程瑞，王馨，张寅平"(清华大学建筑学院，北京，100084)(Tel:010-6277251&Emai1:zhangyp@mai1.tsinghua.edu.cn)摘要：合理的夜间通风是利用自然冷源降低建筑能耗的冇效于段，同时能够提离室内热舒适。然而，已有研究多是基于貝体案例的模拟分析，缺乏对绘优节能通风换气研究的普适性方法。本研究基于非线性优化的反问题思路，以最小化模拟周期内空调设备及风机电耗总量最小作为优化目标，提出种主动式建筑理想节能机械通风策略的确定方法。计算表明，优化后，北京夏季典型日和极端日总能耗分别减小22%和33%,典型•日峰值冷负荷减少20.9%,制冷设备开启时间减少约9小时。关键词：建筑节能；机械通风；反问题；1引言合适的机械通风被认为是减少夏季空调能耗的冇效方法Z-O如何确定某一地区的理想通风换气策略，对于优化通风方式，减少空调能耗有着十分重要的意义。文献中対通风策略的研究主要分为以下两类：(1)通过实验进行通风策略的选择及研处。如LaiCM通过实验研究了卅于住宅和工厂通风的涡轮式风机的效率，并进行了相关因素的敏感性分析［1］。这一类研究的不足之处在于其仅能针对某一类特定形式的系统进行分析，结论的普适性不强。(2)通过数值模拟，比较不同的通风方案履终通过对比得种较为节能的通风方案。ReddyTA等人通过数值模拟的方法，研究了终端回热式变风量系统的不同室外通风策略，并分析了不同策略下的能耗，进而提出了一些能够冇效节省能耗的通风策略12Jo然而，这一类方法只能够通过冇限次的试算和模拟,得出在已有方案中札I对较优的通风策略，无法得到某一地区建筑的最优节能通风策略。从已有的文献研究中可以发现，传统对于节能通风策略的研究中，关于理想节能通风的概念研究不足，特别是对于夏季的主动式建筑，究竟何种通风方式才能够使得风机少制冷的总能耗最小，已有研究中鲜有涉及。针对上述传统研究中的不足，木文捉出了一种呈于反问题思路的理想节能通风策略计算方法，为某一特定地区选择夏季最为节能的夜间通风控制策略提供一种新途径与新思路。2研究方法2.1问题描述対于具有制冷设备的理想主动式建筑，当室内综合温度T迄，°C,高于制冷设备的开启温度Tset,°C时，制冷设备就会启动，7■时刻所需的即时制冷量qcoo哋⑴，W,通过对室内空气即时制冷，将综合温度控制于舒适区内，室内空气综合温度的计算公式如下："基金资助：国际科技合作项目(NO.2010DFA64240,NO.2010DFA62410)---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---学术会议论文编号:kr+hc---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---其中，h「为辐射换热系数,Wm'2oC_1he为対流换热系数，Wm-^C1；ta为环境空气---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---温度，°C；J为平均辐射温度，°C。制冷设备的制冷能效比EER(EnergyEfficiencyRatio)=制冷量/制冷消耗功率，W/W。因此，若已知每天的制冷总量Qcoo呱，J，那么每天制冷设备所消耗的电能Needing,J,町以表示为：Ncooling=Qcooling/EER为简化分析和计算，将一天划分为N个通风策略控制段。在每个通风策略段Z内,逐时通风换气次数是一个常量。为了度量机械通风所产牛的能源消耗，认为满足夜间通风换气次数所需风量是山一•额定功率为Pfan，W;风量为V伽,H?/S,的变风量风扇所提供的。那么，每天风扇所消耗的电能Nlan,J,可以表示为：24£“亓护CH(i)“ZW，2,...,N)VR为房间体积,n?,ACH(i)*VR为每小时通风换气总体积，nA[ACH(i)*VRA^fan]*Pf,n为当风量为ACH(i)时每小时内的变风虽:风扇的风机电耗，Jo所以，每天制冷与机械通风所消耗的总电能N・i込1，J，可以表示为：NTotal=Ncoo!ing+Nfan=Qcooling/EER+Nfan(4)当墙体物性参数，制冷设备开启温度等其它因素确定时，制冷能耗与风机能耗的总量就仅是每小时的通风换气次数ACH(r)的函数。因此，以制冷能耗和风机能耗总量作为优化冃标，以逐时通风换气次数ACH(r)作为优化变量，当总能耗最小时，即可得出某一地区的理想节能ACH(r)的分布形式，从而可得出某一地区最为节能的理想节能通风策略。优化方法使用序列二次规划方...