建筑內部冬季人體熱舒適性研究

熊鑫鑫 王德之 孫正

摘要：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對于室內環(huán)境質量的要求也越來越高，創(chuàng)造一個舒適健康的室內環(huán)境成為居住者的迫切需求。建筑室內的熱環(huán)境直接關系到室內人員的工作和生活質量和生理、心理的健康。近年來建筑能耗逐漸攀升、而國家政策積極倡導節(jié)能減排，如何權衡二者成為了行業(yè)內迫切需要研究的課題。

本文首先闡述了熱舒適性的相關理論知識，并總結國外熱舒適性的研究現(xiàn)狀，以運城市居民小區(qū)為研究目標，采用問卷調查的方法對居民樓室內熱環(huán)境現(xiàn)狀進行了研究分析。通過對人體熱感覺的主觀調查，為城市建筑室內熱環(huán)境的改善提供一定的參考。

關鍵詞：熱舒適;居住建筑;城市

1緒論

1.1 研究背景

人們每天工作、生活、娛樂等大部分時間都在建筑內部度過。建筑的功能也早已不是單純的“棲息地”，而成為了人們賴以生存的家園。

近年來，空調、電暖器、電暖爐等設備被大家廣泛應用，給人們帶來便利的同時，也造成了過多的能源消耗。建筑能耗是我國能源消耗的大頭。

本文通過調查研究，分析室內熱環(huán)境對人體熱舒適的影響。找到權宜二者間的最佳工況。進而為營造舒適健康的室內熱環(huán)境提供可靠的理論依據(jù)。

1.2研究現(xiàn)狀

1.2.1 熱舒適簡介

熱舒適是人對周圍熱環(huán)境所做的主觀滿意度評價。主要分為三個方面：物理方面、生理方面、心理方面。[1] 評價指標主要有3種，分別是貝氏標度、ASHRAE標度和ISO標準。

①物理方面：根據(jù)人體活動所產(chǎn)生的熱量與外界環(huán)境作用下穿衣人體的失熱量之間的熱平衡關系，分析環(huán)境對人體舒適的影響及滿足人體舒適的條件。

②生理方面：研究人體對冷熱應力的生理反應如皮膚溫度、皮膚濕度、排汗率、血壓、體溫等并利用生理反應區(qū)分環(huán)境的舒適程度。

③心理方面：分析人在熱環(huán)境中的主觀感覺，用心理學方法區(qū)分環(huán)境的冷熱與舒適程度。由于影響人體熱舒適的因素與條件十分復雜，從20年代起經(jīng)過大量的實驗研究，綜合不同因素的相互作用，已陸續(xù)提出若干評價熱舒適的指標與熱舒適范圍。

1.2.2 國外熱舒適研究現(xiàn)狀

國外關于熱舒適相關課題的研究，，起步于1920年代。1919年，成立于1894年的美國暖氣和空調工程師學會（ASHAE）為制訂相關熱舒適標準，做出了大量的實驗研究并取得了一定的成果。

1923年Houghton和Yaglou提出有效溫度ET（Effective temperature）。它首次將溫度、濕度和舒適性三者聯(lián)系在一起，成為了建筑設計者們及其有用的工具。1971 年 Gagge 在前輩的基礎上提出了更為科學全面的新有效溫度 ET*（New Effective temperature）。

1960年代中期，美國學者進行了大量有關熱舒適的實驗和研究工作，這些結果為熱舒適領域極其重要的兩個指標：PMV（PredictedMeanVote預測平均評價）指標和PPD（Predieted pereentage of Dissatisfied預測不滿意率）指標的提出奠定了堅實的基礎。這兩個指標包括了影響人體熱舒適的六個主要因素：空氣溫度、空氣濕度、平均輻射溫度、空氣流速、人體新陳代謝率及服裝熱阻[2]

1968 年 McNal 經(jīng)過了大量的熱舒適研究，提出了“舒適性條件在冬季和夏季的差異較小”這一結論。但 Giovanna的實驗結論卻卻并不這樣認為，塔認為人體的中性溫度在夏季和冬季會相差 0.5℃～1.5℃。

1994 年，Harold 在的研究中發(fā)現(xiàn)，不舒適的環(huán)境會影響人體的工作效率。大部分人在感覺微冷的時候工作效率較高。

1.3 研究工作

1.3.1 研究內容

本文研究的主要內容為：

1）對運城市被測試建筑所在小區(qū)居民進行熱舒適問卷調查。

2）人體熱舒適性的主要影響因素。

1.3.2 研究方法

本文采取調查問卷的方式進行熱舒適研究。

通過對所得到的問卷結果進行分析，利用掌握的相關知識，得到此地冬季室內熱舒適的評價溫度，并確定出熱舒適區(qū)，為評價夏熱冬冷地區(qū)居住建筑冬季室內熱舒適性提供了一個理論參考。

2調查問卷及數(shù)據(jù)處理

2.1地區(qū)氣候特征

選取位于山西省西南部。北依呂梁山，東峙中條山，西、南毗鄰黃河。地理位置介于東經(jīng)110°15'—112°04'，北緯34° 35'—35°49'之間。全年受季風活動影響，屬暖溫帶大陸性季風氣候。冬季受西伯利亞干冷氣流控制，盛行西北季風，氣候特點為寒冷、干燥;夏季受太平洋暖濕氣流控制，盛行東南季風，氣候特點是高溫、多雨，降雨集中且多暴雨和雷陣雨。年均氣溫13.3℃，一月均溫-2.2℃，七月均溫27.4℃;日照時長2039.5小時。

2.2 調查問卷的設計

由于人體對周圍環(huán)境的感覺具有很大的主觀性，因此需要采用一種比較直接的方式獲得人體對環(huán)境的熱感覺和滿意度的評價，調查問卷是一種比較常用也是比較適用的方式，此次問卷基本以選擇形式為主。

調查對象選擇

1.調查小區(qū)類型：本次調查在冬季進行，調查的小區(qū)分散于城市的東南西北中，小區(qū)類型是比較普遍的板式多層、板式小高層及高層。

2.調查的對象都已經(jīng)在當?shù)厣疃嗄?，能夠適應當?shù)貧夂?且年齡在 15～75 歲之間，保證被調查者有獨立的思考能力。

調查問卷包括以下內容：

1）受試者的自身信息，如性別、年齡、體重、身高、活動量和穿衣情況等。

2）熱舒適性調查：調查受試者對建筑內溫度、濕度、氣流速度等的主觀評價，采用 ASHRAE 的 7 級熱感覺指標調查對熱感覺的投票值

2.3 調查問卷結果統(tǒng)計與分析

此次問卷調查分別走訪了位于城市東南西北中5個小區(qū)的部分居民，涵蓋高層、小高層和多層建筑的各個朝向。受訪者也涵蓋了老中青三個年齡層次。

通過調查，發(fā)現(xiàn)在該地區(qū)大部分居民家中，冬季大家普遍在18-20攝氏度的室內環(huán)境中具有較高的熱舒適感，通過走訪測定及主觀感覺調查、PMV及PPD投票結果顯示，人們在40%的相對濕度，0.1m/s的室內環(huán)境中滿意度最高。另外，通過調查結果分析，老人對于溫度、濕度和吹風感比中青年人更加敏感，他們更喜暖、濕度稍高和吹風感更低的環(huán)境。另外，性別因素也是影響熱舒適性比較重要的因素，男性對于溫濕度和吹風感有更強更廣泛的適應性，對于溫度的感覺更加遲鈍。

3結論與展望

人們越來越關注室內環(huán)境的舒適性，一方面，舒適的環(huán)境有利于身心健康的發(fā)展，但是另一方面，若處理不好舒適與節(jié)能的關系，必將會造成以浪費能源為慘痛代價去營造舒適環(huán)境。因此，對能源的保護和舒適的生活環(huán)境之間的關系成為了今后建筑設計的主要方向。所以，制定一個合適的室內溫設定規(guī)范對建筑設計的內容至關重要。在不同地區(qū)和不同類型的建筑物當中，人體的熱舒適性是具有一定差異的。為了更好的針對該地區(qū)建筑室內熱舒適的研究，對該地區(qū)住戶進行冬季的入戶問卷調查。得到以下的主要結論：熱舒適的各種影響因素值統(tǒng)計情況：冬季室內平均溫度值為 19℃，相對濕度為 40%、;空氣流速為 0.1m/s;平均衣服熱阻值為 0.9clo。

由于熱舒適性有其自身的局限性，這種局限性也包括熱舒適性的地域性，這導致了我們需要針對不同氣候區(qū)域、建筑類型人體的熱舒適性進行調研，對熱舒適的研究帶來了極大困難。加上人體的熱舒適是一個非常主觀的概念，這對研究的準確性帶來了挑戰(zhàn)。所以找到研究人體熱舒適性的有效方法，是未來的研究方向。

參考文獻：

[1]任輝. 西安地區(qū)住宅建筑室內人體熱舒適性測試研究[D].西安建筑科技大學，2018.