夜间通风降温技术在建筑中的应用研究

王梦月，孔令今

(山东建筑大学热能工程学院，济南250101)

1 引言

当前，我国能源供给形势严峻。对于夏热冬冷地区，降低空调能耗是当前必须考虑的问题。对于空调房间，除了采用主动降温技术外，一些被动降温技术也应考虑在内，其对节能降耗起到很大的作用。夜间通风是一种有效的被动式降温方式，利用周围环境的冷空气作为热容来降低室内空气温度和降低建筑构件温度，并将建筑构件中储存的热量排放到室外环境中，以改善室内舒适度。

2 夜间通风研究进展

夜间通风研究主要内容为不同气候类型、不同建筑形式对夜间通风降温效果的影响。最初对夜间通风的研究主要采用理论和实验相结合的研究方法，通过分析获得的实验数据，进而得出不同因素对夜间通风的影响，在此基础上提出一些简单的设计方法。近些年，随着仿真模拟技术的成熟与推广，可以通过仿真模拟设置相关参数和边界条件，进一步模拟夜间通风的问题，探明影响夜间通风降温效果的因素。

3 各类影响因素的研究进展

3.1 气候适宜性

陈海旎[1]等人利用建筑能耗模拟软件Energyplus，分别选取北京、上海、广州代表寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区进行研究，得出在相同的时间段，寒冷地区的夜间温度低，通风带走室内热量的效果更佳。

亓晓琳[2]等人通过研究，验证了夜间通风技术在北方严寒地区的办公建筑中具有可行性。在研究过程中，引入了可量化分析夜间通风降温潜力的气候降温潜力（Climatic Cooling Potential，CCP）的可视化方法，以此作为指标量化，得出各台站夜间通风气候降温潜力值，与地理信息系统（GIS）相结合，得出夜间通风气候降温潜力分布图，并将分析结果可视化。

罗莉莉[3]等人通过分析某大学校园公寓热湿环境测试结果，计算除热能力，再结合重庆市空调耗电量模型，得出重庆市空调季节夜间通风节能潜力。计算出重庆地区具有夜间通风潜力值，且在空调季节可以节约1.58×108kW·h的电量。

3.2 夜间通风参数的影响

Artmann[4]等人研究了各类参数对夜间通风冷却效果的影响，采用了HELIOS的模拟程序，分别对建筑结构的得热量、空气交换速率、热交换效率以及气候条件进行了研究。分析得出，气候条件和空气交换速率是最大的影响因素，热交换效率与得热量对冷却效果也有较大的影响。

杨昌智[5]等人利用建筑能耗模拟分析软件DeST，研究通风换气时间、换气次数与排风温度之间的关系，得出建筑夜间通风的排风温度随通风时间的变化呈对数变化的规律。影响夜间通风效果的因素包括通风时间和换气次数，所以，要寻找二者之间的最优组合。最优的通风时间和换气次数组合可以使得排风温度处于最高效点，进而实现通风能效的最优控制。

3.3 建筑参数的影响

李峥嵘[6]等人以上海地区典型办公建筑为例，研究楼层及朝向对夜间通风降温节能效果的影响。通过分析北向房间和南向房间的夜间通风降温效果可知，南向房间的日得热量多，夜间所需通风时间长，与北向房间夜间通风效果相比较差。随着楼层的升高，室内外气压差值变化越大，夜间通风降温的效果越显著，更能达到节能降耗的目标。

张东凯[7]等人针对7个室内布局基本相同的房间进行了夜间通风的实验研究，针对不同的影响参数分析，研究不同天气状况、不同阳台门开启度及不同控制方案条件下，夜间通风对学生公寓降温效果的影响。实验结果表明：阴天室内夜间温度降幅最大可达0.5℃，晴天降幅最大可达0.6℃，天气状况对夜间通风效果的影响较小；随着换气次数越大、通风时间越长，夜间通风的降温效果越明显，学生公寓的舒适性越好。

3.4 蓄热对夜间通风的影响

朱新荣[8]等人以西安地区既有办公建筑为研究对象，研究蓄热和夜间通风对建筑室内热环境的影响。分析实验结果可知，采用夜间通风措施与未采用通风措施房间的平均室内温度差值为1℃，最大差值超过2℃，说明夜间通风可以有效地带走室内的热量，降低室内温度；采用蓄热措施后其室内温度可在此基础上进一步降低约3℃。2种措施结合运用，有96%的时间可以在不使用空调设备的情况下达到室内热舒适状态，大大降低了空调能耗，起到节能环保的作用。

王雯翡[9]等人研究由相变混凝土复合墙体构造的房间在夜间通风下的热环境，利用焓法建立结合夜间通风的相变混凝土复合墙体动态传热和房间传热数学物理模型，结合仿真模拟方法，研究北京地区夏季和过渡季应用该相变复合墙体动态传热和室内热环境的时变特性。对该相变复合墙体传热的影响因素，如相变温度、相变层厚度、通风次数、通风时间以及相变层和绝热层的位置等进行优化分析。

杨柳[10]等通过对窑洞民居室内热环境的调研后发现，窑洞的厚重墙体可有效降低室外温度波动对室内温度的影响，厚重的墙体相当于热阻和隔热层，在室内外温差相同的情况下，降低室内外空气的换热量，减缓室内温度的变化，从而创造出冬暖夏凉的室内环境。

4 结语

总结关于夜间通风的研究成果，将影响夜间通风的因素简单地划分为4类：（1）气候适宜性；（2）夜间通风的参数；（3）建筑的参数；（4）建筑体的蓄热。

夜间通风已经被证实为一种有效的被动式降温方式，并通过实验探究、数学分析、仿真模拟等方法，得出最佳换气次数与通风时间组合等来提高夜间通风降温效果，更好地起到节能降耗的作用。对于商业、教育以及办公建筑，其作息特点都为夜间通风的引入提供了很好的条件，这种被动式降温方式不仅可以满足舒适度的要求，还能降低能耗。