关于对标准规范中民建热舒适通风的思考

重庆海润节能研究院      邓晓梅   丁艳蕊

摘   要：民用建筑通风设计现状调查结果显示民建通风设计的不良现状与现行标准条款合理性有关。本文通过对现行工程标准中民建热舒适通风条款的研究与思考，发现现行标准存在直接引用工建通风标准或缺乏针对民建的深入研究而导致条款不合理的问题。文中结合行业有关研究成果提出了确定民建热舒适通风的可行思路，对于今后进行民建通风标准的修编具有参考价值。

关键词：标准；民用建筑通风；热舒适通风

       0   引言

       通风专委会住宅与公共建筑通风研究组在对全国各大建筑设计研究院进行民建通风设计现状调查中发现，多数设计师认为标准部分条款落后于工程实践，有失合理性。部分条款缺乏成熟技术支持，执行困难。尤其是对于自然通风的利用，有的标准条文只有原则性的表述，没有具体的计算和设计方法，难以支撑工程设计。^[1]

       我国第一部完全针对民建供暖通风与空气调节的基础性通用技术规范《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736（以下简称《民建暖通规范》）^[2]的部分条款是直接引用或参照工业建筑通风规范相关条款编制的。因工业建筑与民用建筑所针对的对象不同，不同对象使用的环境、使用的状况是不一样的，在通风需求、运行条件上是有差异的，这促使了住宅与公共建筑通风研究组对标准规范民建通风条款内容的开展了针对性研究和深入思考。

       1   民建热舒适通风的重要性

       通风是指建筑室内外的空气交换，是将建筑室内的不符合卫生标准的污浊空气排至室外，将新鲜空气或经过净化符合卫生要求的空气送入室内，是保障室内健康和空气品质的重要手段。通风分为卫生通风和热舒适通风。建筑卫生通风是基础通风，是为了满足人体健康需要所必须提供的通风要求，所有建筑任何时间都需要。热舒适通风是排热通风，通过提高空气流速而增加室内人员体内散热，以及防止由人体皮肤潮湿引起的不舒适而进行的通风措施，用于改善室内人员的热舒适条件。虽然它是部分建筑部分时间内的需要，但热舒适通风能够减少供暖空调系统的运行时间，降低建筑能耗，是建筑节能的关键，其重要性不言而喻。

       2   民建热舒适通风的条件

       民用建筑热舒适通风不同于工业建筑。在工业建筑热车间，热车间内温度始终高于室外温度，如图1所示，利用自然通风能够起到排热降温的作用。而对于民用建筑，室内温度并不是任何时间都高于室外，都可以利用自然通风进行降温，比如夏季中午室外气温最高的时段。当室外温度高于室内温度时是不宜降温通风的，若进行通风反而会引起室内温度升高，室内人员的热不舒适。因此，民用建筑热舒适通风的利用是有条件的，其前提条件是室外空气温湿度适宜。

图1   民建室内与工建热车间日温度对比

       3   标准条款中关于民建热舒适通风存在的问题

       通过对《民建暖通规范》中通风条款的梳理与思考，围绕民建热舒适通风的条款内容主要存在以下问题。

       3.1   通风室外计算温度对民建通风不适用

     《民建暖通规范》中第4.1.3条和第4.1.8条分别给出了冬季通风室外计算温度和夏季通风室外计算温度。冬季通风室外计算温度，应采用累年最冷月平均温度；夏季通风室外计算温度，应采用历年最热月14时的月平均温度的平均值。

     《民建暖通规范》规定的通风室外计算温度是直接引用工业通风中针对热车间的取值方法，属于工业卫生通风的情况，主要是防止热车间工人中暑，民建不适用。从《民建暖通规范》附录A各城市通风室外计算参数值可知，部分城市夏季通风室外计算温度高于30℃，不仅不会改善室内热湿环境，还会严重恶化室内热湿环境。因此，不能用于民建的热舒适通风。

       3.2   自然通风利用未考虑风的热性

     《民建暖通规范》第6.2.1条建筑在利用自然通风优化设计时，更多考虑的是风向，没有考虑到风的热性。夏季自然通风主要是用作被动式降温，还需要加上对风的热性要求，即室外温度要低于室内温度。在恒定内热源条件下，确定通风室外计算参数时，室外温度越接近于室内温度，可利用的自然通风时段就越多，而建筑空调设备系统的能耗就越小，但需要的自然通风开口面积会增大。通风室外计算参数的确定应与建筑及其设备系统综合考虑，分析设计方案的经济合理性。由此可知，风的利用除考虑其风速、风向外，还应考虑温度指标。

       从民建室内与工建热车间一天的温度变化图（图1）可知，夏季民用建筑只有部分时间是可以充分利用自然通风来进行降温，因此民用建筑需要明确夏季自然通风时段，关注这个时段的风向及其风速大小。而条文对利用穿堂风进行自然通风的建筑，考虑的是其迎风面与夏季最多风向的角度问题。根据选取的部分城市典型气象年夏季（6~9月）逐时室外风环境参数分析（见表1）可知，夏季最多风向多与夏季13:00时刻风向接近或者一致，而夏季13:00时刻室外温度高于室内温度，不利于进行自然通风。因此条文不应仅笼统的规定建筑迎风面与夏季最多风向的角度。

表1   部分城市夏季风向统计表

注：各数字表示的风向信息见《中国建筑热环境分析专用气象数据集》。

       3.3   自然通风量的确定方法不明确

       在自然通风量的计算方面，应同时考虑热压及风压的作用，但如何同时考虑热压与风压的作用，热压与风压相互之间是什么样的关系，热压与风压作用下的两种自然通风方式的效果是加强还是削弱，哪一种通风方式占主导，这些都需要对自然通风进行分析、判断。

     《民建暖通规范》在确定风压作用的通风量原则时，第6.2.8条第1款“分别计算过渡季及夏季的自然通风量，并按其最小值确定”这一原则出现主次不分的问题。通常情况下，夏季风压作用的自然通风量小于过渡季风压作用的自然通风量，若按夏季风压作用的自然通风量确定并采取相应的技术措施，即表明夏季的自然通风潜力被挖掘利用了，而最大值的过渡季自然通风潜力未被充分利用。

     “最小值”主要是从可靠性、保证率角度来讲的，而“最大值”是从有效性、充分性角度考虑，两者思考的角度不同，决定的技术路线不同，最终决定了效果亦不同。因此，自然通风最大的潜力是在过渡季节，自然通风的设计首先应考虑过渡季节充分利用，然后才考虑夏季的通风时段，校核其自然通风的利用效果，再通过技术经济比较，辅以机械通风或空调系统。

       3.4   自然通风潜力的评价指标不明确

       在自然通风潜力评价方面，如何来评价自然通风潜力的大小，标准没有给出明确的评价指标。

       从热利用方面考虑，可在建筑通风时段内考虑室内、外温度差值，利用自然通风的降温作用，通过建筑通风时段乘以室内外温差平均值来评估自然通风热潜力大小。

       从风力方面考虑，风力越大，风越稳定，自然通风的利用效果越好。因此，可通过垂直于建筑迎风面的风速与建筑通风时段的乘积来评估自然通风风力潜力大小。垂直于建筑迎风面的风速要考虑风向与建筑迎风面的夹角的修正，保证垂直于建筑迎风面的风力大小。

       因此，自然通风潜力的评价指标可为两个参数，一个是建筑通风时段，即利用自然通风的时间长短，另外一个是自然通风的利用效果。

       4   确定民用建筑热舒适通风的思路

       室内热舒适是建筑热环境的基本要求。对于民用建筑，存在通风季节和建筑通风时段的热舒适通风情况。建筑节能季节舒适度模型基于热平衡原理，将影响人体舒适度的温度、湿度与衣着情况纳入人体热量平衡方程，从而得到有效实感温度AT值。AT值反映了人体的综合热舒适度情况，AT值的舒适度区间大约在16~28℃范围^[3]。而室内热环境除了要满足人体热舒适性要求，还要满足卫生学要求。基于健康角度考虑，当温度高于25℃，相对湿度Φ大于70%，含湿量di大于14g/kg•干空气时需要除湿，当相对湿度Φ小于30%时需要加湿。因此，根据AT值和建筑节能季节与时段的划分标准^[4]可划分出不同城市采暖季节、空调季节、通风季节和除湿加湿季节。在不同的季节，即便是通风季节也并非每天24h都满足热舒适通风要求，因而进一步依据该标准确定出各季节室外气候条件满足要求的那段时间，即通风时段。

       民用建筑的热舒适通风首先也是最重要的是明确出建筑通风时段，其中包括通风季节的通风时段和非通风季节的通风时段，在此基础上开展研究确定通风室外计算温度，考虑自然通风的利用，确定自然通风量的基本原则，以及评价自然通风的潜力等。

       根据通风季节通风时段室外空气干球温度的最高值可确定出不同城市通风设计室外计算温度，重庆、北京地区通风室外计算干球温度分别为20.3℃和23.8℃^[5]。而在考虑自然通风的利用时，除了考虑风速风向外，还需要考虑风的热性，宜与夏季自然通风时段的最多风向垂直或呈不小于45度角。自然通风的设计宜优先考虑过渡季节最大化利用，再校核夏季通风时段通风效果。在自然通风潜力的评价方面，建筑通风时段也是其中一个关键参数。因此，确定民用建筑热舒适通风的关键是要确定出建筑通风时段。

       5   结论

     （1）民用建筑热舒适通风是排热通风，能够减少供暖空调系统的运行时间，降低建筑能耗，是建筑节能的关键，应充分合理利用。

     （2）工业建筑与民用建筑不同，民用建筑热舒适通风的前提条件是室外空气温湿度适宜。

     （3）已有的关于热舒适通风的研究成果大多针对工业建筑，通过对标准规范条款的梳理与思考，《民建暖通规范》中有关热舒适通风条款存在通风室外计算温度不适用民建热舒适通风，自然通风的利用未考虑到风的热性，风压作用的自然通风量的确定原则存在主次不分，以及自然通风潜力的评价未能明确清楚等问题。

     （4）标准规范中有关热舒适通风条款存在的问题均应基于建筑通风时段来开展研究，建筑通风时段是民用建筑热舒适通风确定的关键。

参考文献

       [1] 付祥钊, 丁艳蕊, 童学江,等.我国大陆民用建筑通风设计现状调查[J].建筑技术开发，2016，增刊:96–99.

       [2] 中国建筑科学研究院.GB 50736–2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社, 2012.

       [3] 张慧玲.建筑节能气候适应性的时域划分研究[D].重庆：重庆大学, 2009.

       [4] 付祥钊.建筑节能原理与技术[M].重庆：重庆大学出版社，2008.52–63.

       [5] 付祥钊，陈敏.关于民用建筑通风室内外计算参数的思考[J].暖通空调, 2011,41(5):26–31.

备注：本文收录于《建筑环境与能源》2017年5月刊总第5期。
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