性增加；（2）对于所有城市，焓控曲线总是在温控曲线之上；（3）当换气次数为0时，同一城市的采暖温控和焓控的总耗热量相同（两条发散曲线的起点）；不同城市的起点高低反映了气候条件对 全年采暖耗热量的影响，如哈尔滨是广州的15倍。（4）对于不同城市，曲线的斜率差异非常大，即采暖耗热量对通风的敏感性在不同城市存在显著的差异。