湖南益陽地區(qū)農(nóng)村住宅室內(nèi)熱環(huán)境調(diào)查分析

郭 華，吳興應(yīng)，裴 霞，陳雨蕾，李詩青

(湖南城市學(xué)院 市政與測繪工程學(xué)院，湖南 益陽 413000)

0 前 言

目前我國建筑熱舒適性和熱環(huán)境的研究主要針對城市地區(qū)的居住和公共建筑，頒布的節(jié)能規(guī)范、技術(shù)和設(shè)計要求也都與之相關(guān)，隨著現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)水平的迅速發(fā)展以及新農(nóng)村建設(shè)的深入，農(nóng)村住宅熱舒適性和熱環(huán)境的研究也受到了越來越多的重視[1-4]。根據(jù)中國統(tǒng)計年鑒的數(shù)據(jù)，由于城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國農(nóng)村人口和每戶常住人口逐年減少，我國長江中游地區(qū)人口密度較大，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)步增長，農(nóng)村人口在逐步向城市地區(qū)轉(zhuǎn)移，但農(nóng)村人口整體數(shù)量仍舊龐大，農(nóng)村住宅的熱舒適性和建筑節(jié)能研究十分重要。湖南益陽地區(qū)屬于典型的夏熱冬冷氣候區(qū)域，氣候特征具有一定的代表性，為了了解益陽地區(qū)普通農(nóng)舍的熱環(huán)境狀況，對益陽地區(qū)一些比較典型的農(nóng)村住宅進(jìn)行實際問卷調(diào)查和實地測量。

1 熱環(huán)境問卷調(diào)查

熱環(huán)境的評價方法一般通過試驗及統(tǒng)計方法(PMV-PPD)，或者問卷調(diào)查的方式[5-6]。PMV—PPD 評價方法和指標(biāo)運(yùn)用試驗及統(tǒng)計方法，得出人體熱感覺和六個物理量之間的定量函數(shù)關(guān)系，然后把PMV值按照人體熱感覺分成七個等級，但是PMV計算公式非常復(fù)雜。因此，本研究通過問卷的方式來描述熱感覺，國際上最廣泛采用的熱感覺標(biāo)度是ASHRAE 7點(diǎn)標(biāo)度和Bedford標(biāo)度[7-8]。人體熱舒適在ASHRAE55—2002舒適標(biāo)準(zhǔn)中定義為人的主觀感覺對熱環(huán)境的滿意度，通過投票方式為熱舒適投票TCV和感覺投票TSV，TCV是一個由0至4的5級分度指標(biāo)，MTS是將一個與ASHRAE熱感覺標(biāo)度內(nèi)容一致的7級分度指標(biāo)，表1給出了TCV與MTS相關(guān)評價的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 熱舒適投票TCV與熱感覺投票MTS標(biāo)準(zhǔn)[1]

對熱舒適投票TCV結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，如圖1所示。調(diào)查小組采用舒適標(biāo)準(zhǔn)對38戶中的52人進(jìn)行了問卷調(diào)查，熱舒適調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計中11人感覺舒適，有19人感覺稍不舒適，有14人感覺不舒適，有7人感覺很不舒適，有1人對室內(nèi)環(huán)境感覺不可忍受。從圖中可以看出，有21.2%的家庭住戶對室內(nèi)環(huán)境感覺舒適。

圖1 熱舒適投票結(jié)果

對52個樣本的熱感覺投票結(jié)果如圖2所示，房間測試溫度T0和人們熱感覺投票值MTS(該參數(shù)點(diǎn)下所有人熱感覺平均值)進(jìn)行線性擬合的結(jié)果如圖2所示，得到的擬合直線方程式見式(1)所示。

圖2 熱感覺投票結(jié)果

MTS=0.232 13T0-4.72723

(1)

令MTS=0，求解出對應(yīng)的熱中性溫度為20.4℃，比ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的舒適標(biāo)準(zhǔn)23℃～26℃的最低值小2.6℃，這和該地區(qū)夏季比較濕熱的氣候有關(guān)。因此大部分人希望通過更低一點(diǎn)的溫度來達(dá)到熱舒適狀態(tài)。

綜上所述，且由熱舒適投票、熱感覺投票的結(jié)果可以看出，大部分的農(nóng)村家庭住戶對住宅室內(nèi)的熱環(huán)境也不是特別滿意。

2 某新建住宅室內(nèi)熱環(huán)境實測

2.1 新建住宅概況

此次室內(nèi)熱環(huán)境實測對象選取一棟比較有代表性的新建住宅，地點(diǎn)在湖南省益陽市，住宅正面如圖3所示，一層和二層平面圖分別如圖4～5所示。所測住宅為2層鋼筋混凝土建筑，建筑面積約300 m2，墻體材料采用紅磚，用鋼筋混凝土粘結(jié)砌筑而成，外墻粘貼有瓷片。本次測試包括對室內(nèi)、室外環(huán)境參數(shù)的測量，室內(nèi)外測量參數(shù)為溫度、濕度、空氣流速。室內(nèi)多點(diǎn)測量取平均值，測點(diǎn)距離地面約為1.2 m，距墻面約1.0 m。

圖4 某新建住宅一層平面圖

2.2 實測結(jié)果

實測時間為2019年夏季和冬季，實測小組分別在7月24日(晴天，南風(fēng)1-2級)、12月8日(晴天，北風(fēng)1-2級)于上午9點(diǎn)到下午5點(diǎn)對這棟建筑4個房間進(jìn)行多次測量，這4個房間分別為一層的客廳(南向)、客臥1(東向)，二層的主臥(南向)、客臥3(北向)，測量時要求房間無空調(diào)或其他空氣調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行，夏季測得的結(jié)果如圖6所示，冬季測得的結(jié)果如圖7所示。

由圖6可以看出，在夏季的測量中，該住宅室外溫度最高點(diǎn)在下午13時，為37.5℃，室內(nèi)溫度最高點(diǎn)在下午15時，其中客廳、主臥的最高溫度達(dá)到36.5℃以上，這個溫度是在沒有開空調(diào)的情況下測得的，比室外最高溫度也沒低多少，主要是因為這兩個房間有較大的窗戶，在太陽直射下產(chǎn)生了“太陽房”的效應(yīng)最為明顯，使得熱量大量聚集。另外也可以看出，由于建筑墻體吸收了不少熱量，在下午太陽輻射減弱時，墻體本身儲存的熱量向房間釋放，因此在下午，各個房間依然有較高的溫度值。南向的客廳和主臥受室外溫度變化的影響較大，北向的客臥3受室外溫度變化的影響最小，因此，提高南向圍護(hù)結(jié)構(gòu)的絕熱性能是保溫隔熱的重點(diǎn)。

由圖7可以看出，在冬季的測量中，該住宅室外溫度最高點(diǎn)在13時，為17.0℃，室內(nèi)溫度最高點(diǎn)也在11時，其中南向的客廳、主臥的溫度變化較為明顯，其他東向的客臥1和北向的客臥3的溫度變化則較弱，特別是客臥3，由于受陽光照射的時間少，溫度變化最不明顯，其他房間的最高溫度達(dá)到15℃左右，除了在中午時分室外溫度高于室內(nèi)時向室內(nèi)傳熱，也有室內(nèi)的散熱設(shè)備如炊事、人員等的散熱，導(dǎo)致室內(nèi)溫度的升高。總之，這4個被測房間的溫度變化都沒有室外的溫度變化明顯，主要是墻體的保溫隔熱以及墻體本身儲熱的性能起到了作用，這也說明圍護(hù)結(jié)構(gòu)良好的保溫隔熱性能是保持房間冬暖夏涼的重要因素。

圖7 冬季溫度測量結(jié)果

3 結(jié) 論

1)對熱舒適投票TCV結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，有21.2%的家庭住戶對室內(nèi)環(huán)境感覺舒適。

2)通過對熱感覺投票值MTS的直線擬合，由擬合方程得到中性溫度值為20.4℃，說明大部分人希望通過更低一點(diǎn)的溫度來達(dá)到熱舒適狀態(tài)。

3)在夏季的典型住宅測量中可以看出，南向房間受室外溫度變化的影響較大，北向房間受室外溫度變化的影響最小，提高南向圍護(hù)結(jié)構(gòu)的絕熱性能是保溫隔熱的重點(diǎn)。

4)在冬季的典型住宅測量中可以看出，被測房間的溫度變化都沒有室外的溫度變化明顯，主要是墻體的保溫隔熱以及墻體本身儲熱的性能起到了作用，這也說明圍護(hù)結(jié)構(gòu)良好的保溫隔熱性能是保持房間冬暖夏涼的重要因素。

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