北方辦公建筑冬季室內熱環境實測研究

陳 巖

(大連市建筑設計研究院有限公司，遼寧 大連 116013)

·綠色環保·建筑節能·

北方辦公建筑冬季室內熱環境實測研究

陳 巖

(大連市建筑設計研究院有限公司，遼寧 大連 116013)

從空氣溫度、相對濕度、墻體內表面溫度、墻體熱阻等方面入手，對北方某辦公樓冬季室內熱環境進行了實地測試，提出了室內環境的優化設計策略，有利于提高北方辦公建筑的室內環境品質。

辦公建筑，熱環境，空氣溫度，墻體熱阻,建筑節能

1 概述

在節能減排的時代背景下，如何降低北方辦公建筑能耗，并提高其室內熱環境品質是我國節能工作面臨的任務之一。北方辦公建筑建設量大，其能耗受供暖方式、建筑保溫性能、使用者用能方式、管理水平等多方面因素的影響。

國內外學者對北方辦公建筑節能及其室內熱環境品質進行了廣泛而深入的研究，潘文彥等人[1]從室內熱環境的舒適度出發，以河南理工大學某辦公樓為例研究了其熱環境特點，并提出了改造建議。陳鳳等人[2]應用DeST軟件模擬分析了夜間通風對濟南某辦公樓的影響，驗證了建筑設計對于節能的重要性。謝洪輝[3]計算得出了辦公建筑周邊區域熱環境的影響因素，并從圍護結構和空調方式兩個方面提出了設計策略。王昭俊等人[4]應用EnergyPlus軟件對寒地辦公建筑的常規空調系統和夜間機械通風系統運行模式進行了對比研究，研究表明當室外最高溫度大于24 ℃時均適合夜間通風，其節電量指標為1.15 kWh/(m2·年),節省運行費用指標為1.02元/(m2·年)。于雷[5]從溫度整體分布、室溫平均值、室溫波動幅度及室溫延遲時間等方面研究了北京過渡季節的辦公建筑熱環境，從而得出了綠色辦公建筑過渡季節的熱環境統計指標。余濤等人[6]應用實地測試的方法研究了辦公建筑中庭的熱環境，結果表明中庭具有明顯的垂直溫度分層現象，其平均溫度高于走廊。王利端等人[7]應用現場測試、調查問卷等方式研究了西安地區過渡季節辦公樓熱環境，結果表明室內主觀熱感覺中性溫度接近PMV=0時的室內溫度值。譚福君[8]對北方辦公建筑冬季室內熱環境及其舒適性進行了調查研究，并提出了優化設計策略。孫曉利[9]應用Airpak軟件模擬研究了哈爾濱某辦公建筑應用夜間通風的室內熱環境，通過空氣溫度場、速度場、熱舒適場等描述，表明夜間通風能夠有效改善室內熱環境，建筑進風口風速、面積對夜間通風的影響很大。雒婉[10]應用軟件模擬、調查問卷等方式研究了山東地區辦公建筑自然通風條件下的室內熱環境及其舒適度，通過溫度場，濕度場，速度場，PMV，PPD對室內熱環境進行分析，描繪了室內不同位置的熱環境特點，并對室內辦公位置優化布局提出了建議。

本文在前人研究基礎之上，著重對北方典型辦公建筑進行了實地測試，從空氣溫度、相對濕度、墻體溫度等方面對其室內熱濕環境進行了分析，并提出了降低采暖能耗、提高室內熱環境質量的設計建議。

2 實地測試

科研團隊于2010年1月28日～30日對北方某辦公樓進行了實地測試，測試設備采用溫濕度自動記錄儀，每10 min自動記錄一次數據，該辦公樓為框架結構，采用外保溫。

2.1 空氣溫度

從圖1可以看出，室外平均溫度為-13.37 ℃，室內平均溫度為19.30 ℃，室內外平均溫差為32.67 ℃，氣候極為嚴寒，不利于建筑節能。室內平均溫度高于國家規范要求(18 ℃)，能夠為室內工作人員提供基本的舒適度。室外最低溫度為-24.68 ℃，室內最低溫度為17.12 ℃，溫差為41.8 ℃，室內最低溫度低于國家標準值，這說明該辦公樓在局部時間未能滿足基本舒適度的要求。室外最高溫度為-2.72 ℃，室內最高溫度為21.5 ℃，溫差為24.22 ℃，從室內最高溫度來看，該辦公樓并沒有過量供熱導致室內過熱，溫度維持在合理的范圍之內。從室內溫度總體趨勢來看，其溫度曲線較為平穩，無劇烈波動，這說明該辦公樓室內溫度水平相對較好，能夠基本滿足室內工作人員的基本工作需求。

2.2 相對濕度

從圖2來看，室外濕度平均值為55.32%，室內濕度平均值為36.24%，平均濕度差為19.08%，室內濕度高于國家標準最低值(30%)，其基本能夠滿足室內濕度要求。室外濕度最大值為67.94%，室內濕度最大值為39.7%，濕度差為28.24%。室外濕度最小值為41.45%，室內濕度最小值為17.12%，濕度差為24.33%，室內濕度最小值遠低于國家室內濕度最低要求，可見該辦公樓在局部時間室內濕度未能滿足基本要求，空氣過于干燥，不利于人體健康。整體而言，該辦公樓室內濕度波動不大，并且室內濕度受室外濕度變化的影響也不大，可見其氣密性良好。但是，其局部時間內濕度未能滿足國家要求，應適當加濕。

2.3 墻體溫度

由于受到室內外溫度的影響，墻體內外表面溫度差異很大。由圖3可以看出，內墻表面平均溫度為15.57 ℃，外墻表面平均溫度為-11.63 ℃，內外墻面平均溫差為27.2 ℃。內墻表面最高溫度為17.56 ℃，外墻表面最高溫度為3.11 ℃，溫差為14.45 ℃。內墻表面最低溫度為14.06 ℃，外墻表面最低溫度為-22.45 ℃，溫差為36.51 ℃。從數據可以看出，內外墻面溫差較大，墻體在這樣的溫差下易出現凍裂、凍脹等現象，因此，應加強墻體施工質量及采取外保溫等措施提高墻體安全程度及保溫能力。從總體趨勢來看，內墻體表面溫度曲線較為平直、波動不大，外墻體表面溫度受室外溫度變化的影響，曲線波動幅度較大，因此，應加大外墻體的保護程度。從內外墻表面溫度差曲線來看，其波動幅度較大，對墻體保溫形成一定的壓力，但是內表面墻體溫度波動幅度不大，表面墻體具有一定的保溫能力，如果對該墻體保溫能力進行進一步的優化設計，其保溫能力將會得以加強。

2.4 墻體熱阻

根據實測數據計算了該墻體的熱阻，并將其繪制了曲線圖。由圖4可以看出，墻體熱阻平均值為1.142，最大值為2.181，最小值為0.44，最大熱阻與最小熱阻差值為1.741，可見該墻體熱阻分布并不均勻，其熱性能有很大的改進余地。不同的墻體熱阻會對

室內產生不同的冷輻射，影響室內人員的舒適度，并且墻體熱阻不同、內部水分分布不均也會引起墻體結露等，不利于墻體的保溫，因此，應加強墻體施工質量，并在使用過程中對墻體進行合理的維護，保證其具有良好的熱性能。

3 結語

通過對該北方辦公樓物理參數的分析，得到如下主要結論：

1)該辦公樓室內濕度偏低，需適當加濕。其最大濕度為39.7%，僅比國家濕度最低標準高9.7%，長期偏低的空氣濕度不利于室內人員的身體健康。

2)該辦公樓在局部時間內的溫度偏低，最低溫度為17.12 ℃，因此，需改善管理方式，使其全天溫度達到18 ℃以上，保證室內辦公人員的舒適度，提高其工作效率。

3)該辦公樓受室外溫度的影響，其內外墻體表面溫度溫差較大，最大溫差為36.85 ℃，因此，應提高墻體的施工質量和保溫能力。

4)該墻體熱阻分布不均，最大熱阻差值為1.741，因此，需進一步優化設計墻體，使其熱阻盡量均勻分布，提高保溫能力，改善室內熱環境品質。

[1] 潘文彥,楊 柳,王 鵬，等.關于某辦公建筑熱環境的分析及改造建議.2010年建筑環境科學與技術國際學術會議論文集.2010:315-321.

[2] 陳 鳳,李慶磊,于 蕾，等.濟南某辦公建筑熱環境的模擬分析.能源研究與利用,2009(1):33-34.

[3] 謝洪輝.辦公建筑外區熱環境的影響因素及對策.潔凈與空調技術,2013(4):18-21.

[4] 王昭俊,易伶俐,高甫生，等.哈爾濱地區辦公建筑夜間機械通風能耗及室內熱環境分析.暖通空調,2009,39(1):43-48.

[5] 于 雷.綠色辦公建筑春季室內熱環境測試與評價.潔凈與空調技術,2013(4):5-10.

[6] 余 濤,楊 玲,雷 波，等.辦公建筑中庭熱環境實測與分析.制冷與空調(四川),2012(6):550-553.

[7] 王利端,狄育慧,劉 穎，等.西安市過渡季節辦公建筑室內熱環境研究.潔凈與空調技術,2012(3):12-14.

[8] 譚福君.辦公建筑冬季室內熱環境和舒適性調查及研究.哈爾濱：哈爾濱建筑工程學院,1993.

[9] 孫曉利.嚴寒地區辦公建筑應用夜間通風的室內熱環境研究.哈爾濱：哈爾濱工業大學,2006.

[10] 雒 婉.辦公建筑自然通風條件下室內熱環境模擬與分析.濟南：山東建筑大學,2013.

Research on winter indoor thermal environment test of north office building

Chen Yan

(DalianArchitecturalDesignandResearchInstituteLimitedCompany,Dalian116013,China)

This paper made field test to a building winter indoor thermal environment in the north, analyzed its thermal environment from the air temperature, relative humidity, inner surface temperature, wall wall thermal resistance and other aspects, and proposed the optimization design strategy of indoor environment, in order to improve the indoor thermal environment quality of north office buildings.

office building, thermal environment, air temperature, wall thermal resistance, building energy conservation

2015-09-17

陳 巖(1979- )，男，工程師

1009-6825(2015)33-0188-02

TU201.5

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