活動板房室內熱環境實測評價與熱工性能分析

王曼　馮文謙　楊華　杜玉芳　尹佳星

摘 要：基于影響建筑室內舒適度因素的理論分析，對鄭州地區活動房室內冬夏兩季熱環境展開實測，總結出活動房室內熱環境變化規律，進而對實測活動房室內舒適度進行評價。基于實測數據，對影響活動房室內熱環境的主要因素進行理論分析，對活動房構造設計優化與室內舒適度改善提供了數據支撐。

關鍵詞：活動房；熱環境；舒適度

中圖分類號：TU111 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）05-0132-03

Field Study and Thermal Performance Analysis of Indoor

Thermal Environment in Portable Dwelling

WANG Man FENG Wenqian YANG Hua DU Yufang YIN Jiaxing

（Zhengzhou University，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Based on the theoretical analysis of influence factors of indoor comfort degree， the author tests the indoor thermal environment of the portable dwelling in the summer and winter seasons in Zhengzhou， draws the conclusion of the variation law of indoor thermal environment， then evaluates the indoor comfort degree in the portable dwelling. Based on the measured data， the author makes the theoretical analysis of main influence factors of indoor comfort degree in the portable dwelling， provides the data support of the optimization of the structure design and the improvement of indoor comfort degree of the portable house.

Keywords： portable dwelling；indoor thermal environment；indoor comfort degree

據河南省住房與城鄉建設廳統計[1]，僅2015年，河南省建筑業企業在建房屋施工面積達5.3億m2，比上年增長8.1%；本年新開工面積達2.4億m2，其中鄭州市建筑業總產值占全省的比重為33.5%，位居榜首。所有施工項目均需要大量活動房提供建筑工人居住和工地臨時性辦公區域，其室內環境品質直接影響施工人員的生理和心理健康，有必要對其進行研究。

相關研究[2-5]表明，活動房因其構造特點，室內環境品質受室外熱環境影響顯著，且此類影響極具地域氣候特征。但目前，有關華中地區活動房內部熱濕環境研究的文獻較少，相關實測數據也不夠充分，這對于中部寒冷與夏熱冬冷地區的活動房室內熱環境評價與舒適度優化十分不利。本文對鄭州地區活動房展開了冬夏兩季極端氣候下的室內熱環境實測和評價，為華中地區活動房的設計改造提供理論基礎與數據支撐。

1 實測部分

1.1 實測概況

1.1.1 測試對象。分別對冬夏兩季進行實測，實測對象為位于鄭州地鐵五號線淮河路站施工用臨時活動房。夏季實測活動房建筑由單層18個、雙層36個單元體組成，每個單元體由兩個標準空間拼接而成，東墻和西墻上靠近南墻處各有一扇窗，東墻上靠近北墻處另有一扇門，選取二層最北側房間進行實測。冬季實測房間與夏季實測房間相同。兩房間圍護結構熱工參數基于以下材料取值：內外墻及屋面均為0.5mm塑料板-49mmXPS-0.5mm塑料板，樓板為膠合板，吊頂為石膏板，窗為空氣層厚度和玻璃厚度均為6mm的塑料窗框單框中空窗。

1.1.2 測試目的。通過對活動房室內溫度、濕度和熱流密度等相關參數進行測量，分析影響活動房熱環境的部分因素，并分析得出所測因素對活動房熱環境影響的作用機理的相關結論。

1.1.3 測試時間。夏季第一次實測時間為2017年7月7日至2017年7月17日，冬季實測時間為2018年1月31日至2018年2月8日。夏季對各測點溫濕度進行測量，冬季還對東墻的熱流密度進行了測量。

1.2 測試結果分析

參照《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》（GB50736-2012）的規定，夏季熱舒適范圍為：溫度24～28℃，相對濕度40%～70%；冬季熱舒適范圍為：溫度18～24℃，濕度≤60%。以下熱舒適度分析基于上述范圍進行。

1.2.1 活動房室內環境評價。實測夏季和冬季活動房室內空氣溫濕度變化趨勢如圖1和圖2所示。

從圖1可知，在未進行主被動空氣調節的情況下，夏季活動房室內空氣溫度偏高，一天中僅在00：00-06：00可基本滿足夏季熱舒適溫度要求，個別時間點出現超過40℃的高溫。濕度則基本可以滿足熱舒適度要求，每天只有3～4h內出現濕度過大的情況。

實測時間共統計了168h，滿足熱舒適溫度要求的共有45h，占實測總時長的27%；滿足濕度要求的有120h，占實測總時長的71%；同時滿足溫濕度要求的僅有6h，占實測總時長的4%。因此，夏季活動房普遍出現過熱過濕的情況，熱濕環境惡劣，人體舒適度極差。

從圖2可知，在未采取任何供暖措施的情況下，冬季實測房間內溫度偏低，在實測的9d時間內，每日12：00至15：00出現一天中的最高溫度，05：00至07：00出現一天內的最低溫度。室內溫度最高為17.2℃，最低溫度為3.8℃，均未達到國家規范中規定的冬季熱舒適溫度范圍的下限溫度18℃。

活動房的相對濕度在18.2%～30.1%的范圍內波動，波幅不大，絕大多數時間內維持在20%～28%。濕度雖然滿足規范規定的≤60%的要求，但實際人體感覺偏干。此外，相對濕度變化趨勢與溫度變化相反，溫度越高，相對濕度越小。

基于上述數據可知，冬季實測活動房在未進行室內熱濕環境調節時，溫度普遍偏低，在任何時間點均達不到冬季熱舒適標準，熱濕環境較差。

綜上所述，活動房夏季溫濕度過高，冬季溫濕度過低，兩季熱濕環境均非常惡劣，不適于直接居住。

1.2.2 活動房室內熱環境影響因素分析。基于上述活動房熱濕環境較差的現狀，筆者對影響活動房熱濕環境的因素進行分析。

1.2.2.1 室外空氣溫度對實測房間熱濕環境的影響。實測房間夏季和冬季室內外空氣溫度變化趨勢如圖3和圖4所示。

從圖3可知，夏季室外空氣約在05：00開始升溫，在13：00時出現一天中的最大值，室內溫度約在06：00開始升溫，在15：00出現最大值。室外空氣晝夜溫差13.5℃，室內為15.3℃，室內空氣溫度波動與室外基本相當。從圖4可知，冬季室外空氣約在07：00開始升溫，在13：00出現一天中的最大值，室內空氣約在08：00開始升溫，在17：00出現最大值。室外空氣晝夜溫差為15.2℃，室內空氣晝夜溫差為7.4℃，室內空氣溫度幅度相較室外大大減小。相對濕度受溫度的影響，呈現相反的變化趨勢。夏季室內空氣溫濕度的變化與室外空氣溫濕度變化相比平均延遲1h，冬季溫升平均延遲時間加長。

因此，活動房室內空氣溫濕度隨室外空氣溫濕度的變化而變化，但在時間上有一定延遲。

1.2.2.2 太陽輻射對實測房間熱濕環境的影響。夏季和冬季圍護結構內壁面及空氣溫度變化趨勢如圖5和圖6所示。

從圖5可知，上午05：00-12：00，夏季實測房間東墻接受太陽輻射最多，東墻內壁面溫度高于其他壁面溫度，東墻內壁面溫度的升高使室內溫度有所升高。下午太陽直射方位變化，下午13：00-17：00，西墻內壁面溫度最高，西墻溫度帶動室內空氣溫度升高。從圖6可知，冬季呈現相似的變化趨勢，上午08：00-12：00，東南墻接受太陽輻射最大，內壁面溫度最高；下午12：00-17：00，西北墻內壁面溫度最高。太陽輻射方向的改變使相應方向壁面溫度升高最快，一方面通過對流傳熱使室內空氣溫度變化；另一方面，該方向壁面與人體的輻射換熱量最大。在夏季，該壁面的高溫使人體散熱更為困難，冬季則可提高人體熱舒適度。

1.2.2.3 鄰室熱濕環境對實測房間熱濕環境的影響。圖5中南內墻溫度始終低于空氣溫度，圖6中東北內墻溫度也一直維持在高于室內溫度的水平上。這均是由于鄰室采取了開空調進行溫度調節的原因。由此可見，由于鄰室采取相應措施改善熱濕環境，實測房間熱濕環境也得到一定程度的改善。在鄰室無主動調節的情況下，實測房間熱濕環境將更加惡劣。

2 結論

基于活動房的實測數據，對活動房熱濕環境進行評價，并對部分活動房熱濕環境影響因素展開分析，得出以下結論。

①室外熱環境。冬夏兩季，活動房室內空氣溫濕度均隨室外空氣溫濕度的變化而變化，在時間上略有一定延遲，延遲時間僅有1～2h，時間較短。太陽輻射將增加室內熱度，在冬夏兩季對室內熱環境產生不同的影響。夏季對應壁面的升高通過輻射和對流使室內熱環境更易出現過熱現象，冬季則補充了房間的失熱量，有利于維持室內空氣溫度。

②鄰室環境影響。在鄰室進行主動式空氣調節的條件下，鄰室熱環境的改善可基于內圍護結構兩側的溫差加大對實測房間產生強化散熱的影響，這使得冬夏兩季實測房間室內熱環境較其他房間有所改善。

參考文獻：

[1]河南省住房和城鄉建設廳辦公室.2015年河南建筑業統計分析報告[EB/OL].（2016-09-27）[2018-01-01]. http：//ayzjj.anyang.gov.cn/sitegroup/ayzjj/html/ff8080812f8b5f45012f92881d7f1aa2/20160927210844075.html.

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[5]闞安康，韓厚德，紀珺.活動房熱舒適性的影響因素及評價指標[C]//第九屆海峽兩岸制冷空調技術交流會論文集.北京：中國制冷學會，2009.