自然地在冷却室中风比冷空气更有效


来源:   时间:2020-08-14 16:35:25


剑桥大学的研究人员通过一系列实验评估了非机械,低能耗方法在调节温度和湿度方面的有效性。

研究人员发现,当主要由风驱动通风时,内部和外部之间的温差对房间的通风状况影响很小。相比之下,风可以使通风率比室内和室外之间的温差所驱动的通风率高40%。确切的通风率将取决于房间的几何形状。

自然地在冷却室中风比冷空气更有效

研究结果发表在《建筑与环境》杂志上,可用于帮助设计师和城市规划人员将自然通风原理纳入其设计,从而使建筑物可以保持舒适的温度,同时减少能源消耗。

供暖和制冷在建筑能耗中占很大比例:在美国,这一比例高达50%。此外,随着全球温度持续升高,对排放温室气体的空调的需求也随之增加,从而形成了有害的反馈回路。

自然通风可在不使用任何机械系统的情况下控制室内温度,是传统供暖和制冷方法的替代方法,可减少能源消耗和温室气体排放。

“自然通风是将建筑物保持在舒适温度下的一种低能耗方式,但是为了增加其使用量,我们需要简单,准确的模型来对变化的环境做出快速响应,”主要作者,剑桥大学系的梅根·戴维斯·威克斯博士说。工程学。

自然交叉换气有两种主要类型:风驱动和浮力驱动。换气发生在房间相对两侧带有窗户的房间中。建筑物上的风会在上风侧产生高压,在下风侧产生低压,从而推动气流穿过房间,从室外引入新鲜空气并使房间通风。当进入的空气被人或设备加热时,室内和室外之间的温差也会驱动通风,从而在窗户处产生浮力驱动的气流。

戴维斯·威克斯(Davies Wykes)表示:“我们都已经习惯于在家里和办公室内控制好温度范围,缩小温度范围。”“控制自然通风方法比开暖气或空调更具挑战性,因为您需要考虑房间中的所有变量,例如人数,计算机或其他发热设备的数量,或者风的力量。”

在当前的研究中,研究人员使用了一个放置在水槽中的微型模型房,以在不同温度和风条件下打开窗户时,再现室内空气的运动。

Davies Wykes和她的同事们使用基于实验室的实验结果,建立了数学模型,以预测内部和外部之间的温差如何影响房间的通风状况。

研究人员发现,通风速率对温度的依赖性较小,而对风的依赖性更大。试图通过打开窗户在炎热的夜晚降温的人无疑会熟悉没有风的情况下的无效性。

这是因为在许多房间中,窗户都位于墙壁的一半位置,而且当打开窗户时,天花板附近的温暖空气很难轻易逸出。如果没有风提供的“混合”效果,除非有其他方法使其逃逸到房间顶部,否则温暖的空气将停留在天花板上。

Davies Wykes说:“令人惊讶的是,尽管温差对穿过窗户的空气流没有很大影响,但是即使很小的温差也可能在给房间通风时产生影响。”“如果房间的天花板附近没有开孔,则室内的热空气可能会被困在天花板附近,而风对清除被困的空气无效。”

下一步将是将结果纳入建筑物设计中,从而更容易创建通风良好的低能耗建筑物。

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