1、問題的提出
建築節能以保證室內衛生舒適為前提，通過提高建築的能源利用效率來滿足人們迅速增長的健康和舒適感要求，進而提高室內工作效率和生活質量。建築熱環境質量標準的高低，對建築、建築供配電和採暖空調設備的投資、能耗、運行費用都有顯著影響，需要相應的能源支撐和個人的經濟承受能力。根據重慶地方標準[1]，達到小康水平的住宅應執行舒適性熱環境質量標準。而影響熱感覺的六個因素是：幹球溫度、空氣溼度、風速、周圍物體表面的平均輻射溫度、人體活動強度和衣服熱阻，前四個是熱環境因素，後兩個是個體人為因素。按熱舒適方程將上述六個因素綜合為PMV預期平均評價和PPD預期不滿意百分率，形成PMV—PPD熱環境指標綜合評價體系。正由於PMV是由熱感覺的六個因素共同決定的，同一個PMV值可由不同的六個因素組合而達到，在不同熱環境參數組合下，所需能耗大小不同。
我國夏熱冬冷地區，由於特有的地理位置而形成的氣候特徵，夏季氣溫高，氣溫高於35℃的天數有15—25天，最熱天氣溫可達41℃以上，加上溼度大，給人悶熱的感覺。全年溼度大是該地區氣候的一個顯著特徵，年平均相對溼度在70%—80%左右，有時高達95%—100%[1].高溼不僅影響到室內人員的熱舒適感，而且影響到室內衛生條件，對人體健康和室內設備、家具的使用壽命帶來不利影響。根據這一地區的氣候高溼特徵，夏季住宅要達到居住環境的熱舒適和節能要求，就需要採取多種方法解決高溫高溼帶來的熱環境質量和室內空氣品質問題。為使住宅空調除溼的能耗降到合理的水平，住宅降溫除溼方式應靈活多樣，對新風能耗分析也應考慮氣候資源的合理調配等因素[2].由於夏熱冬冷、氣候潮溼的建築室外熱環境特徵，新風能耗在空調總能耗中佔較大比例，例如，重慶節能住宅的各項能耗中，夏季新風冷負荷佔總冷負荷的29.61%，夏季新風用電量佔夏季總用電量的44.54%，在全年採暖空調除溼用電量中新風佔40.24%[1].
所以，合理地確定該地區新風冷耗的計算方法對探討新風節能途徑有著重要意義。室內設計溫度高低對新風能耗的影響作者已另文討論，本文主要分析室內相對溼度對夏熱冬冷地區新風耗冷量的影響。
2、夏熱冬冷地區空調期、除溼期新風耗冷量分析方法
2.1 空調期、除溼期的確定方法
實驗研究表明[1]，節能住宅採用間歇通風，室內日最高溫度tn.max與室外日最高溫度tw.max，室外日最低溫度tw.min之間
這表明，對節能住宅，在採用間歇通風的前提下，當室內最高溫度超過室內設定的熱舒適溫度上限值時，必須採用機械方式進行降溫，即空調設備啟動，進入空調期。
所以，夏熱冬冷地區住宅空調期是指採用間歇通風等無能耗或低能耗的自然或被動冷卻方式不能達到室內的舒適性熱環境質量要求時空調設備運行的天數。對於住宅建築，當室內熱舒適參數設定值不同時，即使在相同的室外氣象條件和通風方式條件下，空調運行時間也不同。
對於夏熱冬冷地區，室外空氣溼度高且持續時間長，當室外空氣日平均相對溼度超過室內空氣設定相對溼度時，若不對室外空氣進行處理而直接進入室內，會導致室內溼度超過熱環境質量規定的上限值，影響室內熱環境的熱舒適性和室內空氣品質。若此時室外氣溫不滿足2-1-2，且高於採暖期室內最低溫度tn.h，即在不屬於空調期和採暖期的天數內，這時為保證室內環境質量需對室外空氣進行除溼處理，能耗主要是新風的除溼能耗，因而我們把這樣的天數單獨作為除溼期天數。設Φw.p為室外空氣日平均相對溼度，Φn.max為室內熱環境上限相對溼度，其餘符號同前定義。所以，除溼期天數的判斷條件為：
且Φw.p>Φn.max （式2-1-3）
所以，夏熱冬冷地區除溼期是指一年中，除採暖期和空調期以外，需要對進入室內的室外空氣進行除溼才能維持建築室內所要求的熱環境質量的天數之和。與空調期相比，除溼期內室外日平均氣溫較低，室內空氣溫度隨室外氣溫波動，但從日平均溫度來看，室內日平均溫度與室外日平均氣溫比較接近，因而除溼期內室內空氣溫度不是定值，而是在tn.c和tn.h的範圍內隨室外空氣溫度變化的動態參數。採用當地室外逐時氣象數據，可以求得室外tw.jp和Φw.p，判斷是否屬於除溼期，若屬於除溼期，則設室內日平均溫度等於室外日平均氣溫tw.p，再結合建築室內允許的最大相對溼度和當地大氣壓力，按溼空氣狀態方程計算得到除溼期室內最大允許含溼量和最大允許焓值的逐日值，作為除溼期新風耗冷量計算的基礎。
2.2 空調期、除溼期新風耗冷量計算基本公式
新風耗冷量是指在新風的處理過程中，需由制冷機或天然冷源提供的冷量，其大小取決於新風熱溼處理過程前後的焓差和新風量。新風耗冷量不同於新風能耗，新風能耗與新風處理設備的能效比有關，在耗冷量相同時，能效比越高的新風處理設備能耗量小於能效比低的新風處理設備。空氣處理設備的能效比是一個綜合性概念，其大小既與設備自身性能有關，也與設備運行工況和調節方式有關。本文不涉及具體新風處理設備的能量轉換效率，主要就新風耗冷量計算方法及其結果進行分析。
2.2.1 空調期新風耗冷量計算基本方法
在空調期內，新風被處理到低於室內設定空氣狀態焓值送入室內，此時處理單位質量的新風需消耗的冷量為室外空氣焓值與新風處理後的露點焓值之差，這部分冷量除承當新風自身負荷以外還可承當部分室內顯熱冷負荷，相應減少了室內冷負荷的耗冷量，新風多承當的這部分室內冷負荷為顯熱冷負荷，數量上相當於室內空氣焓值與露點焓值之差。對空調期整個空調系統或空調房間而言，新風獨立處理至露點狀態雖多消耗了冷量，但可作為承當室內冷負荷利用，新風降溫除溼實際所需耗冷量仍然可由室內外空氣焓差計算確定。空調期的新風總耗冷量為空調期每天耗冷量的總和，空調期一天中的新風耗冷量等於該日內空調運行逐時耗冷量之和。當室外空氣焓值低於室內設定空氣狀態焓值時，該時刻新風耗冷量為零。
2.2.2 除溼期新風耗冷量計算基本方法
在除溼期內，若採用常規的冷凍除溼，新風處理後的機器露點為室內空氣允許的最大含溼量與相對溼度90%的交點。除溼期內室內冷負荷很小或為零，因而新風露點送風使室內空氣溫度降低。當室內空氣溫度已經在熱舒適區域內時，這部分使室內空氣降溫的冷量實際上被浪費掉。從新風節能角度分析，除溼期採用冷凍除溼將新風處理至露點的耗冷量為最大理論耗冷量，簡稱除溼期冷凍除溼耗冷量。
2.3 單位質量新風冷熱耗量的計算程序
全年新風冷熱耗量的計算程序框圖如圖2-1所示，該程序中包含了採暖期的判斷條件和採暖期新風耗熱量。由於冬季在高溼氣候下，室內不會出現相對溼度過低的情況，且冬季住宅的採暖方式比較單一，供暖量和能耗大小主要取決於室外氣溫，目前對住宅冬季的供暖能耗的計算採用當地的採暖度日數。夏熱冬冷地區採暖期的判斷方法和新風耗熱量的計算可參見文獻[4]，本文不再論述。空調期和除溼期新風耗冷量的計算子程序本文略去。
3、夏熱冬冷地區單位質量
新風的冷熱耗量計算結果與分析採用TMY-2氣象文件的逐時室外空氣氣象參數
（一）當室內熱環境溫度設定不變時，室內設定相對溼度降低時空調期和除溼期新風耗冷量都增加，並且室內設定溫度越高，總耗冷量的增加就越明顯。以夏熱冬冷地區的平均耗冷量分析，室內溫度分別為28℃、26℃和24℃時，室內相對溼度每降低10%，新風總耗冷量分別增加7.81、6.74和5.92 kW.h/（kg/h）。可見，當室內空氣溫溼度在滿足PMV熱舒適綜合評價指標的前提下，為降低新風耗冷量，室內空氣相對溼度應儘量取高值。
（二）當室內空氣相對溼度一定時，室內設定溫度降低時新風總耗冷量呈增加趨勢，並且相對溼度設定值越高，幹球溫度設定值對新風總耗冷量得增加影響就越明顯，按夏熱冬冷地區新風耗冷量的平均值統計，當室內設定相對溼度分別為70%、60%和50%時，室內設定溫度每降低1℃，新風總耗冷量平均增加1.15、0.90和0.73 kW.h/（kg/h）。可見，在滿足PMV熱舒適綜合評價指標的前提下，當室內空氣相對溼度越高，通過提高室內空氣幹球溫度設定值來降低新風耗冷量的效果越明顯。
（三）相對溼度作為室內熱環境的基本參數之一，不僅對人的熱舒適感有重要影響，而且對室內衛生條件和新風能耗大小直接相關，國內外建築環境質量標準中都對室內相對溼度指標有明確規定。室內熱環境相對溼度的控制比室溫控制難度大，在室內設計溫度高於26時，該地區新風除溼能耗大於降溫能耗[4].因此，為減少新風耗冷量，室內相對溼度應儘可能取高值，即熱環境質量標準允許的最大值70%.
（四）除溼期新風處理採用不同方式的耗冷量相差較大，並且室內空氣相對溼度越低，這一差異就越明顯。從夏熱冬冷地區除溼期新風平均耗冷量分析，通過改變新風除溼方式可使冷凍除溼的耗冷量最大程度降低50%左右。而且，室內熱環境相對溼度指標越低或幹球溫度指標越高，採用新型除溼方式處理新風對降低除溼期新風耗冷量的作用就越顯著。
此外，室內相對溼度指標的變化不影響空調期天數；而隨著相對溼度指標下降，除溼期天數增加，但增加幅度較小。這是因為夏熱冬冷地區氣候潮溼，月平均相對溼度都在70%以上，在四月至十月室外日平均溫度高於18℃的天數內其日平均相對溼度低於70%的天數也很少出現，因而當室內相對溼度指標從70%降到50%的過程中，對除溼期天數的影響很小，並且，對氣候越潮溼的城市這一影響就越不明顯。不同室內設定溫度和相對溼度下各城市空調期、除溼期天數可參見文獻[4].
4、結論
4.1 空調期、除溼期的劃分指標應當結合該夏熱冬冷地區的氣候特點和住宅熱環境質量要求確定，住宅夏季空調期、除溼期是在充分考慮了當地多種可利用的天然冷源的前提下，必須依靠機械方式來達到室內熱環境質量要求的時間，空調期和除溼期是以日為分析單位，以室外空氣日平均參數為判斷指標，避免了夏季新風能耗的重複計算。
4.2 空調期、除溼期內新風耗冷量利用逐時氣象數據，對空調期、除溼期內每一天逐時計算，只分析對能耗有影響的高於室內設定參數對應值的時刻，並且根據新風處理方式選擇新風耗冷量計算公式，使新風能耗計算更符合實際，並通過編制計算程序實現新風能耗的自動計算，通過改變設定參數的初始值，能夠獲得不同室內設定空氣狀態時新風能耗的比較。
4.3 室內相對溼度設定值對新風耗冷量影響較大，按夏熱冬冷地區主要城市平均值分析，室內熱環境設計溫度分別為28℃、26℃和24℃時，室內相對溼度每降低10%，新風總耗冷量分別增加7.81、6.74和5.92 kW.h/（kg/h）。
4.4 除溼期新風耗冷量的計算應當結合新風除溼方式考慮，冷凍除溼耗冷量最大，為降低新風除溼的耗冷量，應改變新風除溼方式，通過新風溼度控制來實現新風除溼期的節能。
參考文獻
[1] 《重慶市民用建築熱環境與節能設計標準（居住建築部分）（DB50/5009-1999）》[S]，1999.6 [2] 付祥釗等，長江流域建築節能探討[J]，重慶建築大學學報，1997（5）
[3] 付祥釗，確定長江流域供暖空調能耗指標的邊界條件[J]，北京：暖通空調，1999（6）
[4]餘曉平，夏熱冬冷地區住宅新風能耗分析和降溫除溼方式的研究，重慶大學碩士論文[D]，2000