高校學生熱舒適感的影響因素

陳 勰，熊 宸，程 楠，李依然，剛文杰(華中科技大學 環境科學與工程學院，湖北武漢430074)

1 概述

作為學習的主要場所，高校教室的熱環境對學生的熱舒適感及學習效率影響較大。然而，在同一環境下，因年齡、性別、生活習慣等差異，用戶熱舒適感覺并不相同。了解用戶個性化特征與建筑熱環境的相關性，有助于針對用戶特征營造舒適環境，改進建筑熱環境的設計，為用戶提供更加適宜的環境，從而提熱舒適感和學習效率。

劉魁星等人[1]研究發現，用戶冬季的中性溫度(Neutral Temperature)低于秋季，曹彬[2]的研究表明，夏季的中性溫度最高。曹宏芳等人[3]研究發現，夏季女性相對于男性更傾向于溫暖的環境。Jin等人[4]研究發現，過渡期女性的中性溫度比男性高。Lan等人[5]研究發現女性的皮膚溫度比男性低，同時女性對較冷的環境更為敏感。Dear等人[6]研究發現，兒童的中性溫度比成年人低。除了性別外，用戶的體重也影響其熱舒適感。Rupp等人[7]研究發現，超重人群更容易產生由溫暖引起的不適。Thapa[8]研究發現，體重較輕的受試者偏好較高的中性溫度。

由以上分析可知，現有研究多關注用戶個性化特征(性別、體型)與溫度的關系，然而對于用戶個性化特征與室內空氣相對濕度、二氧化碳體積分數的相關性研究較少。本文采用實測與調研方法，以某高校教學樓為測試地點，在供冷期調查受訪者(高校學生)對教室熱環境滿意度(及不滿意原因)、學習效率評價(及影響因素)，分析用戶個性化特征對受訪者熱舒適感的影響。

2 研究內容和方法

2.1 研究內容

監測教室內環境參數(溫度、相對濕度、二氧化碳體積分數)，并對教室內學生發放調查問卷，收集不同性別和體型受訪者對熱舒適感的評價，分析用戶個性化差異與溫度、相對濕度、二氧化碳體積分數的關系。

本文采用身體質量指數(BMI)表征用戶的體型，身體質量指數IBMI的計算式為：

式中IBMI——身體質量指數

m——體質量，kg

h——身高，m

2.2 測試地點與時間

測試地點位于武漢某高校東九、東十二教學樓，測試時間為2019年9月，進行測試的典型教室見圖1。兩座教學樓均安裝分體式空調裝置(嵌入式空調器、立式空調器)，測試教室的空調裝置開啟，受訪者均處于靜坐狀態。女性著裝為短袖T恤、短褲或裙子，男性著裝為短袖T恤、短褲或長褲。

圖1 進行測試的典型教室

2.3 測試方法

實測與調研期間，隨機抽取上課、自習教室，使用手持式二氧化碳監測儀對教室內的溫度、相對濕度、二氧化碳體積分數進行測量。手持式二氧化碳監測儀性能參數見表1。

表1 手持式二氧化碳監測儀性能參數

在向受訪者發放紙質調查問卷的同時，監測記錄教室內環境參數，但受訪者并不知道當前室內環境參數。調查問卷的主要內容：個性化特征參數：性別、年齡、身高、體質量等。受訪者對教室環境滿意度及不滿意原因、熱感覺、濕感覺、憋悶感覺。受訪者對學習效率評價以及影響因素。

收集到672份問卷，為確保分析結果的準確性，避免人體熱活動產生的影響，剔除了在教室停留時間短于30 min受訪者的問卷，最終得到638份有效問卷，其中男性問卷448份，女性問卷190份。

3 結果與分析

實測與調研期間，教室內溫度在24～30 ℃，相對濕度在70%以下，二氧化碳體積分數范圍為300×10-6～1 600×10-6。

3.1 主觀評價

① 教室環境滿意度及不滿意原因

受訪者對教室環境滿意度及不滿意原因分別見表2、3。由表2可知，受訪者對教室環境滿意度為比較滿意的最多，占總人數的42.79%。認為一般的次之，占總人數的37.62%。由調查結果可知，教室環境可滿足大部分受訪者的需求。由表3可知，在回答該問題的受訪者中，對教室環境不滿足的原因主要集中在空氣清新程度、房間布局及人員密度，對室內溫度、相對濕度、照明情況不滿意的人數有限。

表2 受訪者對教室環境總體滿意度

表3 受訪者對教室環境的不滿意原因

調研期間為供冷期，大部分情況下，教室內空調開放窗戶關閉，開窗通風情況較少，且個別情況下教室內會因個別人員使用香水、飲食等導致室內產生異味，影響空氣清新程度。對于房間布局和人員密度，調研結果表明，受訪者更傾向于挑選左右無人，甚至是四周沒人的座位。當自習教室不足，由于人員密度變大導致的不滿意人數出現增多。部分受訪者所在教室的空調裝置為嵌入式空調器，送風口在上方，易出現送風口附近的人員因吹風感出現不舒適的情況。

② 學習效率評價及影響因素

受訪者對學習效率評價以及影響因素分別見表4、5。由表4可知，表示學習效率一般的受訪者占絕大多數，其次是比較滿意。由表5可知，在回答該問題的受訪者中，表示學習效率低的影響因素主要集中在前一晚熬夜、精神狀況不好，而反映由于教室內熱濕環境不佳的人數僅為55人。在選擇具體原因的受訪者外，還有76名受訪者選擇了“以上均不是”的選項，經進一步溝通了解到，主要是受手機、計算機等電子設備影響導致學習效率下降。因此，教室環境能保證絕大多數受訪者的學習效率。

表4 受訪者對學習效率的評價

表5 學習效率低的影響因素

3.2 個性化特征的影響

① 性別

熱感覺采用7級指標：很冷、冷、有點冷、中性、有點熱、熱、很熱。將受訪者的投票按照當時室內溫度、性別進行歸類。發現室內溫度在26～28 ℃時，大多數男女受訪者的熱感覺為中性。在24～26 ℃時，大多數男女受訪者的熱感覺為有點冷。在28～30 ℃時，大多數男女受訪者的熱感覺為有點熱。總體上，女性的中性溫度高于男性。

濕感覺采用5級指標：很潮濕、潮濕、適中、干燥、很干燥。將受訪者的投票按照當時室內相對濕度、性別進行歸類。發現相對濕度在50%～60%時，大多數男女受訪者的濕感覺為適中。總體上，相同相對濕度條件下，女性比男性覺得更加干燥。

憋悶感覺采用5級指標：不憋悶、有點憋悶、比較憋悶、很憋悶、非常憋悶。將受訪者的投票按照當時室內二氧化碳體積分數、性別進行歸類。由投票結果可知，受訪者的憋悶感覺主要集中在有點憋悶、比較憋悶，而且在二氧化碳體積分數分布范圍內(300×10-6～1 600×10-6)，均有受訪者表示有點憋悶、比較憋悶。即使教室內二氧化碳體積分數低于1 000×10-6，受訪者仍表示有點憋悶。而當教室內二氧化碳體積分數高于1 500×10-6時，表示有點憋悶、比較憋悶的受訪者數量也沒有明顯增加。因此，憋悶感覺與二氧化碳體積分數的關系并不十分緊密。在教室二氧化碳體積分數相同時，女性受訪者的憋悶感覺要高于男性受訪者，說明女性更容易感到憋悶。

② 體型

我們將受訪者的體型根據身體質量指數分為3類：將小于18.5視為偏瘦體型，18.5～23.9視為正常體型，大于23.9視為偏胖體型。

由調研結果可知，偏胖人群的中性溫度在26.4 ℃左右，正常和偏瘦人群的中性溫度在27.2 ℃左右，說明供冷期偏胖人群的中性溫度比正常和偏瘦人群低。由調研結果可知，偏胖人群對相對濕度的感知比較敏感，正常和偏瘦人群則不太敏感。當教室內相對濕度在40%～60%時，偏胖人群的濕感覺適中。教室內二氧化碳體積分數相同時，3種體型人群的憋悶感覺并沒有明顯的差異，而且并未隨著教室內二氧化碳體積分數上升而感到明顯不適。

4 結論

① 教室環境滿意度及不滿意原因：教室環境可滿足大部分受訪者的需求。對教室環境不滿意的原因主要集中在空氣清新程度、房間布局及人員密度，對室內溫度、相對濕度、照明情況不滿意的人數有限。

② 學習效率評價及影響因素：教室環境能保證絕大多數受訪者的學習效率，學習效率低的影響因素主要集中在前一晚熬夜、精神狀況不好。

③ 性別的影響：女性的中性溫度高于男性。相對濕度在50%～60%時，大多數男女受訪者的濕感覺為適中。相同相對濕度條件下，女性比男性覺得更加干燥。憋悶感覺與二氧化碳體積分數的關系并不十分緊密，在教室二氧化碳體積分數相同時，女性受訪者的憋悶感覺要高于男性受訪者，說明女性更容易感到憋悶。

④ 體型的影響：供冷期偏胖人群的中性溫度比正常和偏瘦人群低。偏胖人群對相對濕度的感知比較敏感，正常和偏瘦人群則不太敏感。當教室內相對濕度在40%～60%時，偏胖人群的濕感覺適中。教室內二氧化碳體積分數相同時，3種體型人群的憋悶感覺并沒有明顯的差異，而且并未隨著教室內二氧化碳體積分數上升而感到明顯不適。