夏季建筑工地活動房室內熱環境實測與評價—以鄭州市為例

尹佳星 馮文謙 杜玉芳 楊 華 王 曼

鄭州大學，河南鄭州 450000

我國是一個建筑大國，隨著城鎮化的推進，公共基礎建設量增加。大面積的施工現場伴隨著大量的附屬建筑，其中有多種用途的活動板房用量最大。

就現有社會調研與部分文獻數據的反映，絕大部分活動房內部的環境質量堪憂。例如，鄭州大學設計院對合肥地區施工現場的活動房進行實測后發現，夏季西墻內表面溫度可達38℃以上，高于夏熱冬冷地區建筑節能標準規定中的上限36.8℃[1]。

活動房內舒適度受地域性氣候影響較大，因此，探明鄭州地區影響室內活動房熱濕環境因素，掌握室內外溫濕度變化規律有助于提出華中地區活動房室內環境品質的改善措施。

1 實測概況

為掌握鄭州地區活動房夏季室內熱濕環境變化規律，對鄭州地鐵五號沿線的建筑工地活動房室內外溫濕度進行了為期一周的實測。實測對象為雙層多單元組合結構，每個單元尺寸（長寬高）為5.5、3.6m和2.5m，東西墻各設1開窗，東墻處有金屬門1扇。本次測試選取二層最北側單元進行測試。測試單元的外墻、內墻和屋面由0.5mm彩鋼板+49mm擠塑聚苯乙烯+0.5mm彩鋼板組成，外窗由5mm鋼化玻璃+6mm空氣層+5mm鋼化玻璃組成。

實測選用RC-4HC溫濕度記錄儀，測量溫度范圍：-40～85℃，濕度范圍：0～100%，設定記錄儀記錄時間的間隔為5min。

2 活動房夏季室內熱環境分析

本次針對活動房夏季室內熱環境分析的實測周期選定為7月8日到7月14日，即典型氣象年數據中鄭州市夏季最熱時期，分析數據濾除降雨與大風環境。

2.1 室內溫度 （見圖1～圖4）

通過7日數據發現，隨著室外溫度的升高，室內在15∶00升至最高42℃，在5∶00室內空氣溫度降至最低26℃，平均日較差可達16℃。

由民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范，夏季室內熱舒適的溫度區間為24℃～28℃。由圖1可以看出，夏季鄭州地區的活動房室內空氣溫度波動范圍已經遠超熱舒適區間（圖1綠色陰影） 。由日平均逐時溫度數據可知，僅凌晨2∶00到凌晨6∶00 5h滿足夏季室內的熱舒適溫度標準，人體在活動房室內感覺舒適時間不足全天的21%。

午后40℃的高溫比人體正常體溫36℃還高出4℃。此時人體從空氣處得熱，使皮膚溫度升高，并產生大量的汗來維持人體熱平衡，嚴重時會出現中暑現象。

從以下實測數據與分析可以看出，活動房室內溫度較高，熱環境惡劣。在實測過程中，活動房的窗戶與門均處于閉合狀態，且室內無內熱源存在，所以造成室內溫度過高的兩個主要傳熱途徑為輻射傳熱和導熱傳熱。

圖1 室內外空氣日均逐時溫度變化

圖2 室內各壁面日均逐時溫度變化

圖3 西墻內壁與室內空氣日均逐時溫度對比

圖4 室內外日均逐時相對濕度變化對比

（1） 輻射傳熱影響

由圖2可知，受太陽方位影響，東墻外上午太陽輻射得熱最多，內表面溫度明顯高于其他壁面。南墻由于與其他房間相鄰，未受陽光輻射與室外環境溫度的影響，因此，壁面溫度日間均低于其他壁溫且動態波幅較小。下午14∶00～15∶00，在太陽輻射與室外高溫空氣的共同作用下，所有外墻的內壁溫均在這段時間達到最高。其中，室內吊頂和西墻內壁在15∶00溫度可達44℃和42℃，形成熱墻，對室內空氣溫度影響較大。

由圖2和其分析可知，在下午室溫達到最高的時間段內，西墻對室溫影響較大，所以這里取西墻內壁溫與室內空氣溫度進行對比分析。

由圖3可知，10∶00～18∶00期間，西墻內壁溫度均超過了室內溫度，通過輻射作用向室內空氣傳熱。根據民用建筑熱工設計規范，鄭州地區房間西外墻內表面的最高溫度不應超過33.8℃。但是活動房9∶00～18∶00的西墻內壁溫均超過了規定范圍，在午后西墻內壁溫會達到40℃以上。

活動房內壁面溫度高，通過輻射向人體傳遞的熱量多。人體皮膚對輻射散熱表面的溫度適應范圍為29～37℃[2]，40℃的壁溫會使人皮膚產生灼熱感。

（2） 導熱傳熱影響由圖1可知，室內外溫度波動趨勢基本相同，說明室內受室外的導熱傳熱影響較大。同一時刻室內外溫差小，達到最高溫度的時間延遲小。

基于以上對輻射與導熱傳熱的影響分析可得，圍護結構內壁溫過高與室內外空氣溫度衰減和延遲過小是造成室內熱舒適度差的直接原因。而活動房圍護結構熱工性能較差則是影響直接原因的重要因素。活動房為了體現方便運輸、拆裝的特點，外圍護結構為輕質墻體，輕質墻體對照射在外墻上的太陽輻射量起到的衰減和延遲不明顯，導致活動房內壁溫過高和室外對室內溫度影響較大，室內溫度高的后果。

2.2 室內濕度

由如圖4可知，活動房室內相對濕度的變化趨勢與空氣溫度的變化趨勢正好相反。在15∶00，室內相對濕度達到最低為35%，凌晨6：00達到最高 （73%）。

由民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范可知，常規建筑在室內溫度為26℃的情況下，人體感覺舒適的相對濕度區間為40%～60%。由圖4可知，活動房室內濕度在9∶00～18∶00均符合舒適區間，但此時間段活動房室內平均溫度遠大于26℃。在溫度較高的活動房內部，應具有更低的濕度才能滿足人體的舒適度要求。由焓濕圖可知，35℃對應相對濕度的舒適范圍為25%～35%，40℃對應的舒適范圍為18%～25%。對比圖4與圖1發現，活動房室內熱環境在實測周期內均無法滿足舒適的要求。當人體通過排汗作用維持體內熱平衡時，空氣濕度過高會減弱人體汗液蒸發的速度，使人體散熱減慢，增加人體的熱感覺。

3 活動房室內熱環境改善措施

據調查，建筑工地施工人員日均工作時長為9h，其中大部分工人從事重度體力勞動。惡劣的居住環境會影響他們的睡眠時間和質量，從而導致建筑施工效率下降。為解決問題，筆者提出一些簡單的改善措施。

（1） 強化通風：通過對實測房間的觀察，發現其一側窗戶被封死，無法形成穿堂風，使室內氣流組織差。在此情況下可以加裝排風扇，不僅可以加快室內氣流速度以加快人體蒸發散熱，對降低室內相對濕度也有一定幫助。

（2） 遮陽降溫：雖然活動房窗戶上均設有窗簾，但是其只能防止通過窗戶的太陽輻射，對于墻體承受的太陽輻射無能為力。設置遮陽板可以減少外壁面接受的太陽輻射，外壁面傳給內壁面的熱量減少，使墻體內壁面溫度下降，導致室內空氣溫度降低。

（3） 干燥劑除濕：考慮到活動房輕便、低廉的特點，為了降低室內環境濕度，可以取一些干燥劑，生石灰灑在活動房內部不礙事的地方，無毒無味且低廉高效。

還可結合施工現場條件選擇背陰處和良好的朝向搭建活動房，改良圍護結構材料的熱工性能，在活動房臨近處增加植被等措施可以對活動房室內外環境進行改善。

4 結語

（1） 夏季鄭州地區的建筑工地活動房室內熱環境惡劣，封閉條件下，午后室內最高氣溫可以達到42℃，全天僅有21%的時間滿足規定的舒適度要求。

（2） 圍護結構的蓄熱性、熱惰性等熱工系數會影響對室內的輻射散熱和對流散熱量，使室內溫度升高。

（3） 結合活動房的特點，提出了改善措施，以期改善活動房夏季室內熱濕環境。（參考文獻2篇，刊略，需者可函索）