摘要 根据深圳市建筑节能标准编制进度要求，于2001夏季对深圳市居住建筑围护结构的热工性能作了实测。目的是掌握深圳市住宅因围护结构传热引起的建筑能耗的实际情况，找出围护结构内表面温度的变化规律及影响深圳市建筑能耗的关键因素。根据已获的实测数据，从深圳市居住建筑夏季降温方式的选择做分析讨论。 　　 关键词 自然通风壁 内表面温度 空气温度 热惰性 遮阳

1 实测的基础资料 　　 　　1.1 实测地点: 　　深圳市南山区麒麟花园E栋 　　1.2 建筑资料、热工措施： 　　点式建筑，共17层，体形系数为0.253。实测住户位于二楼，该户未装修，三房两厅两卫。建筑面积1034.40m2，使用面积90.72 m2。层高2.8m。短肢剪力墙结构，非剪力墙部分为黏土砖，地层架空。 　　1．3 热工措施： 　　外窗：单层塑钢玻璃窗。 　　外门（入户门）：防火防盗门。（各房间内门未安装） 　　楼板：现浇楼板。 　　 2 本次实测采取了以下四种方案：（1）24小时持续自然通风降温方案（2）间歇自然通风降温方案（3）间歇空调降温方案（4）24小时持续空调降温方案。根据实测方案，对不同的房间采取了不同的措施，进行现场实验。现抽取符合深圳市民生活习惯且易行的夏季降温方式作讨论。 　　2．1 　24小时持续自然通风 　　2．1．1　 24小时持续自然通风降温无遮阳的情况： 　　A．在持续自然通风且外窗无垂直遮阳的情况下，室内温度变化趋势与室外温度变化趋势相同。室外温度在6：00降到最低值，16：00达到最高值。各个房间室内温度几乎与室外温度同时达到最低值或最高值。在白天，室内空气温度随着室外高温空气的进入而上升，但由于房间围护结构的蓄冷能力，室内墙体各表面温度低于室内气温，从空气中吸热，抑制了室内气温的上升，使室内气温你于室外最高气温0.2～1.2℃。而外窗不可开启部分的内表面温度比室内温度偏高，由此可见白天室内空气的得热主要来自于与室外热空气的直接对流换热和少量的外窗的温差传热。夜间，室外空气下降时室内空气也随之下降，但高于室外最低气温0.1～1.7℃。此时室内各表面温度均高于室内气温，室内各表面向室内释放白天吸收的热量，造成室内气温高于室外。 　　B．所不同的是，在几个所测试的房间中，卧室1与卧室2均在12：00～18：00室内气温低于室外气温，在其他时间则高于室外气温；而客厅则在8：00～20：00室内气温低于室外气温，其他时间室内温度主于室外气温，与两个卧室相比，客厅温度更接近室外温度，这是因为客厅处窗其实为推拉玻璃门，开启面积大，进风量大，室内外空气交换速度大。而卧室1与卧室2由于室内外空气交换不太充分，使得夜间各房间表面放出的热量未及时被带走，因此导致室内气温高于室外气温1℃左右且随室外气温的上升而不断上升，而室外气温接近中午即12：00左右才能达到并逐渐超过室内气温，而在偏傍晚时，室内气温又不能即使随着室外气温的下降而下降，所以卧室1与卧室2的室内气温仅在12：00～18：00这一很短的时段低于室外气温。 　　从以上的分析比较可得： 　　　 　　　　 　　（1）24小时持续通风条件下影响室内温度的主要因素为房间围护结构的蓄冷能力，即热惰性指标。因为通过实测发现在白天室内各内表面温度（包括外墙内表面温度）低于室内气温，即墙内表面与室内空气之间的对流换热热流的方向是从空气指向墙的，使得墙内表面温度不断升高，墙与空气间的热通量不断减小，经过一段时间后墙内表面温度才超过室内气温，如果墙体热惰性指标大，有极大的蓄冷能力，它可使其内表面长时间处于吸热状态，抑制室内气温上升；在夜间其表面温度虽高于室内气温，但加强房间通风状况，充足的通风量可抑制室内气温。 　　（2）影响室内气温的另一因素为房间的朝向与开窗面积，因为其决定了通风量。 　　 　　　　　　　持续通风时不同遮阳情况下室内各温度特征值　　　　　　　　　　　　　　　　　 表1 　　 房间 客厅 卧室1 卧室1 温度（℃） 无遮阳 百叶外遮阳 无遮阳 百叶外遮阳 布窗帘内遮阳 无遮阳 百叶外遮阳 布窗帘内遮阳 室外气温 最高值 32.7 30.8 32.7 30.4 30.8 32.7 30.4 30.8 最低值 27.9 26.6 27.9 26.0 26.6 27.9 26.0 26.6 平均值 29.9 28.7 29.9 28.6 28.7 29.9 28.6 28.7 室内气温 最高值 31.8 30.4 31.5 30.4 30.6 32.0 31.1 31.3 最低值 28.0 27.3 29.2 27.2 27.1 28.4 27.7 27.5 平均值 29.6 28.8 30.3 29.4 28.9 30.3 29.7 29.4 　　客厅：在有遮阳的情况下，在白天外墙内表面温度明显低于室内温度，而外窗内表面温度也比室内温度低而逐渐趋于一致。另外从表中可以看到，无遮阳工况下测试的室外温度比有遮阳的时高1.9℃，平均气温高1.2℃；无遮阳比有遮阳时室内最高温度高1.4℃，平均高0.7℃。可见百叶窗帘进行活动外遮阳起到了一定遮阳效果但由于已有阳台的遮阳作用而使得遮阳效果不明显。 　　卧室1与卧室2：采用遮阳后，并未起到降温隔热的效果。尤其是卧室2还出现了全天气温高于室外气温的情况，分析室内空气流动的情况发现，卧室2的进风并不是直接从室外进入，而是由其他房间进入，空气在流动过程中温度会有升高，遮阳的阻挡作用使热空气不能顺畅排向室外，在室内滞留，造成了室内气温偏高。 　　从以上分析可得，在深圳，开窗自然通风时，采用布窗帘，百叶等轻质活动遮阳效果并不显著，主要原因是： 　　（1）深圳市室外风大，常把遮阳吹开，未起到应有的遮阳作用。 　　（2）在某些情况下，遮阳成了室内外空气交换的阻碍，使得热空气不能顺畅排邮，在夜间，如遮阳仍在窗口，阻碍了室外冷空气的进入，影响了夜间降温通风量。 　　（3）遮阳同时将自己吸收的太阳辐射热以对流形式传给进风气流，引起室温上升。 　　因此若采用持续通风且加遮阳措施来降温，应使遮阳不被风吹起且不影响室内通风，遮阳应采用反射率大而吸收率小的材料。固定式遮阳还要考虑春秋冬三季的室内日照，采光，不可能同时达到满意的效果。因此在持续通风的情况下建议只在太阳辐射强的时段使用遮阳。

2．2 　间歇自然通风：
　　间歇自然通风时：8：00～19：00关外窗，其余时间则打开外窗。白天特别是午后室外气温高于室内气温时，限制通风避免热空气进入，抑制室内空气温度上升，减少室内蓄热；夜间和清晨，室外气温低于室内时，打开窗户，利用自然通风消除室内蓄热，降低室温。
　　采用间歇自然通风方案，关窗的阶段，室内气温先上升0.5～1.5℃，以后几乎就不再变化，待开窗后随室外温度的下降而下降。关窗后，进入室内的热空气量少，室内温度的上升主要靠外围护结构的传热，而围护结构的蓄热作用，使通过围护结构的传热有延迟的衰减，又因房间内表面湿度低于室内温度，不断吸热，这样避免了室内温度的突变，而且可以在较长的时间里保持稳定，而且白天室内最高气温比室外低1.7～2.5℃。夜间室内各表面放热，使室内最低温度比室外最低温度高0.1～1.7℃，从而使全天室内温度的日较差低于室外日较差1.8～3.5℃。
　　在无遮阳时，在关窗的时段各时刻房间内各表面（包括外墙内表面）温度均低于室内气温，而外窗内表面温度则明显高于室内气温，由此可得，在间歇通风关窗时段室内空气的得热主要来源之一是外窗的温差传热。而且经外窗进入室内的太阳能辐射热，使室内各表面得热也间接影响室内气温。所以对于间歇提高外窗的热工性能和作好外窗的遮阳是关键。
　　
　　　　间歇自然通风时不同遮阳情况下客厅室内外温度特征值 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表2

	温度（℃）	无遮阳	布窗帘内遮阳	双层窗帘内遮阳	百叶外遮阳
室外气温	最高值	32.5	30.4	29.4	31.8
	最低值	28.7	25.6	25.8	27.2
	平均值	30.1	26.9	27.6	29.4
室内温度	最高值	30.8	28.7	27.7	29.3
	最低值	28.8	27.3	26.4	27.0
	平均值	29.9	27.9	27.2	28.4

　　从上表的数据可以发现，采用内遮阳效果并不明显。而采用百叶外遮阳效果相对较好，但室外气温最高值比采用外遮阳时高0.7℃，平均温度高0.7℃；室内温度最高值比采用外遮阳时高1.5℃，平均高1.5℃。可见采用百叶外遮阳效果并不理想。因此间歇通风降低白天室内温度的关键是提高外窗的热工性能。可选择采用传热系数较小的双层玻璃或中空玻璃。
　　另外比较表1与表2的数据可以得出，在相近的室外温度条件下，采用自然通风的降温方案可使室温比持续自然通风时低1℃左右。这是因为间歇自然通风是在室内气温低于室外气温时才开窗，避免了热空气流入，直接与室内空气进行热交换而使室内湿度迅速升高。但是，关闭外门窗后，室内空气流通差，加之空气湿度大室内舒适性远低于持续自然通风的情况。对照实测时所记录的"室内热环境参数与人员热感受表"可发现：不通风、不空调时，室内干球温度≥30.5℃，人闷热难眠，而室内干球温度在26.9℃时人仍能感受到热，但尚能忍受入睡。而自然通风时人在室内干球温度≥31.5℃时，才能感到闷热难眠；在28.5～31.5℃，感到热但尚能忍受入睡；在室干球温度小于28.5℃时，人感到舒适易睡。所以在室内干球温度不算太高时宜采用自然通风降温。通常室外温度低于30℃，相对湿度不超过80%时可利用通风降温。

　　2．3 　间歇空调
　　测试的房间为客厅，采用的是制冷量为5000W的海尔变频空调，测试方案为：0：30～8：40自然通风；8：10～19：00关窗并拉下外遮阳；19～0：30空调送风，空调温度设定为26℃。19：00以前室内温度变化情况与间歇通风时一样，19：00以后空调开始运行后，室内温度下降较快，当达到设定值后趋于稳定。在空调运行时段室内各表面温度均高于室内空气温度。空调在运行中提供的冷量主要消除围护结构的传热，其他房间带入的热空气和人员、设备的散热。
　　客厅空调的耗电量见表3，平均每小时为0.45kWh。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3

时间	18:30	20:30	22:30	0:30
室外温度　（℃）	29.8	29.4	29.0	28.3
室内温度　（℃）	29.2	27.6	27.6	27
耗电量　　（kWh）		0.9	0.9	0.9

　　本次测试期间，阴、晴、雨天相间。测试的天气状况具有代表性。其中最高时刻温度为33.4℃，日平均最高温度为30.6℃。而大多数日子的各时刻温度低于30℃，只须在14：00左右室外气温偏高。因此大多数情况下可采用自然通风来降温。而在少数高温天气可采用空调的降温方式。当然不同的住户的热感受和对舒适性的要求不同，因此也不同。但通过对深圳市不同地区不同建筑的住户做分户问卷调查发现，普遍住户的夏季高温晴天的降温方式为：客厅与次卧采用持续自然通风，在14：00～16：00太阳辐射强的时段采用遮阳，主卧采有间歇空调，空调时间由天气状况决定；而对于白天无人的住户客厅与次卧采和间歇通风的降温方式，主卧采用间歇空调。通过以上的分析可知这样的夏季降温方式是合理的，而采用这样的降温方式改善室内舒适性的途径主要为：
　　（1）提高墙体的热工性能：增大热惰性指标，即选择导热系数小，蓄热系数大的墙体材料。
　　（2）提高外窗的热工性能；降低其传热系数和增强其对阳光的反射性能。
　　（3）改进活动遮阳材料性能：提高其反射率，降低其吸收率。
　　（4）合理地选择窗墙比：在能提高窗的热工性能的条件下，应加大窗墙比，以加强室内空气流动。
　　

参考文献
　　
　　章熙民，任泽霈，梅飞鸣，传热学。北京：中国建筑工业出版社，1997。

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