建筑內部冬季人體熱舒適性研究

熊鑫鑫 王德之 孫正

摘要：隨著我國經濟的不斷發展，人們對于室內環境質量的要求也越來越高，創造一個舒適健康的室內環境成為居住者的迫切需求。建筑室內的熱環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能減排，如何權衡二者成為了行業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狀，以運城市居民小區為研究目標，采用問卷調查的方法對居民樓室內熱環境現狀進行了研究分析。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境提供可靠的理論依據。

1.2研究現狀

1.2.1 熱舒適簡介

熱舒適是人對周圍熱環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：根據人體活動所產生的熱量與外界環境作用下穿衣人體的失熱量之間的熱平衡關系，分析環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分環境的舒適程度。

③心理方面：分析人在熱環境中的主觀感覺，用心理學方法區分環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年代起經過大量的實驗研究，綜合不同因素的相互作用，已陸續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 在的研究中發現，不舒適的環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，為評價夏熱冬冷地區居住建筑冬季室內熱舒適性提供了一個理論參考。

2調查問卷及數據處理

2.1地區氣候特征

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

2.調查的對象都已經在當地生活多年，能夠適應當地氣候;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，發現在該地區大部分居民家中，冬季大家普遍在18-20攝氏度的室內環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境的舒適性，一方面，舒適的環境有利于身心健康的發展，但是另一方面，若處理不好舒適與節能的關系，必將會造成以浪費能源為慘痛代價去營造舒適環境。因此，對能源的保護和舒適的生活環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范對建筑設計的內容至關重要。在不同地區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建筑室內熱舒適的研究，對該地區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。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.