1 前言

自然能源的利用是空調節能的重要手段。夏季利用地道風通風降溫可以有效（xiào）地改（gǎi）善室內熱環境；與一般空調係統相比．可以節省（shěng）投資和運行費用．但所（suǒ）能達（dá）到的室內空氣品質卻較低。地道風（fēng）通風的降溫效果（guǒ）或降溫能力與（yǔ）地道結構尺寸和所在地區的氣候條件密切相關。因（yīn）此在考慮采用地 道風通風方案時，應進行優化設計．並分析和預測（cè）其室內熱環境的改善效果，為建築業主（zhǔ）提（tí）供決策依據。

本文研究了地道風通風（fēng）降溫的優化設計方法，結台建築 動態熱過程模擬計算方法（fǎ），建立了地（dì）道風通風運行時室（shì）內熱環境的預測程序．並針對一個工程實例進行了（le）分析。

2 地道風（fēng）通風優化設計

一定量室外空氣沿地道流動，受到地道（dào）四周壁麵的玲卻，在地道出口處達到較低的溫度。

考（kǎo）慮到地道風一般隻用於夏季降溫．且通風是間歇運行的，故下麵對間歇運行的地道風通風進行討論。

設地道長 L(m)，截麵周長 U(m)．截（jié）麵（miàn）麵積f(m²)，地道 位（wèi）於地表麵y(m)以下。

假定室外氣溫為t_w (℃)，地道出口空氣（qì）溫度為t_o(℃)，空 氣流量為G( m³／h)．則（zé）有：

t_o= t_op+(t_w- t_op)×B×exp(-KF/G)

式中（zhōng）  t_op——間歇（xiē）運行時y(m)處地層計算溫度，℃；

B—— 間歇運行修正係（xì）數；

K——地道壁體（tǐ）傳熱係數；

F——地道冷卻（què）麵積（jī）,F=U× L m2

2．1  t_op的（de）計算

t_op= t_d+A_d×exp(-0.334y)×cos(0.334y)+Δt_d

式中  t_d——土壤表麵年平均（jun1）溫度，℃；

A_d——地表溫度波幅，℃；

Δt_d——地道通風附加溫升，一般為1—3℃。

2．2 K值計算（suàn）

地道壁體可視（shì）為半無限大的物（wù）體，則有：

K=[1/α+(1.13√a×c/β×λ)]-1  (3)

β=1+0．76π/U×√a×τ  (4)

α=0.045×λ_a/d_c×Re^0.8

式中α為（wéi）對流換熱係（xì）數，a為壁體導溫係數（shù）． λ為壁體導熱係 數． λ₁為空氣導熱係數（shù）．τ為時間．de為地道當量直徑(de=4f／U)，Re為雷諾（nuò）數(Re=u× d_c／v)。

2．3 B的確定

間（jiān）歇運行係數 B與地道的換氣量(空氣流量)有關，即：

B=f(F／C)  (6)

地（dì）道風（fēng）通風設計計算就是針對（duì）一定長度（dù）、一定截麵形狀的地道，根（gēn）據氣候特點和建築室溫要求，合理地確定送風量以獲得最佳的降溫效果。

假定地道風從地道出口到房間之間存在溫升(風機、風道溫升（shēng）) Δt₀．則送風溫度為t_m：

t_q=t_m +Δt₀  (7)

地道（dào）風的供冷量為（wéi）：

Q=G×C_p(t_N- t_m) ×ρ／3600  (8)

由於t_m， oc t₀，oc ，G，故存在一個最佳C值，使 Q達到最大。同時說明當室外氣溫變化（huà）時，最好采用（yòng）變風量風機，通過（guò）改 變風量以得到最大的供冷效果．當然（rán），這樣會使初投資增加

利用式(1)一(8)編程，采用逐步搜索法，用計算機求出 最佳（jiā）通風量G和最大供冷量 Q一。設計計算流程見圖1。得 出通風量後，便可進行管道係統設計，並選擇合（hé）適的風機；同時，結合方程(1)一(8)可以分析計算地道（dào）風（fēng）通風係統運行時進（jìn）風溫度的逐時變化。

3 地道風通風室內熱環（huán）境預測方法

地道風通風屬直流式空讕係統，其進風溫度隨室外氣溫的變化而變化。若係統的通風量不變，當室外氣溫隨時間變化時，進風溫度和房間冷負荷皆發生孌化，從而使得房間空氣溫度發（fā）生變化，倘若有全年氣象（xiàng）(氣溫)逐時分布數據，結合建築動態熱（rè）過程(動態負荷)模擬（nǐ）計算方法，就（jiù）可以（yǐ）分（fèn）析和預測出該通風係（xì）統的實際（jì）運行效果，即通（tōng）風係統（tǒng）的起用、停用13期；係統（tǒng）實際運行區間及運行時數；係統（tǒng）運行時的（de）降溫效果等。

預測流程見圖2，作者依此框圖編製了（le）用地道風通（tōng）風時室內熱環境的預（yù）測程序，負荷計算采用反應係數法，程序具有逐時顯示室內外（wài）空氣（qì）溫度曲線及相應極值的功能，並能指示出係統開（kāi）停狀況，而且能打印出係（xì）統實際運行時數 室外（wài）溫度分布圖（tú），據此（cǐ）可以判斷係統的實際運行效果。

4 實例分析

某自來水廠綜合樓靠近人（rén）肪地道口（kǒu），擬采用地道風降溫，主要供給辦（bàn）公用房、娛樂房、餐廳。

4．1 地道數據：有效長度 L=230i1．截麵周長 U= 5.32 ，截麵麵積 f=1.888m² ．壁厚δ=0 279m，λ=0．8141 W／(m．k)，a=1.54×10^-3 ，地（dì）道（dào）平均埋深Y=9 m，土（tǔ）壤表麵年平均溫度=19.6℃，地麵溫度波幅A_d=11.9℃。

4．2 建築數據：牆體厚24O mm，單層鋁合盎玻璃窗，窗牆比60％，層高3 90m，需通風的辦公房麵積合計（jì） l90m²，娛樂用房麵積120 m²，太餐廳麵積110 m²。

4 3 氣象數據

設（shè）計計算： t_w=36℃，t_N=29℃。

預測計算：利用該市年平均氣象數據，計算13期（qī）為6月 1 日至 9月 30日

4．4 計算結果：由優化（huà）設計計算程序計算出該地道在設計 工（gōng）況下送風的最佳通風量為 18000m³／h，最大供冷量為27．3 kW。由於該（gāi）地道長（zhǎng）度不夠，供冷量不（bú）能（néng）同時滿足辦公房、餐 廳、娛（yú）樂用房的需要，隻（zhī）能（néng）在（zài）時間上錯開使用（yòng），以（yǐ）滿足各自的要求 在係統設計時，設置電動風閥來進行送風轉換。

根據以上（shàng）數據，以辦公用房（fáng）為例，進行用地道風通風降（jiàng）溫（wēn）時室內熱環境的預測計算(計算期為 6月1日至9月 30 ，每天8：00—18：00)，並（bìng）統計（jì）出室溫分布頻（pín）度(見表 1，隻列出21一39℃溫度段)，其中，“自然室溫 代表不設通風係統 時室內空氣的溫度。由此表可以看（kàn）出用地道風通風降溫的（de）效果，結果表明該通風係統能滿足辦公（gōng）用房的降溫要求，且效果顯著（zhe）。

表 1 溫度分布頻（pín）度（小時數)

另外，計算顯示表明，地道風通風起用時問為（wéi）6月（yuè）中旬停用時間為9月中旬；辦公用（yòng）房通風年（nián）運行（háng）時數為369小時該通風係統建成投運已兩年，使（shǐ）用效果（guǒ）良（liáng）好，滿（mǎn）足了用戶的要求

5 結束語

本（běn）文詳細地分析了地道風通風降溫的優化設計計算方法，並開發了用地道風通風的室內熱（rè）環境預測程序，為地（dì）道風降溫工程的設計、決策和（hé）運（yùn）行管理提供了有效的設計、分析手段。