導(dǎo)語：住宅夏季室溫調(diào)查分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要根據(jù)1999年夏季對北京市居民住宅的室溫測試數(shù)據(jù)，從所有測試房間的室溫整體分布、室溫平均值、室溫波動幅度及室溫延遲時間等方面描述現(xiàn)有住宅夏季的室內(nèi)熱狀況特性，并通過研究分析得出總體上反映現(xiàn)有住宅夏季熱狀況的統(tǒng)計指標(biāo)。

關(guān)鍵詞住宅,熱狀況,室溫,平均值,波動幅度,延遲時間

AbstractDescribesthedistributions,theaverage,theamplitudeandtimelagsofindoortemperaturemeasuredfrom144livingroomsorbedroomsof98householdsinBeijingduringthesummerof1999.Throughananalysisobtainsrelatedstatisticalindexesforgenerallyreflectingtheoverallthermalconditionsofresidentialbuildingsinsummer.

Keywordsresidence,thermalconditions,indoortemperature,average,amplitude,timelag

0引言

近年來，由于氣候變暖及人們對居住環(huán)境熱舒適要求的不斷提高，住宅產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時也加速了家用空調(diào)的普及。目前，家用空調(diào)已成為大多數(shù)住戶夏季降低室溫、改善住宅熱狀況的一個重要手段。然而，家用空調(diào)的普及也引發(fā)了環(huán)境、能耗等一系列的問題，如加劇了電力供應(yīng)的緊張，對小區(qū)氣候環(huán)境造成了不利的影響。鑒于此，人們對可持續(xù)發(fā)展住宅、生態(tài)住宅等的呼聲越來越高，以充分利用天然冷源，而減少機(jī)械系統(tǒng)的能源消耗，并減輕對環(huán)境壓力。

通過改進(jìn)建筑設(shè)計來滿足熱舒適要求，首先應(yīng)充分了解現(xiàn)代居住建筑的夏季室內(nèi)熱狀況特性，并從中發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計對住宅熱狀況影響的不利方面，而對現(xiàn)有住宅的室溫測試調(diào)查是了解分析其室內(nèi)熱狀況的基本前提。基于此，1999年夏季，清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑技術(shù)科學(xué)系對北京市98戶未安裝空調(diào)住宅的144間房間，進(jìn)行了近一個月的室溫及外溫連續(xù)測試，通過對測試數(shù)據(jù)的處理與分析，對現(xiàn)代居住建筑的夏季熱狀況特性有了更深入的了解和認(rèn)識。

1測試方法及測試對象

將國產(chǎn)的Rhlog溫度自記儀置于測試房間內(nèi)，每隔30min自動讀取并記錄一次室溫數(shù)據(jù)，測試精度為0.3℃。測試時間為1999年7月15日至8月9日。

測試對象全部為未安裝家用空調(diào)居民住宅內(nèi)的臥室和客廳，測試房間為144間，分布在北京市的海淀區(qū)、西城區(qū)、宣武區(qū)、豐臺區(qū)等各個城區(qū)。

測試對象在建筑形式、樓層位置及外墻朝等方面的分布分別為：低層住宅3%，多層住宅73%，高層住宅24%；底層20%，中間層64%，頂層16%；北向18%，東北向5%，東向4%，東南向10%，南向39%，西南向9%，西向5%，西北向3%，無外墻7%。說明測試對象包括了不同樓層、不同朝向及不同建筑形式的各種房間，因此具有一定的代表性和普遍性，符合除傳統(tǒng)的四合院以外北京市現(xiàn)有居民住宅的實際分布產(chǎn)況，依此得到的測試數(shù)據(jù)能夠反映現(xiàn)代居住建筑的夏季熱狀況。

2室溫的分布狀況

室溫在不同溫度段的頻率分布可從整體上反映現(xiàn)有住宅的夏季室內(nèi)熱狀況。按照式（1），計算出室溫測試數(shù)據(jù)在各個溫度段的頻率值。

（1）

式中Fi為同一測試期各對應(yīng)溫度段的室溫測試數(shù)據(jù)頻率值；Ci為同一測試期各對應(yīng)溫度段對內(nèi)室溫測試數(shù)據(jù)的數(shù)量；D為對應(yīng)測試期的測試天數(shù)；N為對應(yīng)測試期的測試房間總數(shù)；48為各測試房間一天的室溫測試記錄數(shù)。

另一方面，由于夜間（20：00～6：00）是住宅內(nèi)人居活動最頻繁的時間段，此時段的室溫高低直接關(guān)系到住宅內(nèi)人體的熱舒適。故可從全天和夜間兩個時間范圍分析室溫的分布狀況，1999年所有測試房間的全天和夜間室溫分布狀況分別見圖1，圖2。

圖1一天室溫與對應(yīng)的外溫分布

圖2夜間室溫與對應(yīng)的外溫分布

圖1表明：雖然在部分測試時間內(nèi)外溫高達(dá)36℃以上，但仍有近50%的測試時間，外溫低于28℃。而相對于外溫，全天室溫的分布則主要集中在28～36℃的范圍內(nèi)，僅在10%的測試時間內(nèi)，室溫低于28℃。因此，室溫和外溫在滿足人體的熱舒適性上存在較大的差異。這種差異在夜間的外溫和室溫分布上更為明顯。夜間外溫在的70%的時間內(nèi)低于28%，而夜間的室溫分布與全天的室溫分布基本一致，同樣僅在10%的測試時間內(nèi)低于28℃。

以上室溫和外溫分布的差異反映了現(xiàn)有住宅的夜間自然通風(fēng)狀況十分不理想，不能利用室外較低的溫度環(huán)境對建筑進(jìn)行冷卻，反而由于建筑物本身的高熱慣性使得室溫逐漸升高。若能有效地采用夜間通風(fēng)，則可在很大程度上改變住宅室內(nèi)熱狀況。

全天及夜間的室溫分布雖然能反映現(xiàn)有住宅室內(nèi)環(huán)境的總體狀況，但它們并不能表示出各個房間室溫變化特性的不同。圖3表示出在測試期內(nèi)3個典型房間室溫與外溫的連續(xù)變化曲線。

圖3部分測試房間室溫與外溫變化圖

其中，房間1為底層南向房間且外窗遮陽，測試期內(nèi)其室溫最大值僅為30.5℃；房間2為中間層西向房間，但外窗不遮陽，其室溫最大值高達(dá)38.6℃；而房間3為頂層南向房間，外窗不遮陽，雖然其室溫最大值要小于房間2的，為36.0℃，但測試期內(nèi)該房間的室溫均大于28℃。從圖3可看出，房間2室溫波動的幅度要遠(yuǎn)大于房間1和房間3的室溫波動，外溫對其室溫變化的影響十分明顯；而房間1和房間3的溫度變化曲線則較為平緩，近似呈現(xiàn)為兩條平等線，其室溫變化基本不受外溫波動和太陽輻射的影響。以上這些現(xiàn)象表明，現(xiàn)有住宅夏季室內(nèi)熱狀況在很大程度上受到房間樓層位置、朝向、遮陽及通風(fēng)狀況等各個方面的影響。此外要注意的是：即使當(dāng)外溫高達(dá)40℃以上時，房間1的室溫仍不超過30.5℃，且在超過50%的測試期內(nèi)，其室溫低于28℃。這表明通過改進(jìn)建筑設(shè)計而改善住宅室內(nèi)熱狀況還是很有潛力的。

因此，除了測試房間的室溫分布狀況外，還需要有能代表各測試房間室內(nèi)熱狀況特征參數(shù)的分布才能全面反映現(xiàn)有住宅的夏季熱狀況。采用如下的特征參數(shù)作為評價各測試房間室內(nèi)熱狀況特性的指標(biāo)。

①室溫平均值：是指測試房間所有室溫測試數(shù)據(jù)的平均值；

②室溫波動幅度：以室溫日波幅值表示，取7月24日測試房間室溫最大值與最小值的差。

③室溫日波幅平均值：是指測試期內(nèi)測試房間室溫日波幅值的平均值。

④室溫延遲時間：取7月24日測試房間室溫最大值出現(xiàn)時間與外溫最大值出現(xiàn)時間的差。

3室溫平均值分布

室溫平均值是住宅熱狀況好壞的一個重要參數(shù)。相比較而言，夏季室溫平均值越高，室內(nèi)熱狀況越差；室溫平均值越低，室內(nèi)熱狀況越好。圖4表示了測試期內(nèi)房間室平均值的分布狀況。圖中橫坐標(biāo)軸第一、第二溫度段的統(tǒng)計邊界值29.3℃表示的是測試期內(nèi)外溫的平均值，縱坐標(biāo)軸表示室溫平均值處在各相應(yīng)溫度段內(nèi)的房間數(shù)占測試房間總數(shù)的百分比。

圖4測試房間室溫平均值的分布

圖5不同樓層房間室溫平均值的分布

從圖4中可看出，測試房間的室溫平均值主要集中在29.3～32℃的范圍內(nèi)，但還有近20%的房間的室溫平均值低于外溫的平均值。分析室溫平均值處在這個溫度范圍的測試房間特點，發(fā)現(xiàn)其中2個分別為處在中間層的北向房間和無外墻房間，而其余25個包括了底層各個朝向的房間；再分析室溫平均值大于32℃的測試房間特點，這5個房間全部位于頂層。因此，不同樓層房間的室溫平均值差別很大。圖5進(jìn)一步表示出底層、中間層及頂層房間室溫平均值的分布。

不同樓層房間室溫平均值的分布呈現(xiàn)了明顯的差異。絕大部分底層房間的室溫平均值小于外溫平均值；頂層房間的室溫平均值則基本比外溫的高2～3℃；中間層房間的室溫平均值主要分布在30～31℃的范圍內(nèi)。這是由于頂層房間的屋面吸收了大量的太陽輻射熱，而底層房間的室內(nèi)、外的熱卻能通過樓板向地下傳遞。因此，底層房間的夏季熱狀況最好，頂層的最差，中間層的介于兩者之間。

朝向所導(dǎo)致房間熱狀況的差別是否如樓層那樣明顯呢？類似不同樓層房間熱狀況差民的分析，以下從統(tǒng)計分析的角度，給出所有中間層房間室溫平均值隨朝向的變化，如圖6所示。

圖6中間層不同朝向房間室溫平均值的分布

西向房間的室溫平均值在高溫段分布的百分比較大，而其它朝向房間的室溫平均值的分布則沒有明顯的變化規(guī)律，在29.3～31℃的溫度范圍內(nèi)，同時存在各個朝向的房間。因此，從統(tǒng)計分析的角度，除西向房間偏熱外，其它不同朝向所造成房間熱狀況的差別不明顯。這是由于房間的熱狀況除了受太陽輻射得熱影響外，還受到房間通風(fēng)狀況、內(nèi)熱源散熱以及外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能等多方面的影響。

4室溫波動幅度和延遲時間的分布

由于在外溫作用下，室內(nèi)溫度波動基本呈周期性變化，故除了室溫平均值這個參數(shù)外，還需要有反映室溫波動幅度和延遲狀況的兩個參數(shù)才能全面描述住宅熱狀況的變化規(guī)律。以7月24日的室溫變化為例，分析所有測試房間當(dāng)天室溫日波幅值及室溫延遲時間的分布，其間外溫的日波幅值為15.5℃，外溫最大值出現(xiàn)的時間為14：00。圖7和圖8分別表示出所有測試房間室溫延遲時間及室溫日波幅值的分析。

圖7室溫延遲時間的分布

圖8室溫日波幅值的分布

圖7表明，室溫延遲時間的分布范圍非常大，有近20%的房間室溫延遲時間超過6h，即室溫在晚上8：00后達(dá)到最大；另外，還有15%左右的房間的室溫延遲時間小于0，即其室溫達(dá)到最大值的時間要比外溫的（14：00）早。而圖8表明大部房間的室溫日波幅值小于3℃。由于房間室溫的衰減和延遲狀況是相互影響的，因此，有必要分析在每個時間延遲范圍內(nèi)，房間室溫日波幅值的分布，見圖9。

圖9各時間延遲范圍內(nèi)室溫日波幅分布

對于室溫最大值出現(xiàn)時間比外溫早的房間，其室溫日波幅值均小于3℃。而對于其它房間，室溫日波幅值與室溫延遲時間的變化關(guān)系表現(xiàn)為：室溫延遲時間越大，房間室溫日波幅值在小于3℃范圍內(nèi)的分布比例越大，在大于3℃范圍內(nèi)的分布比例越小。并且當(dāng)室溫延遲時間超過6h后，室溫日波幅值均小于3℃；進(jìn)一步當(dāng)室溫延遲時間超過8h后，大部分房間的室溫日波幅值小于1℃。因些，根據(jù)上述的室溫變化狀況，可將房間分為三類：室溫延遲時間小于0；室溫延遲時間大于0但小于等于6h；室溫延遲時間大于6h。圖10～12分別表示出這三類房間的室溫日變化曲線。

圖10室溫日變化（延遲時間<0）

圖11室溫日變化（0<延遲時間≤6h）

圖12室溫日變化（0<延遲時間>6h）

圖10的房間為中間層?xùn)|向房間，因此，房間的室溫變化是由其朝向所決定的。圖11中的3個房間均為中間層北向房間，比較它們的室溫變化，可看出這類房間的室溫變化主要由房間的通風(fēng)狀況決定，通風(fēng)量越大，室溫的日波幅值越大，延遲時間越短。圖12所表示房間的室溫一天內(nèi)幾乎處在單調(diào)上升的狀態(tài)，這主要是由于室內(nèi)、外不存在通風(fēng)換氣，再加上房間的高熱慣性，使得室溫變化基本不受外溫和太陽輻射的影響。

通過對測試期內(nèi)所有測試房間室溫日變化狀況（7月24日）的分析得到：房間室溫日波幅值及室溫延遲時間的不同反映了房間通風(fēng)、熱慣性、朝向等狀況的差別，并且在室內(nèi)外通風(fēng)影響較小的情況下，房間的室溫日波幅一般小于3℃，室溫延遲時間超過6h。

室溫日波幅值和延遲時間反映的僅是房間當(dāng)天的通風(fēng)狀況。對于逐日變化的室溫衰減和延遲狀況，可用室溫日波幅值的平均值以及室溫延遲時間超過6h的天數(shù)來反映測試房間在整個測試期內(nèi)的通風(fēng)狀況。26天的測試期內(nèi)，外溫日波幅平均值為10.8℃。圖13表示了測試期內(nèi)房間逐日室溫延遲時間超過6h天數(shù)的分布，圖14表示對應(yīng)各個天數(shù)范圍，房間室溫日波幅平均值的分布。

圖13室溫日波幅平均值的分布

圖14對應(yīng)各天數(shù)范圍室溫日波幅平均值分布

分析圖13和圖14可看出：有近30%的房間在一半以上的測試期內(nèi)其逐日室溫延遲時間大于6h，而其室溫日波幅平均值小于3℃。再根據(jù)由房間室溫日變化得出的相關(guān)結(jié)論可推出，整個測試期內(nèi)房間室溫的衰減和延遲狀況反映了現(xiàn)有住宅房間的通風(fēng)狀況基本都不理想，有部分房間在整個測試期內(nèi)幾乎不存在室內(nèi)外的通風(fēng)換氣。

5結(jié)論

總的說來，北京市現(xiàn)代居住建筑的夏季室內(nèi)熱狀況遠(yuǎn)不能滿足人們的熱舒適要求。房間的室溫平均值主要分布在29.3～32℃的范圍內(nèi)；但仍存在少數(shù)房間，當(dāng)外溫高達(dá)40℃以上時，房間室溫不超過30.5℃。這說明通過合理的建筑設(shè)計和住宅管理方式可以在很大程度上改善住宅夏季熱狀況。因此，改善住宅室內(nèi)熱狀況還很有潛力。

相比較中間層和底層的房間，頂層房間的夏季室內(nèi)熱狀況最不能滿足人的舒適性要求，其房間的室溫平均值一般比外溫的高了2～3℃。而不同朝向房間室內(nèi)熱狀況的差別則并不明顯。因此，應(yīng)著重加強(qiáng)現(xiàn)有住宅建筑屋面的保溫、隔熱性能，盡量減小太陽輻射熱的影響。

室溫波動和延遲特性的不同反映了房間通風(fēng)、熱慣性、朝向等狀況的差別。現(xiàn)有住宅房間的熱慣性均比較大，并且在室內(nèi)外通風(fēng)影響較小的情況下，房間室溫的日小幅值基本小于3℃，室溫延遲時間則大于6h。這種狀況非常適合于采用夜間通風(fēng)。然而現(xiàn)有住宅的通風(fēng)狀況卻并不理想，有部分房間在整個測試期內(nèi)與外界幾乎完全沒有通風(fēng)換氣。

因些，應(yīng)著重加強(qiáng)對建筑屋面的保溫、隔熱處理及加大夜間通風(fēng)量。這是改善現(xiàn)有住宅夏季熱狀況的重要途徑。

參考文獻(xiàn)

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