重慶海潤節能研究院      鄧曉梅   丁艷蕊

摘   要：民用建筑通風設計現狀調查結果顯示民建通風設計的不良現狀與現行標準條款合理性有關。本文通過對現行工程標準中民建熱舒適通風條款的研究與思考，發現現行標準存在直接引用工建通風標準或缺乏針對民建的深入研究而導致條款不合理的問題。文中結合行業有關研究成果提出了確定民建熱舒適通風的可行思路，對于今后進行民建通風標準的修編具有參考價值。

關鍵詞：標準；民用建筑通風；熱舒適通風

       0   引言

       通風專委會住宅與公共建筑通風研究組在對全國各大建筑設計研究院進行民建通風設計現狀調查中發現，多數設計師認為標準部分條款落后于工程實踐，有失合理性。部分條款缺乏成熟技術支持，執行困難。尤其是對于自然通風的利用，有的標準條文只有原則性的表述，沒有具體的計算和設計方法，難以支撐工程設計。^[1]

       我國第一部完全針對民建供暖通風與空氣調節的基礎性通用技術規范《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB 50736（以下簡稱《民建暖通規范》）^[2]的部分條款是直接引用或參照工業建筑通風規范相關條款編制的。因工業建筑與民用建筑所針對的對象不同，不同對象使用的環境、使用的狀況是不一樣的，在通風需求、運行條件上是有差異的，這促使了住宅與公共建筑通風研究組對標準規范民建通風條款內容的開展了針對性研究和深入思考。

       1   民建熱舒適通風的重要性

       通風是指建筑室內外的空氣交換，是將建筑室內的不符合衛生標準的污濁空氣排至室外，將新鮮空氣或經過凈化符合衛生要求的空氣送入室內，是保障室內健康和空氣品質的重要手段。通風分為衛生通風和熱舒適通風。建筑衛生通風是基礎通風，是為了滿足人體健康需要所必須提供的通風要求，所有建筑任何時間都需要。熱舒適通風是排熱通風，通過提高空氣流速而增加室內人員體內散熱，以及防止由人體皮膚潮濕引起的不舒適而進行的通風措施，用于改善室內人員的熱舒適條件。雖然它是部分建筑部分時間內的需要，但熱舒適通風能夠減少供暖空調系統的運行時間，降低建筑能耗，是建筑節能的關鍵，其重要性不言而喻。

       2   民建熱舒適通風的條件

       民用建筑熱舒適通風不同于工業建筑。在工業建筑熱車間，熱車間內溫度始終高于室外溫度，如圖1所示，利用自然通風能夠起到排熱降溫的作用。而對于民用建筑，室內溫度并不是任何時間都高于室外，都可以利用自然通風進行降溫，比如夏季中午室外氣溫最高的時段。當室外溫度高于室內溫度時是不宜降溫通風的，若進行通風反而會引起室內溫度升高，室內人員的熱不舒適。因此，民用建筑熱舒適通風的利用是有條件的，其前提條件是室外空氣溫濕度適宜。

圖1   民建室內與工建熱車間日溫度對比

       3   標準條款中關于民建熱舒適通風存在的問題

       通過對《民建暖通規范》中通風條款的梳理與思考，圍繞民建熱舒適通風的條款內容主要存在以下問題。

       3.1   通風室外計算溫度對民建通風不適用

     《民建暖通規范》中第4.1.3條和第4.1.8條分別給出了冬季通風室外計算溫度和夏季通風室外計算溫度。冬季通風室外計算溫度，應采用累年最冷月平均溫度；夏季通風室外計算溫度，應采用歷年最熱月14時的月平均溫度的平均值。

     《民建暖通規范》規定的通風室外計算溫度是直接引用工業通風中針對熱車間的取值方法，屬于工業衛生通風的情況，主要是防止熱車間工人中暑，民建不適用。從《民建暖通規范》附錄A各城市通風室外計算參數值可知，部分城市夏季通風室外計算溫度高于30℃，不僅不會改善室內熱濕環境，還會嚴重惡化室內熱濕環境。因此，不能用于民建的熱舒適通風。

       3.2   自然通風利用未考慮風的熱性

     《民建暖通規范》第6.2.1條建筑在利用自然通風優化設計時，更多考慮的是風向，沒有考慮到風的熱性。夏季自然通風主要是用作被動式降溫，還需要加上對風的熱性要求，即室外溫度要低于室內溫度。在恒定內熱源條件下，確定通風室外計算參數時，室外溫度越接近于室內溫度，可利用的自然通風時段就越多，而建筑空調設備系統的能耗就越小，但需要的自然通風開口面積會增大。通風室外計算參數的確定應與建筑及其設備系統綜合考慮，分析設計方案的經濟合理性。由此可知，風的利用除考慮其風速、風向外，還應考慮溫度指標。

       從民建室內與工建熱車間一天的溫度變化圖（圖1）可知，夏季民用建筑只有部分時間是可以充分利用自然通風來進行降溫，因此民用建筑需要明確夏季自然通風時段，關注這個時段的風向及其風速大小。而條文對利用穿堂風進行自然通風的建筑，考慮的是其迎風面與夏季最多風向的角度問題。根據選取的部分城市典型氣象年夏季（6~9月）逐時室外風環境參數分析（見表1）可知，夏季最多風向多與夏季13:00時刻風向接近或者一致，而夏季13:00時刻室外溫度高于室內溫度，不利于進行自然通風。因此條文不應僅籠統的規定建筑迎風面與夏季最多風向的角度。

表1   部分城市夏季風向統計表

注：各數字表示的風向信息見《中國建筑熱環境分析專用氣象數據集》。

       3.3   自然通風量的確定方法不明確

       在自然通風量的計算方面，應同時考慮熱壓及風壓的作用，但如何同時考慮熱壓與風壓的作用，熱壓與風壓相互之間是什么樣的關系，熱壓與風壓作用下的兩種自然通風方式的效果是加強還是削弱，哪一種通風方式占主導，這些都需要對自然通風進行分析、判斷。

     《民建暖通規范》在確定風壓作用的通風量原則時，第6.2.8條第1款“分別計算過渡季及夏季的自然通風量，并按其最小值確定”這一原則出現主次不分的問題。通常情況下，夏季風壓作用的自然通風量小于過渡季風壓作用的自然通風量，若按夏季風壓作用的自然通風量確定并采取相應的技術措施，即表明夏季的自然通風潛力被挖掘利用了，而最大值的過渡季自然通風潛力未被充分利用。

     “最小值”主要是從可靠性、保證率角度來講的，而“最大值”是從有效性、充分性角度考慮，兩者思考的角度不同，決定的技術路線不同，最終決定了效果亦不同。因此，自然通風最大的潛力是在過渡季節，自然通風的設計首先應考慮過渡季節充分利用，然后才考慮夏季的通風時段，校核其自然通風的利用效果，再通過技術經濟比較，輔以機械通風或空調系統。

       3.4   自然通風潛力的評價指標不明確

       在自然通風潛力評價方面，如何來評價自然通風潛力的大小，標準沒有給出明確的評價指標。

       從熱利用方面考慮，可在建筑通風時段內考慮室內、外溫度差值，利用自然通風的降溫作用，通過建筑通風時段乘以室內外溫差平均值來評估自然通風熱潛力大小。

       從風力方面考慮，風力越大，風越穩定，自然通風的利用效果越好。因此，可通過垂直于建筑迎風面的風速與建筑通風時段的乘積來評估自然通風風力潛力大小。垂直于建筑迎風面的風速要考慮風向與建筑迎風面的夾角的修正，保證垂直于建筑迎風面的風力大小。

       因此，自然通風潛力的評價指標可為兩個參數，一個是建筑通風時段，即利用自然通風的時間長短，另外一個是自然通風的利用效果。

       4   確定民用建筑熱舒適通風的思路

       室內熱舒適是建筑熱環境的基本要求。對于民用建筑，存在通風季節和建筑通風時段的熱舒適通風情況。建筑節能季節舒適度模型基于熱平衡原理，將影響人體舒適度的溫度、濕度與衣著情況納入人體熱量平衡方程，從而得到有效實感溫度AT值。AT值反映了人體的綜合熱舒適度情況，AT值的舒適度區間大約在16~28℃范圍^[3]。而室內熱環境除了要滿足人體熱舒適性要求，還要滿足衛生學要求。基于健康角度考慮，當溫度高于25℃，相對濕度Φ大于70%，含濕量di大于14g/kg•干空氣時需要除濕，當相對濕度Φ小于30%時需要加濕。因此，根據AT值和建筑節能季節與時段的劃分標準^[4]可劃分出不同城市采暖季節、空調季節、通風季節和除濕加濕季節。在不同的季節，即便是通風季節也并非每天24h都滿足熱舒適通風要求，因而進一步依據該標準確定出各季節室外氣候條件滿足要求的那段時間，即通風時段。

       民用建筑的熱舒適通風首先也是最重要的是明確出建筑通風時段，其中包括通風季節的通風時段和非通風季節的通風時段，在此基礎上開展研究確定通風室外計算溫度，考慮自然通風的利用，確定自然通風量的基本原則，以及評價自然通風的潛力等。

       根據通風季節通風時段室外空氣干球溫度的最高值可確定出不同城市通風設計室外計算溫度，重慶、北京地區通風室外計算干球溫度分別為20.3℃和23.8℃^[5]。而在考慮自然通風的利用時，除了考慮風速風向外，還需要考慮風的熱性，宜與夏季自然通風時段的最多風向垂直或呈不小于45度角。自然通風的設計宜優先考慮過渡季節最大化利用，再校核夏季通風時段通風效果。在自然通風潛力的評價方面，建筑通風時段也是其中一個關鍵參數。因此，確定民用建筑熱舒適通風的關鍵是要確定出建筑通風時段。

       5   結論

     （1）民用建筑熱舒適通風是排熱通風，能夠減少供暖空調系統的運行時間，降低建筑能耗，是建筑節能的關鍵，應充分合理利用。

     （2）工業建筑與民用建筑不同，民用建筑熱舒適通風的前提條件是室外空氣溫濕度適宜。

     （3）已有的關于熱舒適通風的研究成果大多針對工業建筑，通過對標準規范條款的梳理與思考，《民建暖通規范》中有關熱舒適通風條款存在通風室外計算溫度不適用民建熱舒適通風，自然通風的利用未考慮到風的熱性，風壓作用的自然通風量的確定原則存在主次不分，以及自然通風潛力的評價未能明確清楚等問題。

     （4）標準規范中有關熱舒適通風條款存在的問題均應基于建筑通風時段來開展研究，建筑通風時段是民用建筑熱舒適通風確定的關鍵。

參考文獻

       [1] 付祥釗, 丁艷蕊, 童學江,等.我國大陸民用建筑通風設計現狀調查[J].建筑技術開發，2016，增刊:96–99.

       [2] 中國建筑科學研究院.GB 50736–2012民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社, 2012.

       [3] 張慧玲.建筑節能氣候適應性的時域劃分研究[D].重慶：重慶大學, 2009.

       [4] 付祥釗.建筑節能原理與技術[M].重慶：重慶大學出版社，2008.52–63.

       [5] 付祥釗，陳敏.關于民用建筑通風室內外計算參數的思考[J].暖通空調, 2011,41(5):26–31.

備注：本文收錄于《建筑環境與能源》2017年5月刊總第5期。
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