1、問題的提出

　　建筑節(jié)能以保證室內(nèi)衛(wèi)生舒適為前提，通過(guò)提高建筑的能源利用效率來(lái)滿足人們迅速增長(zhǎng)的健康和舒適感要求，進(jìn)而提高室內(nèi)工作效率和生活質(zhì)量。建筑熱環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的高低，對(duì)建筑、建筑供配電和采暖空調(diào)設(shè)備的投資、能耗、運(yùn)行費(fèi)用都有顯著影響，需要相應(yīng)的能源支撐和個(gè)人的經(jīng)濟(jì)承受能力。根據(jù)重慶地方標(biāo)準(zhǔn)[1]，達(dá)到小康水平的住宅應(yīng)執(zhí)行舒適性熱環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。而影響熱感覺的六個(gè)因素是：干球溫度、空氣濕度、風(fēng)速、周圍物體表面的平均輻射溫度、人體活動(dòng)強(qiáng)度和衣服熱阻，前四個(gè)是熱環(huán)境因素，后兩個(gè)是個(gè)體人為因素。按熱舒適方程將上述六個(gè)因素綜合為PMV預(yù)期平均評(píng)價(jià)和PPD預(yù)期不滿意百分率，形成PMV—PPD熱環(huán)境指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)體系。正由于PMV是由熱感覺的六個(gè)因素共同決定的，同一個(gè)PMV值可由不同的六個(gè)因素組合而達(dá)到，在不同熱環(huán)境參數(shù)組合下，所需能耗大小不同。

　　我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)，由于特有的地理位置而形成的氣候特征，夏季氣溫高，氣溫高于35℃的天數(shù)有15—25天，最熱天氣溫可達(dá)41℃以上，加上濕度大，給人悶熱的感覺。全年濕度大是該地區(qū)氣候的一個(gè)顯著特征，年平均相對(duì)濕度在70%—80%左右，有時(shí)高達(dá)95%—100%[1].高濕不僅影響到室內(nèi)人員的熱舒適感，而且影響到室內(nèi)衛(wèi)生條件，對(duì)人體健康和室內(nèi)設(shè)備、家具的使用壽命帶來(lái)不利影響。根據(jù)這一地區(qū)的氣候高濕特征，夏季住宅要達(dá)到居住環(huán)境的熱舒適和節(jié)能要求，就需要采取多種方法解決高溫高濕帶來(lái)的熱環(huán)境質(zhì)量和室內(nèi)空氣質(zhì)量問題。為使住宅空調(diào)除濕的能耗降到合理的水平，住宅降溫除濕方式應(yīng)靈活多樣，對(duì)新風(fēng)能耗分析也應(yīng)考慮氣候資源的合理調(diào)配等因素[2].由于夏熱冬冷、氣候潮濕的建筑室外熱環(huán)境特征，新風(fēng)能耗在空調(diào)總能耗中占較大比例，例如，重慶節(jié)能住宅的各項(xiàng)能耗中，夏季新風(fēng)冷負(fù)荷占總冷負(fù)荷的29.61%，夏季新風(fēng)用電量占夏季總用電量的44.54%，在全年采暖空調(diào)除濕用電量中新風(fēng)占40.24%[1].

　　所以，合理地確定該地區(qū)新風(fēng)冷耗的計(jì)算方法對(duì)探討新風(fēng)節(jié)能途徑有著重要意義。室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度高低對(duì)新風(fēng)能耗的影響作者已另文討論，本文主要分析室內(nèi)相對(duì)濕度對(duì)夏熱冬冷地區(qū)新風(fēng)耗冷量的影響。

　　2、夏熱冬冷地區(qū)空調(diào)期、除濕期新風(fēng)耗冷量分析方法

　　2.1 空調(diào)期、除濕期的確定方法

　　實(shí)驗(yàn)研究表明[1]，節(jié)能住宅采用間歇通風(fēng)，室內(nèi)日最高溫度tn.max與室外日最高溫度tw.max，室外日最低溫度tw.min之間

　　這表明，對(duì)節(jié)能住宅，在采用間歇通風(fēng)的前提下，當(dāng)室內(nèi)最高溫度超過(guò)室內(nèi)設(shè)定的熱舒適溫度上限值時(shí)，必須采用機(jī)械方式進(jìn)行降溫，即空調(diào)設(shè)備啟動(dòng)，進(jìn)入空調(diào)期。

　　所以，夏熱冬冷地區(qū)住宅空調(diào)期是指采用間歇通風(fēng)等無(wú)能耗或低能耗的自然或被動(dòng)冷卻方式不能達(dá)到室內(nèi)的舒適性熱環(huán)境質(zhì)量要求時(shí)空調(diào)設(shè)備運(yùn)行的天數(shù)。對(duì)于住宅建筑，當(dāng)室內(nèi)熱舒適參數(shù)設(shè)定值不同時(shí)，即使在相同的室外氣象條件和通風(fēng)方式條件下，空調(diào)運(yùn)行時(shí)間也不同。

　　對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)，室外空氣濕度高且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，當(dāng)室外空氣日平均相對(duì)濕度超過(guò)室內(nèi)空氣設(shè)定相對(duì)濕度時(shí)，若不對(duì)室外空氣進(jìn)行處理而直接進(jìn)入室內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)濕度超過(guò)熱環(huán)境質(zhì)量規(guī)定的上限值，影響室內(nèi)熱環(huán)境的熱舒適性和室內(nèi)空氣質(zhì)量。若此時(shí)室外氣溫不滿足2-1-2，且高于采暖期室內(nèi)最低溫度tn.h，即在不屬于空調(diào)期和采暖期的天數(shù)內(nèi)，這時(shí)為保證室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量需對(duì)室外空氣進(jìn)行除濕處理，能耗主要是新風(fēng)的除濕能耗，因而我們把這樣的天數(shù)單獨(dú)作為除濕期天數(shù)。設(shè)Φw.p為室外空氣日平均相對(duì)濕度，Φn.max為室內(nèi)熱環(huán)境上限相對(duì)濕度，其余符號(hào)同前定義。所以，除濕期天數(shù)的判斷條件為：

　　且Φw.p>Φn.max （式2-1-3）

　　所以，夏熱冬冷地區(qū)除濕期是指一年中，除采暖期和空調(diào)期以外，需要對(duì)進(jìn)入室內(nèi)的室外空氣進(jìn)行除濕才能維持建筑室內(nèi)所要求的熱環(huán)境質(zhì)量的天數(shù)之和。與空調(diào)期相比，除濕期內(nèi)室外日平均氣溫較低，室內(nèi)空氣溫度隨室外氣溫波動(dòng)，但從日平均溫度來(lái)看，室內(nèi)日平均溫度與室外日平均氣溫比較接近，因而除濕期內(nèi)室內(nèi)空氣溫度不是定值，而是在tn.c和tn.h的范圍內(nèi)隨室外空氣溫度變化的動(dòng)態(tài)參數(shù)。采用當(dāng)?shù)厥彝庵饡r(shí)氣象數(shù)據(jù)，可以求得室外tw.jp和Φw.p，判斷是否屬于除濕期，若屬于除濕期，則設(shè)室內(nèi)日平均溫度等于室外日平均氣溫tw.p，再結(jié)合建筑室內(nèi)允許的最大相對(duì)濕度和當(dāng)?shù)卮髿鈮毫�，按濕空氣狀態(tài)方程計(jì)算得到除濕期室內(nèi)最大允許含濕量和最大允許焓值的逐日值，作為除濕期新風(fēng)耗冷量計(jì)算的基礎(chǔ)。

　　2.2 空調(diào)期、除濕期新風(fēng)耗冷量計(jì)算基本公式

　　新風(fēng)耗冷量是指在新風(fēng)的處理過(guò)程中，需由制冷機(jī)或天然冷源提供的冷量，其大小取決于新風(fēng)熱濕處理過(guò)程前后的焓差和新風(fēng)量。新風(fēng)耗冷量不同于新風(fēng)能耗，新風(fēng)能耗與新風(fēng)處理設(shè)備的能效比有關(guān)，在耗冷量相同時(shí)，能效比越高的新風(fēng)處理設(shè)備能耗量小于能效比低的新風(fēng)處理設(shè)備�？諝馓幚碓O(shè)備的能效比是一個(gè)綜合性概念，其大小既與設(shè)備自身性能有關(guān)，也與設(shè)備運(yùn)行工況和調(diào)節(jié)方式有關(guān)。本文不涉及具體新風(fēng)處理設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換效率，主要就新風(fēng)耗冷量計(jì)算方法及其結(jié)果進(jìn)行分析。

　　2.2.1 空調(diào)期新風(fēng)耗冷量計(jì)算基本方法

　　在空調(diào)期內(nèi)，新風(fēng)被處理到低于室內(nèi)設(shè)定空氣狀態(tài)焓值送入室內(nèi)，此時(shí)處理單位質(zhì)量的新風(fēng)需消耗的冷量為室外空氣焓值與新風(fēng)處理后的露點(diǎn)焓值之差，這部分冷量除承當(dāng)新風(fēng)自身負(fù)荷以外還可承當(dāng)部分室內(nèi)顯熱冷負(fù)荷，相應(yīng)減少了室內(nèi)冷負(fù)荷的耗冷量，新風(fēng)多承當(dāng)?shù)倪@部分室內(nèi)冷負(fù)荷為顯熱冷負(fù)荷，數(shù)量上相當(dāng)于室內(nèi)空氣焓值與露點(diǎn)焓值之差。對(duì)空調(diào)期整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)或空調(diào)房間而言，新風(fēng)獨(dú)立處理至露點(diǎn)狀態(tài)雖多消耗了冷量，但可作為承當(dāng)室內(nèi)冷負(fù)荷利用，新風(fēng)降溫除濕實(shí)際所需耗冷量仍然可由室內(nèi)外空氣焓差計(jì)算確定�？照{(diào)期的新風(fēng)總耗冷量為空調(diào)期每天耗冷量的總和，空調(diào)期一天中的新風(fēng)耗冷量等于該日內(nèi)空調(diào)運(yùn)行逐時(shí)耗冷量之和。當(dāng)室外空氣焓值低于室內(nèi)設(shè)定空氣狀態(tài)焓值時(shí)，該時(shí)刻新風(fēng)耗冷量為零。

　　2.2.2 除濕期新風(fēng)耗冷量計(jì)算基本方法

　　在除濕期內(nèi)，若采用常規(guī)的冷凍除濕，新風(fēng)處理后的機(jī)器露點(diǎn)為室內(nèi)空氣允許的最大含濕量與相對(duì)濕度90%的交點(diǎn)。除濕期內(nèi)室內(nèi)冷負(fù)荷很小或?yàn)榱悖�因而新風(fēng)露點(diǎn)送風(fēng)使室內(nèi)空氣溫度降低。當(dāng)室內(nèi)空氣溫度已經(jīng)在熱舒適區(qū)域內(nèi)時(shí)，這部分使室內(nèi)空氣降溫的冷量實(shí)際上被浪費(fèi)掉。從新風(fēng)節(jié)能角度分析，除濕期采用冷凍除濕將新風(fēng)處理至露點(diǎn)的耗冷量為最大理論耗冷量，簡(jiǎn)稱除濕期冷凍除濕耗冷量。

　　2.3 單位質(zhì)量新風(fēng)冷熱耗量的計(jì)算程序

　　全年新風(fēng)冷熱耗量的計(jì)算程序框圖如圖2-1所示，該程序中包含了采暖期的判斷條件和采暖期新風(fēng)耗熱量。由于冬季在高濕氣候下，室內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)濕度過(guò)低的情況，且冬季住宅的采暖方式比較單一，供暖量和能耗大小主要取決于室外氣溫，目前對(duì)住宅冬季的供暖能耗的計(jì)算采用當(dāng)?shù)氐牟膳�度日�?shù)。夏熱冬冷地區(qū)采暖期的判斷方法和新風(fēng)耗熱量的計(jì)算可參見文獻(xiàn)[4]，本文不再論述�？照{(diào)期和除濕期新風(fēng)耗冷量的計(jì)算子程序本文略去。

　　3、夏熱冬冷地區(qū)單位質(zhì)量

　　新風(fēng)的冷熱耗量計(jì)算結(jié)果與分析采用TMY-2氣象文件的逐時(shí)室外空氣氣象參數(shù)

　　（一）當(dāng)室內(nèi)熱環(huán)境溫度設(shè)定不變時(shí)，室內(nèi)設(shè)定相對(duì)濕度降低時(shí)空調(diào)期和除濕期新風(fēng)耗冷量都增加，并且室內(nèi)設(shè)定溫度越高，總耗冷量的增加就越明顯。以夏熱冬冷地區(qū)的平均耗冷量分析，室內(nèi)溫度分別為28℃、26℃和24℃時(shí)，室內(nèi)相對(duì)濕度每降低10%，新風(fēng)總耗冷量分別增加7.81、6.74和5.92 kW.h/（kg/h）�？梢�，當(dāng)室內(nèi)空氣溫濕度在滿足PMV熱舒適綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的前提下，為降低新風(fēng)耗冷量，室內(nèi)空氣相對(duì)濕度應(yīng)盡量取高值。

　�。ǘ�）當(dāng)室內(nèi)空氣相對(duì)濕度一定時(shí)，室內(nèi)設(shè)定溫度降低時(shí)新風(fēng)總耗冷量呈增加趨勢(shì)，并且相對(duì)濕度設(shè)定值越高，干球溫度設(shè)定值對(duì)新風(fēng)總耗冷量得增加影響就越明顯，按夏熱冬冷地區(qū)新風(fēng)耗冷量的平均值統(tǒng)計(jì)，當(dāng)室內(nèi)設(shè)定相對(duì)濕度分別為70%、60%和50%時(shí)，室內(nèi)設(shè)定溫度每降低1℃，新風(fēng)總耗冷量平均增加1.15、0.90和0.73 kW.h/（kg/h）�？梢�，在滿足PMV熱舒適綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的前提下，當(dāng)室內(nèi)空氣相對(duì)濕度越高，通過(guò)提高室內(nèi)空氣干球溫度設(shè)定值來(lái)降低新風(fēng)耗冷量的效果越明顯。

　�。ㄈ�）相對(duì)濕度作為室內(nèi)熱環(huán)境的基本參數(shù)之一，不僅對(duì)人的熱舒適感有重要影響，而且對(duì)室內(nèi)衛(wèi)生條件和新風(fēng)能耗大小直接相關(guān)，國(guó)內(nèi)外建筑環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)室內(nèi)相對(duì)濕度指標(biāo)有明確規(guī)定。室內(nèi)熱環(huán)境相對(duì)濕度的控制比室溫控制難度大，在室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度高于26時(shí)，該地區(qū)新風(fēng)除濕能耗大于降溫能耗[4].因此，為減少新風(fēng)耗冷量，室內(nèi)相對(duì)濕度應(yīng)盡可能取高值，即熱環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)允許的最大值70%.

　�。ㄋ模┏凉衿谛嘛L(fēng)處理采用不同方式的耗冷量相差較大，并且室內(nèi)空氣相對(duì)濕度越低，這一差異就越明顯。從夏熱冬冷地區(qū)除濕期新風(fēng)平均耗冷量分析，通過(guò)改變新風(fēng)除濕方式可使冷凍除濕的耗冷量最大程度降低50%左右。而且，室內(nèi)熱環(huán)境相對(duì)濕度指標(biāo)越低或干球溫度指標(biāo)越高，采用新型除濕方式處理新風(fēng)對(duì)降低除濕期新風(fēng)耗冷量的作用就越顯著。

　　此外，室內(nèi)相對(duì)濕度指標(biāo)的變化不影響空調(diào)期天數(shù)；而隨著相對(duì)濕度指標(biāo)下降，除濕期天數(shù)增加，但增加幅度較小。這是因?yàn)橄臒岫�冷地區(qū)氣候潮濕，月平均相對(duì)濕度都在70%以上，在四月至十月室外日平均溫度高于18℃的天數(shù)內(nèi)其日平均相對(duì)濕度低于70%的天數(shù)也很少出現(xiàn)，因而當(dāng)室內(nèi)相對(duì)濕度指標(biāo)從70%降到50%的過(guò)程中，對(duì)除濕期天數(shù)的影響很小，并且，對(duì)氣候越潮濕的城市這一影響就越不明顯。不同室內(nèi)設(shè)定溫度和相對(duì)濕度下各城市空調(diào)期、除濕期天數(shù)可參見文獻(xiàn)[4].

　　4、結(jié)論

　　4.1 空調(diào)期、除濕期的劃分指標(biāo)應(yīng)當(dāng)結(jié)合該夏熱冬冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)和住宅熱環(huán)境質(zhì)量要求確定，住宅夏季空調(diào)期、除濕期是在充分考慮了當(dāng)?shù)囟喾N可利用的天然冷源的前提下，必須依靠機(jī)械方式來(lái)達(dá)到室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量要求的時(shí)間，空調(diào)期和除濕期是以日為分析單位，以室外空氣日平均參數(shù)為判斷指標(biāo)，避免了夏季新風(fēng)能耗的重復(fù)計(jì)算。

　　4.2 空調(diào)期、除濕期內(nèi)新風(fēng)耗冷量利用逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)，對(duì)空調(diào)期、除濕期內(nèi)每一天逐時(shí)計(jì)算，只分析對(duì)能耗有影響的高于室內(nèi)設(shè)定參數(shù)對(duì)應(yīng)值的時(shí)刻，并且根據(jù)新風(fēng)處理方式選擇新風(fēng)耗冷量計(jì)算公式，使新風(fēng)能耗計(jì)算更符合實(shí)際，并通過(guò)編制計(jì)算程序?qū)崿F(xiàn)新風(fēng)能耗的自動(dòng)計(jì)算，通過(guò)改變?cè)O(shè)定參數(shù)的初始值，能夠獲得不同室內(nèi)設(shè)定空氣狀態(tài)時(shí)新風(fēng)能耗的比較。

　　4.3 室內(nèi)相對(duì)濕度設(shè)定值對(duì)新風(fēng)耗冷量影響較大，按夏熱冬冷地區(qū)主要城市平均值分析，室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)計(jì)溫度分別為28℃、26℃和24℃時(shí)，室內(nèi)相對(duì)濕度每降低10%，新風(fēng)總耗冷量分別增加7.81、6.74和5.92 kW.h/（kg/h）。

　　4.4 除濕期新風(fēng)耗冷量的計(jì)算應(yīng)當(dāng)結(jié)合新風(fēng)除濕方式考慮，冷凍除濕耗冷量最大，為降低新風(fēng)除濕的耗冷量，應(yīng)改變新風(fēng)除濕方式，通過(guò)新風(fēng)濕度控制來(lái)實(shí)現(xiàn)新風(fēng)除濕期的節(jié)能。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[4]余曉平，夏熱冬冷地區(qū)住宅新風(fēng)能耗分析和降溫除濕方式的研究，重慶大學(xué)碩士論文[D]，2000