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探索运城地区农宅的室内热环境及通风

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正文:

  0 引言
  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的生活环境的同时,更重视能源的可持续利用,更关注自身健康,渴望接近自然。所以发展生态建筑、绿色建筑已是大势所趋。自然通风无需耗能,通过合理布置房间的开窗位置和面积,既达到了自然采光的目的,又可依靠室内外的风压及热压差,形成有组织的自然通风,在室外气候适宜时可达到调节室内热环境的目的。因此,自然通风越来越受到广泛关注。毕业论文网提供大量工商管理毕业论文,如有业务需求请咨询网站客服人员!

  自然通风就是利用建筑物内外的压差(包括风压和热压)为驱动力实现室内外气流的热、质交换过程。房间中的自然通风是由于建筑物的开口处(门,窗,过道)存在着空气压力差而产生的空气流动,利用室内外气流的交换,可以降低室温,保证房间内正常的气候条件与新鲜洁净的空气。同时房间有一定的空气流动,可以加强人体的对流和蒸发散热,提高人体热舒适度,改善人们的工作和生活条件。造成空气压力差的原因有二:热压作用和风压作用。

  热压取决于室内外空气温差所致的空气密度和进出口的高度差。

  自然通风具有能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,并且有节能环保等优点。自然通风越来越受到人们的重视。近年来,我省对自然通风的利用颁布很多措施。但用于实际研究的不多。王怡等人以寒冷地区典型建筑为例提出了动态计算自然通风有效时数的方法,为不同地域条件下自然通风的策略分析提供了思路。下面以我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国际标准ISO7730 及相关标准环境参数最低要求下的有效自然通风方式。

  根据国际标准ISO7730 及相关标准,评价该系统的热舒适性有以下标准:

  1. 室内空气温度(或作用温度)夏季<26℃
  2. 室内相对湿度30%~70%
  3. 0.1m 与1.1m 之间的温差不能超过3℃4. 地面温度在18~19℃5. 平均空气气流速度在0.1~0.3m/s 范围内6. 吹风风险不满意率《15%7. 置换通风的送风速度一般为0.25m/s1 测试的过程1.1 建筑概况及测试时间试验农宅位于山西省运城市三管镇,运城市位于山西中西南端,与陕西、河南两省隔黄河而相望,北与临汾市毗连,东与晋城接壤。地理坐标在北纬34°35′-35°49′,东西长201.87公里,南北宽127.47公里,同邻省的渭南市和三门峡市一起构成黄河中游“金三角”。全区属暖温带半干旱大陆性季风气候。其基本特征是,气候温和,春季干燥多风;夏季炎热多雨,雨水丰沛,光能,风能较丰富,热量资源充足;秋季凉爽连阴;冬季干燥寒冷。

  进行测试的农宅为三管镇一砖混且双面坡屋顶的平房住宅,是农家住宅的典型代表。该农宅,层高5.50m,室内外高差0.30m。外墙厚为0.24m,内墙厚为0.12m.窗户为木窗,门为木门。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。实验是对住宅的室内外热环境参数进行了为期一周(2009-8-15到2009-8-21)的测试。测试房间内均没有空调设施。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 小时不间断测试。农宅外观图如图3 所示,农宅结构平面如图4 所示。农宅围护结构的热物性参数见表1。

  1.2 测试内容与方法 www.zjmxgs.com
  本次实验研究的重点为:农宅在自然通风系统作用下,当外界天气环境变化时,室内热环境的变化状况及其能否满足人体的舒适度。农宅内部热环境是多种因素共同作用的结果。

  本次实验通过对夏季自然通风下农宅内外的温度、湿度、CO2 浓度的测量和分析,在满足湿度和CO2浓度基本条件下,通过比较不同工况对农宅内温度的影响,分析和评价影响夏季室内温度的主要原因,为数值模拟提供验证数据,最终为温室的结构优化提供理论支持。

  室内外需测定的环境因素有:室内外空气的温湿度、CO2 浓度、和室内外风速。试验过程中使用的仪器及详细参数。

  1.3 实验方法及测点布置
  本实验采用一套室内环境信息采集装置变压器220V/24V,转换器(图6)及多功能数据采集控制模块LTM8662(图7)。将温湿度传感器、温度传感器、CO2 浓度传感器通过数据线连接到数据采集中心自动连续记录室内的空气温度、相对湿度和CO2 浓度,并存储在电脑中,人为设定存储时间间隔是3 分钟。

  ①室内空气温度:采用数字化温度探头测得。为了保证温度传感器不受太阳辐射的影响,在外侧覆盖一铝箔杯罩。测点布置为:分别在卧室不同高度0.10m、0.50m、1.50m、2.40m 布置了数字化温度探头,共计47 个。0.10m 处布置了5 个探头,0.50m 处布置了8 个探头,1.50m 处布置了19 个探头,2.40m 处布置了15 个探头;室内窗户0.50m、1.50m 处各布置了3 个探头;门处0.10m 处布置了1 个探头,0.50m 处布置了1 个探头,1.50m 处布置了2 个探头,2.40m 处布置了1 个探头;室外布置了3 个探头高度分别为0.10m、1.50m、2.40m.

  ②室内空气湿度:采用数字化温湿度一体化探头测得。为了把卧室内空气湿度控制在人体舒适的范围内,我们在室内床上0.40m 高处放置一个温湿度传感器,在卧室中央1.50m 高处布置了一个温湿度传感器。

  ③室外空气温湿度:采用数字化温湿度一体化探头测得。室外距供试卧室南侧3.00m 远,2.00m 高地平台上布置一温湿度传感器,在供试卧室外侧北窗台上布置另一温湿度传感器。

  ④风速:室内外风速测量采用EY3-2A 电子微风仪,由于自然通风条件下风口风速受室外天气影响较大,风速变化较大,因此每隔一小时测试一次室内外风速。

  ⑤CO2 浓度:采用数字化CO2 传感器获得(,在卧室沙发1.20m 处和室外距供试卧室南侧3.00m 远,2.00m 高地平台上各放置一个数字化CO2 传感器。

  1.4 实验数据采集温度、湿度、CO2 浓度、由计算机直接采集数据,人为设定每3 分钟由电脑记录一次数据。风速仪器为人工测试,每小时测量并读取数据。每次测试时对风速读取两次求平均值作为该测量的记录结果。微风仪的测试过程受外界干扰影响较大,所以,尽量在周围气流处于稳态的情况下读取。

  1.5 实验测试方案根据住宅的结构特点与人们的生活作息习惯,实验共设计了7 种方案,各方案的测试时间段均为0:00~24:00 共计24 小时连续不间断测试。自然通风的控制方式见测试结果及分析2.1 室内外测试结果分析CO2 浓度和湿度的测试是本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能代表室内空气质量的变化趋势。但由于本文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CO2 浓度和湿度的对比测试结果及分析将另文讨论。

   分别为全天00:00~24:00 每时刻的室外温度、室外湿度和室外CO2浓度的变化曲线图。

  从电脑连续7 天监测的数据中得出: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CO2浓度为10PPM,最低CO2 浓度为8PPM。
  分别为全天00:00~24:00 所监测的室外温度、室外湿度和室外CO2的浓度的变化曲线图。从图12 中可以得出室外最高温度为15 日下午2 点34.6℃,最低温度为19 号早上4 点19.8℃。可以得出室外最高湿度为17 日上午9 点73.5%,最低湿度为16 号早上1 点55%。图中可以得出室外最高CO2 浓度为9PPM,最低CO2 浓度为8PPM。

  从15 日至21 日7 天的室外温度变化曲线中我们还可以得出00:00~6:00温度成下降趋势;6:00~14:00 温度依次上升大都在14:00 时达到一天最高温度; 14:00~24:00 温度又成下降趋势;全天的高温段出现在13:00~18:00。8 月15 日天气晴朗炎热可从中看出它的全天温度都比其他几日高。

  从16 日至21 日6 天的室外湿度变化曲线(如图13)中我们可以得出一般情况下,下雨天湿度较大,晴天湿度较小。较大湿度日变化与气温的日变化相反,最大值出现在日出前,最小值出现在2:00 左右,当然在天气突变时,湿度的这种规律就被破坏。如高温低湿的午后,突然乌云翻滚,湿空气汹涌而至,室外的湿度就会迅猛的上升。8 月16 日中午12:00 后开始下雨,从图13 中可以看出湿度在12:00 后就开始增大。又如8 月20 日全天阴天小雨,全天湿度都较大。从图13 中看出全天湿度较高在65%以上。

  2.2 室内外温度对比结果分析 www.zjmxgs.com
  1.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,00:00~6:00 室内温度随室外温度的降低而降低,6:00~14:00 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16 中室外在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 时刻,温差为3.2℃。

  2.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。室内温度变较为平稳。全天最大温差出现在24:00 时刻,温差为3.4℃。

  3.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。看图16 中00:00~10:00 和00:00~10:00,两者相对比,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。查看企业战略管理论文。

  4.当房间仅开南窗或仅开北窗或仅开门时。仅开南窗见中00:00~9:00,仅开北窗见图17 中12:00~17:00,仅开门见图19 中00:00~8:30。当室外温度降低时,室内温度并没有明显的变化,可以得知在这些时间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。

  3 结论及建议
  3.1 结论
  总之经过以上的分析我们可以得出:在早上时段人们起床后最好把两窗都打开使空气流通顺畅,使室外的新鲜空气更快的进入到室内。在10:00 后室外温度逐渐上升人们有明显的热感,我们可以关上门、拉上南窗帘或关上南窗,人为控制室外高温进入室内,有效阻隔室外热空气对室内热环境的侵扰,从而减缓室内温度上升的速度。让室内温度变化不要太大,以免引起人体的不舒适。当下午18:00 以后室外温度开始下降,我们可以打开门窗,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。

  3.2 建议
  (1)在进行实验的地区的建筑夏季通过认为调节进行自然通风是可行的,但要适时、适度、合理。

  (2)本研究虽然是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。至于起大风等特殊的气候特征下人们通常都会“看天开窗”而不受本文结论的影响。

  (3)夏季自然通风并不是简单的开、关窗,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。

  (4)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。

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