西安地区大学宿舍夏季夜间室内热环境测试研究

张 进 （西安建筑科技大学建筑学院，陕西 西安 710055）

0 前 言

夏季的西安，酷暑难耐，而又以7月最热，月平均气温26.1～26.3℃，月平均最高气温32℃左右。由于建筑物的蓄热作用，到了夜晚，室内墙体依然向室内空气散发着热量。大学宿舍更是如此，不少学生热得夜不能寐。而一般学校到7月中下旬才会放假，于是这些学生夜晚纷纷爬上宿舍楼顶露天就寝，以摆脱室内不舒适的热环境。那么在大暑时节的夜晚，相对于宿舍室内热环境来说，室外热环境真的就舒适很多吗？

人体与其周围环境之间保持热平衡，对人的健康与舒适来说是首要的条件之一。取得这种平衡的条件以及身体与周围环境达到平衡时的状态，取决于许多因素的综合作用。其中一些属于个人的性质，如活动量、适应力及衣着情况等；另外与此有关的是室内热环境构成要素，包括室内空气温度、空气湿度、气流速度及环境辐射温度[1]。

本文就以这四个热环境构成要素为评价指标，从学生的日常实际生活出发，在对夏末夜晚的宿舍室内热环境和室外热环境分别进行测试得出相关数据的基础之上，得出室内热环境与相关规范要求的差距，并提出被动式设计对策。

1 测试概况

1.1 测试对象

西安建筑科技大学1号学生公寓是一栋本科生和研究生共用的宿舍楼，共8层（图1）。选择其楼顶和室内热环境相对较差的宿舍进行测试研究。

1.2 测试方法

利用测试仪器对宿舍室内和室外的空气温度、空气湿度、气流速度和环境辐射温度进行测量，观察不同热环境的评价指标数值上的差异。

1.3 测试仪器

图1 号学生公寓

图2 测试宿舍的平面图（其中实心圆点即测点）

本文中，采用TES-1360A温湿度计测量室内外空气温度和空气相对湿度，其中空气温度的测量范围在-20℃～+60℃，准确度为±0.8℃；空气相对湿度的测量范围在10%～95%RH，准确度为±3%RH(at30-95%RH)。室内外气流速度测试仪器采用N962G袖珍式微风速仪，测量范围为0～10m/s；经过校核，在温度0～40℃、湿度0～85%RH的使用环境下，风速仪的测量精度可达到±5%。室内外环境辐射温度测试仪器采用FLUKE-66红外温度计，温度范围为-40℃～260℃；在温度0℃～50℃、相对湿度10%～90%RH的使用环境下，准确度为读数的±1%或±1℃(目标温度23℃～510℃)。

1.4 测试条件

1.4.1 测试位置

本文的测试目的是研究宿舍室内热环境与相关规范要求的差距，应尽可能选取室内热环境最差的宿舍进行测试，所以测试房间为顶层南向最西边的房间。气流速度测试位置选在紧挨床铺凌空一侧，环境辐射温度测试位置选在床铺紧挨的两面墙——外墙和隔墙与床铺同高的位置以及床铺本身（见图2）；室外气流速度测试位置选在距楼顶表面0.3m高处（人躺下的高度），环境辐射温度测试位置选在楼顶表面正中心处。

1.4.2 测试时间

于2013年7月24日晚至2013年7月25日早分别对宿舍室内和室外的热环境进行了测试，具体测试时间选择在头天晚上10点到第二天早上7点间，即大多数人从入睡到起床的这段时间内。测试总过程时长9h，每小时记录一次数据。

1.4.3 其它条件

测试当晚天气状况良好，无雨水冰雹干扰。宿舍内窗户为夜间通风模式，始终保持全开状态。保持室内热环境设备（风扇）为关闭状态，其他设备（电脑、电灯等）也都为关闭状态。测试时宿舍室内人数始终为一人。

2 测试结果及其分析

2.1 室外测试结果及其分析

以下图3～图5便是室外热环境各要素的测试结果。

图3 室外温度测试情况

图4 室外湿度测试情况

图5 室外风速测试情况

从以上的测试结果可以看出，随着夜晚时间的推移，室外空气温度呈现逐渐下降的趋势，这是整个地表向天空长波辐射的结果；但当到了凌晨4点多时，气温就不再下降，因为此时太阳辐射开始发挥作用，于是室外气温开始回升。室外环境辐射温度也基本呈现上述规律，但因建筑的热惰性，建筑表面温度的回升明显延迟于空气温度的回升。

从图中还可看出，室外空气温度始终低于室外环境辐射温度，可见建筑表面整晚都在向室外空气传递着热量。

2.2 宿舍室内测试结果及其分析

以下图6～图8便是宿舍室内热环境各要素的测试结果。

从以上的测试结果可以看出，随着夜晚时间的推移，宿舍内的空气温度呈现逐渐下降的趋势，这是室内气温随室外气温波动的结果；但当到了黎明5点多时，气温就不再下降，因为此时太阳辐射开始发挥作用，室外气温已经开始回升，室内气温也已到达了波谷。床铺周围的环境辐射温度也基本呈现上述规律，但因墙体、床板的热惰性，它们对室外气温变化的敏感性明显不如室内空气以及室外建筑表面，所以即使到了早晨7点，环境辐射温度仍有继续下降的趋势。

图6 室内温度测试情况

图7 室内湿度测试情况

图8 室内风速测试情况

从图中还可看出，宿舍内的空气温度始终低于床铺周围的环境辐射温度，可见室内固体环境整晚都在向室内空气传递着热量，而室内空气又以对流换热的方式将热量传递给室外空气。

《住宅设计规范》（GB 50096-2011）中对室内温度的要求为：卧室、起居室室内设计温度宜为26℃[2]。通过观察宿舍室内热环境测试数据，可以看出这样一个客观事实：测试对象的室内空气温度在测试时间段里的十个整点时刻都是大于26℃的，且至少高出4.9℃，这离适宜的室内热环境有不小的差距。

3 对改善宿舍室内热环境的建议

要改善夏夜宿舍室内热环境，当然最简便的方法就是加装空调等空气调节设备。但出于对节能环保的考虑，若能采取相应的绿色被动式技术措施并且运用合理，不仅可以达到提高室内热舒适的目的，从长远来看，还具有相当优越的经济性。建议的技术措施如下：设计之初就依据主导风向合理规划宿舍整体布局，建筑间形成能引导夏风的开敞庭院；利用楼梯间的烟囱效应，改善公寓内的通风[3]；设置既隔热又遮阳的封闭阳台；采用单框双层玻璃或单层玻璃粘贴窗薄膜，减少白天由窗户进入室内的热量；对宿舍的屋顶和墙面进行绿化处理，削弱白天墙体和屋顶的蓄热；宿舍外墙表面宜选用光洁、色彩淡雅的表面材料，以利反射太阳辐射，尽量减少墙体吸热量[4]。相信通过这些被动式技术措施的综合应用，大学宿舍在不增加运行能耗的情况下，室内热环境就能得到大幅度的改善。

[1]刘加平.建筑物理(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

[2]GB 50096-2011,住宅设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[3]夏博.高校学生公寓室内热环境研究[D].西安:西安建筑科技大学,2003.

[4]王进.高校学生住区生态化研究[D].西安:西安建筑科技大学,2004.