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070机械通风与自然通风对室内环境营造的差异性分析070机械通风与自然通风对室内环境营造的差异性分析
机械通风与自然通风对办公建筑室内环境
营造的差异性分析
清华大学建筑学院建筑节能研究中心
安晶晶1、燕达、周欣、王祎
摘要 通风换气对营造室内环境有着重要作用,同时对室内热湿环境与供暖空调能耗也有很
大影响。通风对室内空气质量具有两重性,可以排除室内污染,又在室外出现严重污染时
引入室外污染;对供暖空调能耗也具有两重性,室外环境好时可以节能,室外环境差时增
加能耗。现有的通风方式主要有自然通风和机械通风两种,机械通风是一种定量持续恒定
的通风方式,而自然通风是一种不定量间歇反馈的方式,这两种通风方式在营造室内环境
上存在很多差异。本文以北京夏季的中小型办公建筑为典型案例进行模拟计算,通过对比
分析两种通风方式的 CO2 浓度、温度及冷负荷,探讨两种通风方式的差异及适宜性。
关键词 自然通风 机械通风 冷负荷 室内环境 差异性
1. 引言
人在其一生中 90%的时间都生活在建筑中[1][2],而通风是维持室内良好的空气质量
的重要手段。一方面室内污染源由于装修、家具等产生各种可挥发性有机物 VOCs,而
且室内散发源呈逐年增长的趋势[3],如图 1 所示,另一方面又会在室外出现高污染时如
雾霾天随空气进入室内。因此,如何通过合理的通风方式营造良好的室内环境显得尤
为重要[4]。同时,通风产生的能耗也是不容忽视的。仅考虑风机电耗一项,完全依靠
机械通风换气的建筑风机电耗可高达 130kWh/m2.年[5]!如何在保证室内空气品质的前
提下,有效地降低能耗成为一个重要课题。
1安晶晶 第一作者 女 在读本科生
邮编:100086;通讯地址:清华建筑节能研究中心 201 室;
电话:+010传真:+010邮箱:ajj10@mails.tsinghua.edu.cn
预计增长指数
500
400
300
200
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0
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
年
全球化学产品 全球人口
图 1 室内化学材料逐年变化趋势
实现室内通风的方式主要包括自然通风和机械通风两种方式。自然通风就是利用开窗的
方式实现通风,其主要优点为简单、经济、使用者可以自主调节,缺点是在室外温湿度过热
或过冷,以及污染物浓度偏高时,自然通风可能会造成室内空气质量下降或者能耗增加,而
且不是所有的建筑都可以实现有效的自然通风,比如对于某些进深大的建筑而言,很难实现
自然通风。机械通风是指利用电力设备例如风机、风扇来实现通风目的的方式,其优点是可
以控制新风的温湿度和送风量,对室外空气进行过滤,降低室外环境的影响。但是机械通风
能耗比较高,而且风道和过滤网有颗粒物沉积,容易产生二次污染[6][7]。机械通风和自然通
风在本质上有什么不同呢?机械通风是一种稳定的、定量的、连续的通风方式,而自然通风
是不稳定的、间歇的、反馈的通风方式[5]。但是这些差异在营造室内环境及能源消耗上究竟
有何影响,这些问题在许多方面仍有待明确。为了对该问题有更深入的理解,本文用 CO2 浓
度作为室内空气品质的指标,对夏季位于北京的中小型办公建筑在采用不同通风方式的情况
下温度、通风量、CO2 浓度和冷负荷进行模拟计算,通过对比分析探讨两种通风方式的差异
及
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