自然通风环境下的热舒适分析.pdf

自然通风环境下的热舒适分析

由于建筑业的不断壮大，人们对其的使用性能越来越关注，建筑物的自然
通风引起了设计者的广泛关注。本文从自然通风的概述、影响自然通风的相关因
素、自然通风的实现方法及人体热感觉及热舒适性分析等几个方面进行了讨论。

标签：自然通风;热舒适;分析

一、前言

近年来，随着经济的快速发展，建筑业市场竞争力越来越激烈，自然通风环
境下的热舒适设计在建筑企业的发展中至关重要。虽然一些企业在设计方法上有
所完善，但依然存在一些问题和不足需要改进，在经济突飞猛进的新时期，建筑
企业必须加强自然通风环境下的热舒适的设计技术，提高人体的舒适度，获取良
好的经济效益。

二、自然通风的概述

与其它相对复杂、昂贵的生态技术相比。自然通风（或机械辅助式自然通风）
是当今生态建筑所普遍采取的一项比较成熟而廉价的技术措施。采用自然通风方
式的根本目的就是取代（或部分取代）传统空调制冷系统。而这一取代过程有两
点至关重要的意义一是实现有效被动式制冷。自然通风可以在不消耗不可再生能
源的情况下降低室内温度，带走潮湿气体达到人体热舒适。这有利于减少能耗、
降低污染符合可持续发展的思想。二是可以提供新鲜、清洁的自然空气（新风）
有利于人的生理和心理健康。室内空气品质的低劣在很大程度上是由于缺少充足
的新风空调所造成的恒温环境也使得人体抵抗力下降，引发各种“空调病”，而自
然通风可以排除室内污浊的空气，同时还有利于满足人和大自然交往的心理需
求。

三、影响自然通风的相关因素

通风技术的主要目的是保证室内具有良好的空气品质，而所谓良好的标准是
由生活方式与行为模式之间的相互匹配机率制定的，因此制定保证室内环境的要
求条件时，首先考虑的无疑是人们的健康和安全。通风扮演的角色是稀释和去除
室内的污染物，所以通风技术是保证健康室内环境的基础，因此了解与通风相关
的各个因素是如何互相影响是很重要的。图1中所总结的各个因素之间的相互影
响是那些想提供一个成功通风方案的建筑或设备工程师所必须了解的，此外，建
筑物的空间结构布局与组合形式、区域的地理、气候条件等对通风也有着重要的
影响。

图1与自然通风效果相关的因素

四、自然通风的实现方法

采用自然通风取代空调制冷技术至少具有两方面的意义：一是实现了被动式
制冷。二是可提供新鲜、清洁的自然空气，有利于人体的生理和心理健康。建筑
中常用的自然通风实现方式主要有以下几种：

1、利用风压实现自然通风

自然通风最基本的动力是风压和热压。在具有良好的外部风环境的地区，风
压可作为实现自然通风的主要手段。在我国大量的非空调建筑中，利用风压促进
建筑的室内空气流通，改善室内的空气环境质量，是一种常用的建筑处理手段。
风压通风就是利用建筑的迎风面和背风面之间的压力差实现空气的流通。压力差
的大小与建筑的形式、建筑与风的夹角以及建筑周围的环境有关。当风垂直吹向
建筑的正立面时，迎风面中心处正压最大，在屋角和屋脊处负压最大。

2、利用热压实现自然通风

自然通风的另一原理是利用建筑内部空气的热压差，即通常讲的“烟囱效
应”，来实现建筑的自然通风。利用热空气上升的原理，在建筑上部设排风口可
将污浊的热空气从室内排出，而室外新鲜的冷空气则从建筑底部被吸入。热压作
用与进、出风口的高差和室内外的温差有关，室内外温差和进、出风口的高差越
大，则热压作用越明显。在建筑设计中，可利用建筑物内部贯穿多层的竖向空腔，
如楼梯间、中庭、拔风井等满足进排风口的高差要求，并在顶部设置可以控制的
开口，将建筑各层的热空气排出，达到自然通风的目的。

3、风压与热压相结合实现自然通风

在建筑的自然通风设计中，风压通风与热压通风往往是互为补充、密不可分
的。一般来说，在建筑进深较小的部位多利用风压来直接通风，而进深较大的部
位则多利用热压来达到通风效果。

4、机械辅助式自然通风

在一些大型建筑中，由于通风路径较长，流動阻力较大，单纯依靠自然风压
与热压往往不足于实现自然通风。在这种情况下，常常采用一种机械辅助式的自
然通风系统。该系统有一套完整的空气循环通道，辅以符合生态思想的空气处理
手段，并借助一定的机械方式加速室内通风。

五、人体热感觉及热舒适性分析

1、温度与热感觉的关系

对自然通风环境和实际空调环境中风速v<0.15m/s的样本，以及实验条件
下每个温度最小风速环境为样本，将温度和人们热感觉投票值（该参数点下所有
人热感觉平均值）关系进行回归分析线性拟合的结果见图2，线形回归方程式见

（2）、（3）、（4）：

自然通风环境下，TSV1=0.0949T-2.1648R=0.628（2）

实际空调环境下，TSV2=0.3245T-8.184R=0.794（3）

实验空调环境下，TSV