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夏季自然通风对农宅室内热环境影响的研究

文档作者：王媛1 王国涛2 杜震宇1 文档来源： 1．太原理工大学环境科学与工程学院 2．山西省经济与信息化委员会		点击数：	更新时间： 2025年07月02日
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2010年第2期(总第59期)
矽参红i夏占罕钍
SHANXI ENERGY AND CONSERVATlON 2010年4月
!；能源建设‘i
夏季自然通风对农宅室内热环境影响的研究
王媛1， 王国涛2， 杜震宇1
(1．太原理工大学环境科学与工程学院，山西太原030024；2．山西省经济与信息化委员会，山西太原030002)
摘要： 以山西省运城地区农家住宅为研究对象，叙述了进行室内热环境参数现场测试的过程．分析了不同自然通风方
案对室内能耗、舒适性及人工调节便捷性的影响特征，提出了运城地区夏季室内自然通风的理想调节方式。
关键词：住宅；自然通风；热环境；舒适性
中图分类号：TU831．8 文献标识码： A 文章编号： 1674—3997一{2010)02—0042—04
InfiHence of Natural Ventilation on Indoor Thermal Environment
of Residential Buildings in Summer
WANG Yuanl， WANG Guo-ta∥，DU Zhen-yul
(1．College of Environmental Science and Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，Shanxi，China；
2．Shanxi Province Economic and Information Commission，Taiyuan 030002，Shanxi，China)
Abstract：Tests the indoor thermal environment parameters in residential buildings in YunCheng areas under different natural
ventilation modes．Analyses and evaluates the test results from the aspects of energy consumption，thermal comfort and artificial
adjusting convenience．0btains the influencing characteristic of outdoor environment parameters On indoor thermal environment
conditions in different artificial adjusting modes．Concludes the ideal adjusting mode of indoor natural ventilation in non—condi—
tioned residential buildings in summer in YunCheng from the aspect of thermal environment．
Key words：residential building；natural；ventilation；thermal environment；thermal comfort
0 引言1 测试的过程
进入21世纪，人们愈加追求高品质的生活环境，
空调的利用在创造舒适的室内环境的同时，也造成了
巨大的能源消耗。此外，空调对人们的健康也形成了
一定的威胁，随着空调在工作场所和居室的普及，空调
病(SBS)的发病率逐年增高。目前，人们在追求舒适生
活环境的同时，更重视能源的可持续利用，更关注自身
的健康，渴望接近自然。所以，发展生态建筑、绿色建
筑已是大势所趋。自然通风就是利用建筑物内外风压
和热压的压差为驱动力，实现室内外气流热质的交换
过程。其具有控制室内污染浓度水平，改善室内空气
质量，调节室内热环境等功能，且有节能环保等优
点[1—3l。
笔者以山西省运城地区三管镇某农宅为研究对
象，对室内热环境参数进行了现场实测，以此为基础寻
求满足ISO 7730及相关标准环境参数最低要求下的
有效自然通风方式。
收稿日期：2010—03—10
第一作者简介：王媛，1981年生，女，山西运城人，2004年毕业
于太原理工大学建筑环境与设备工程专业，在读硕士研究生。
·42 ·
1．1建筑概况及测试时间
被测试的农宅为一砖混且双面坡屋顶的平房，是
当地农家住宅的典型代表。该农宅层高5．50 m，室内
外高差0．30 m。外墙厚为0．24 m，内墙厚为0．12 nl。
门窗户为木门窗。其平面结构见图1。该农宅四周均
有其他住户。由于受周围建筑布局的导流作用，除了
特殊气候条件外，风向及风速常年比较稳定。试验是
对住宅的室内外热环境参数进行为期1周(2009—08—
15—2009—08．21)的测试。测试的房间内没有空调设
施。由于被测试地区夏季常年温度较高，日夜温差也
不大，每天的通风测试时间段为全天24 h不间断测试。
图1模型建筑物平面图
1．2测试的内容
主要测试卧室在自然通风情况下所产生的温度
万方数据
2010年第2期王嫒，等：夏季自然通风对农宅室内热环境影响的研究2010年4月
场、湿度场、速度场，分析室外温度和湿度逐时变化下
的室内热环境变化的状况。测试室内外空气的温度，
湿度，风速，C02的浓度。
1．3系统检测点的布置测
在卧室的0．10 m，0．50 m，1．50 m，2．40 m的不同
高度处，布置了DSl8820数字化温度探头。卧室内布
置了测点47个，其中，0．10 m处5个，0．50 m处8个，
1．50 m处19，2．40 m处15个。另外，在室外布置了3
个；室内窗户处6个；门处不同高度5个。总共61个数
字化温度测点。
布置了LTM8803一COz数字化c02传感器2个，其
中，室内1个，室外1个，均在高度为1．50 ITI处。
布置了LTM8901数字化温湿度一体化探头4个，
其中，室外每个窗口处各1个(共2个)，室内2个。
1．4数据采集规则
对温度、湿度、C02浓度数据，设定每3 min由计算
机自动采集、记录1次数据。风速由人工测试，每l h
测量并读取数据。每次测试时对风速数据读2次求均
值，作为该次测量的结果。对微风的测试由于受外界
环境条件的影响较大，尽量在周围气流处于稳态情况
下再读数。
1．5测试方案
根据住宅的结构特点及人们的作息习惯，设计了7
种试验方案。各方案的测试时间段均为0：00时至
24：00时，共计24 h，从8月15日开始至21日结束，连
续不间断地进行测试。自然通风的控制方式见表1。
表1 自然通风控制方式
日期不同时段的控制方式
15日00：00—14：00 14：OO一19：00 19：oo一22：00 22 zOO一24：00
关南窗、开
第一天开门、开窗开门、开窗开门、关窗
北窗、开门
16日00：00—8：30 8：30—15：30 15：30—16：30 16：30一24：00
第二天开门、关窗开门、开窗关门、关窗关门、开窗
17日00：00—24：00
第三天全天关门、开窗
18日00：OO—lO：00 10：00一17：00 17：00—24：00
关门、拉南窗开南窗、关
第四天关门、开窗
帘、开北窗北窗、关门
19日00：00—9：00 9：00—12：00 12：00—17：00 17：00—24：00
开南窗、关开门、开关南窗、开关南窗、关
第五天
北窗、关门南、北窗北窗、关门北窗、关门
20日00 zOO一6：00 6：oo～24：00
关南窗、关开南窗、开
第六天
北窗、关门北窗、关门
21日00：00—6：00 6：00一24：00
开南窗、开关南窗、关
第七天
北窗、关门北窗、开门
2测试结果及分析
2．1测试结果分析
图2、图3、图4分别为8月15日至21日全天整点
时刻的室外温度、室外湿度和室外CO，浓度的变化曲
线图。C02浓度和湿度的测试是该研究的主要关注内
容之一，其浓度的变化趋势在一定程度上代表着室内
空气质量的变化趋势。但由于笔者侧重点在于从温度
的角度研究不同人工调节方式下室外温度参数对室内
热环境状况的影响规律，所以，对C02浓度和湿度的测
试结果及分析将另文讨论。
从监测的数据中得出：室外最高温度为36．5℃，
最低温度为19．4℃；室外最高湿度为79％，最低湿度
为42％；室外最高C02浓度为9×10一，最低C02浓度
为8×10一。
从图2、图3、图4中得出，室外最高温度为15日
14时的34．6℃，最低温度为19日04时的19．8℃；室
外最高湿度为17日09时的73．5％，最低湿度为16日
01时55％；室外最高C02浓度为9×10一，最低C02
浓度为8×10一。⋯15日一⋯16日——1 7日⋯—·18日
一一一一19日一⋯-20日一21日
划
喇
时N／时
图2室外温度变化曲线一⋯1 6日一17日⋯--18日一·-19日⋯一-20日——21日
时闻／时
图3室外湿度变化曲线
从15日至21日的7 d中，室外温度在00：00时至
6：00时，呈下降趋势；6：00时至14：00时依次呈上升
趋势，大都在14：00时达到l d中的最高温度；14：00
时至24：00时又呈下降趋势；全天的高温段出现在
9：00时至18：00时的时段中。
室内c02浓度的变化不大(见图5)，这个房间是
·43·
万方数据
2010年第2期矽参红i夏占芋钍2010年4月
供人们休息的卧室，在中国农村这个季节人们白天基
本都在农田里劳作很少在家里停留。房间内人员流动
不频繁，停留时间也不长。从图5的曲线变化中可看
出，室内的C02浓度还是比较稳定的。——16日一⋯1 一一一一19甘一20日7日一18日
◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇
心‘～。K’G‘《‘◇‘◇。√‘≮。◇。◇’◇。心’
时间／时
图4室外C02浓度
——17日一一一1 8日一19日⋯-20日8
7．8
趔7．6
j釜7．4
7．2
7m⋯Σ』≯测川．
◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇
心‘～‘K’心‘咭‘◇‘◇。√’冬‘◇‘◇’◇‘心‘
时问／时
图5室外c02浓度
2．2室内外温度对比结果分析
a)当房间的门窗全部打开时，室内空气温度与室
外空气温度变化趋势基本一致。门窗全部打开，00：00
至6：00室内温度随室外温度的降低而降低，6：00至
14：00室内温度随室外温度的上升而上升。室内温度
随室外温度的波动而上下波动，且趋势基本相同，所不
同的仅是室内温度变化滞后于室外温度变化。如图6，
室外在6：00，14：00达到全天最低和最高温度，而室内
在7：00，16：00达到全天最低和最高温度。室内温度变
化滞后于室外温度变化。最大温差出现在14：00时，
温差为3．2℃； ⋯室外温度——室内温度
3
p 3
≥i
2
心。～’K‘G‘咭’◇’◇‘√。冬‘◇‘◇‘◇’心。
时间／时
图6 室内外温度图变化曲线(8月15日l
b)当房间的门窗全部关闭时，室内温度变化趋势
同室外，且室内外温差较大。室外温度受太阳辐射及
上下空气对流的影响较大，温度起伏较为明显。室内
由于门窗紧闭处于相对封闭的状态，减少了对流换热
的损失，进入室内的太阳辐射可以更多的被墙体吸收
·44·
而不是直被室内空气吸收，使室内温度变化不大，处于
一个较为稳定的状态。如图7，室内温度变较为平稳。
全天最大温差出现在24：00，温差为3．4℃；
⋯室外温度——室内温度
‘～’K’≮‘咭。◇’◇‘√’√‘◇’夺’◇’心
时间／时
图7 室内外温度变化曲线(8月19日)
c)当房间开南窗、开北窗、开门或开南窗、开北窗、
关门。室内温度随室外温度的变化而变化。看从图6
中00：00至10：00和图8中00：00至10：00，两者相对
比，前者为开南窗、开北窗、开门状态，后者为开南窗、
开北窗、关门状态。室外温度变化趋势基本相同，但室
内的温度环境有些差异，关门状态下比开门状态下室
内温降低程度大。这是因为关门状态下进入室内的热
空气比开门状态下进入的热空气少。人们感觉更为凉
爽；
⋯室外温度——室内温度
时间／时
图8 室内外温度变化曲线(8月18日)
d)当房间仅开南窗或仅开北窗或仅开门时。仅开
南窗(见图9中00：00至9：00)，仅开北窗(见图7中
12：00至17：00)，仅开门(见图9中00：00至8：30)。
当室外温度降低时，室内温度并没有明显的变化，可以
得知在这些时问段内光靠以上简单的方式仅开门或仅
开一扇窗并不能很快使室内温度降低达到人们所需求
的舒适程度。
⋯室外温度——室内温度
时间／时
图9 室内外温度变化曲线(8月16日)
经过以上的分析可以得出：在早上时段人们起床
后最好把两窗都打开达到空气顺畅流通，加快室外新
鲜空气进入室内。在10：00时后，室外温度逐渐上升
人们有明显的热感，从时段可以关上门、拉上南窗帘或
9
8
6
4
2
8
8
8
8
8
越嵌
万方数据
2010年第2期王媛，等：夏季自然通风对农宅室内热环境影响的研究2010年4月
关上南窗，人为地控制室外高温进入室内，有效地阻隔
室外热空气对室内热环境的侵扰，减缓室内温度上升
的速度，保持室内温度变化不要太大，以免引起人体的
不舒适。当18：00以后室外温度开始下降，就可以打
开门窗，对室内进行全面通风，让室内环境与室外相
近，使室内温度快速下降，让在房间停留的人们感觉到
凉爽舒适。
3结论及建议
a)对试验区的建筑，夏季通过人为调节进行自然
通风是可行的，但要适时、适度、合理；
b)该研究虽然只以短期的实测数据为基础，对人
们的调节行为进行的分析，但对于其他时段正常天气
状况下的行为也有一定的参考意义。至于大风等特殊
的气候特征下，人们通常都会自觉地“看天开窗”而不
受笔者结论的影响；
c)夏季自然通风并不是简单地开、关窗户，具体方
案应与户型、建筑布局、当地气象资料，大气环境状况
及人们的生活习惯相结合；
d)在风压、开窗面积近似相等，不影响室内热舒适
性的前提下，建议采用风压下的混合开口自然通风方
式来改善室内质量。
参考文献：
[1] 彦启森，赵庆珠．建筑热过程[M]．北京：中国建筑工业出
版社．2000．
[2】王怡，刘加平，肖勇强．地域性气候条件下自然通风的有
效实数分析[J]．西安建筑科技大学学报，2007，39(4)：541—
546．
[3] 陈兆辉，王万江，樊辉．住宅建筑夏季自然通风方式下热
环境分析[J]．住宅科技，2007(1)：27—30．
读者与编者
·反馈· 千里信函送真情百感交集聚信心
《山西能源与节能》改版创新以来，一直得到广大
读者朋友们的关心与支持。当我们打开一封封邮件，
看到一页页来稿，感动和责任油然而生。那些院士、专
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本期选登了几位典型的读者代表来信及他们的要
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赐稿，并提出意见。希望因此扩大《山西能源与节能》
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展。《山西能源与节能》作为宣传国家能源与节能政策
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承蒙广大读者朋友们的厚爱和国家、省新闻出版
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年至5年内成长为国内外独具特色的广受读者欢迎的
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我们的目的一定要达到。我们的目的一定会达到。
(本刊编辑部)
·45 ·
万方数据

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