安徽典型城市办公建筑空调季夜间自然通风潜力研究

【摘要】：随着现代化发展进程加快,我国能源消耗总量也在不断增长,其中公共建筑运行能耗占全国总能耗比重较大,造成该结果的主要原因是大量办公建筑的夏季空调系统的高用能需求。此外,疫情影响下人们对办公建筑的室内空气品质和通风要求也随之变高。如何在保证室内空气健康且舒适的前提下,提高夏季办公建筑节能效率和减少碳排放成为难题。夜间自然通风被认为是一种有效的被动式手段,对于办公建筑而言,空调季夜间进行自然通风,不仅能够有效降低日间空调冷负荷需求,减少建筑运行能耗,还能够改善室内空气品质,降低疫情传播几率。本文以安徽3个典型城市(宿州、合肥、黄山)的室外气象数据为基本参数,分别利用De ST-C和Airpak模拟软件对典型办公建筑夜间应用自然通风的节能减碳潜力和开窗面积增大对室内热环境及热舒适性的影响进行分析,在此基础上综合研究安徽典型城市办公建筑应用夜间自然通风的潜力。主要研究内容与结论如下:(1)基于三个城市近30年的气象数据建立典型气象年,统计分析安徽典型城市空气温湿度分布规律和差异;根据焓湿图分区法,确定其空调季时间范围,分析三个城市空调季夜间室外空气热湿状态分布状态及累积时数,研究表明典型城市夜间自然通风适宜性较高,宿州的夜间自然通风适宜性最大,黄山和合肥的通风适宜性潜力相当,差别不大。(2)通过实地调查对安徽地区办公建筑的类型与特点进行总结与分析,结合调研结果选择校园某一科研办公楼为建筑实例绘制模型图,并应用De ST-C软件建立典型办公建筑的夜间自然通风降温模型。基于两种夜间通风时间观点,选取夜间自然通风时间分别为晚23:00-次日8:00和次日3:00-7:00;通过对两种自然通风时间下空调季夜间风环境分析和De ST-C自然通风模拟计算的负荷和室温变化结果,确定三个典型城市在空调季夜间的自然通风最佳时间并比较分析节能减碳潜力。结果表明宿州、合肥、黄山的夜间自然通风节能减碳潜力依次减小。三个典型城市空调季的夜间自然通风时间在晚23:00-次日8:00最适宜,该时间段自然冷风利用率高,主导风向风速大,节能减碳效果更好。(3)以建立的典型办公建筑某办公室为研究对象,在Airpak软件中模拟研究增大开窗面积对三个典型城市空调季夜间自然通风的室内热环境与热舒适性的影响。研究结果表明:开窗面积增大一倍能降低室内温度和提高温度均匀分布程度,其对夜间室外平均温度最高的合肥市影响更大;开窗面积增大一倍能降低室内PMV、PPD的值和分布均匀程度,其对夜间室外主导风向风速最低的黄山市影响最大;宿州市受开窗面积变化的影响最小,开窗面积增大一倍前后室内温度、PPD和PMV分布均匀,基本上都满足热舒适性要求。基于上述分析,综合比较分析认为在安徽三个典型城市中,宿州市空调季夜间应用自然通风的潜力最大,合肥市其次,黄山市最小。对于典型非节能的办公楼,在不改变围护结构的情况下,皖北地区在空调季夜间进行自然通风是相对有效、经济的节能减碳措施。图[30]表[27]参[72]