广东地区农村居住建筑热环境现状及改善措施

马小静唐珊黄华锟范济荣丁云飞

1广州大学土木工程学院

2广州大学广东省建筑节能与应用技术重点实验室

广东地区农村居住建筑热环境现状及改善措施

马小静1，2唐珊1，2黄华锟1，2范济荣1，2丁云飞1，2

1广州大学土木工程学院

2广州大学广东省建筑节能与应用技术重点实验室

对广东地区农村居住建筑及其热环境现状进行了调查，发现农村居住建筑普遍缺乏有效的遮阳隔热措施，仅22.1%的居民对热环境感到满意，居民普遍期待改善室内温度。通过对26～30℃条件下、29℃及30℃辅助机械通风条件下的环境进行热感觉投票实验，结果表明，当室内温度在28℃以下时，开启门窗进行自然通风可达到热舒适要求；室内温度在29～30℃时，利用电风扇可达到热舒适要求。农村地区居住建筑热环境改善重点在于采用良好的自然通风、建筑遮阳及隔热措施，有效降低室内温度。

广东地区 农村居住建筑 热舒适 热感觉投票

0 引言

随着我国经济的快速增长和新农村建设的不断加快，农村居民生活水平日渐提高，空调器的拥有率迅速增长，导致农村居住建筑能耗也在迅猛增长，这势必将进一步加剧我国能源紧张局面。广东地区属夏热冬暖地区，热舒适问题主要在于夏季空调制冷和春季梅雨时期的除湿，城市居住建筑目前主要依赖空调器解决，在夏季高峰时段，空调能耗占建筑总能耗的比例超过50%[1]。目前，国内外对城市建筑室内热环境方面的研究较多，而对农村居住建筑相关研究较少。

本文通过问卷形式对广东地区农村居住建筑及其热舒适现状进行调查，对不同温度条件下的热舒适状况进行实验分析，提出了改善农村居住建筑热舒适的方法。

1 农村居住建筑及其热舒适现状

1.1 调查内容

于2012年7～8月间，以实地走访结合问卷形式对梅州、增城、从化、惠州、河源等地的农村居住建筑进行调查，共收回有效问卷111份。内容主要包括建筑外窗类型及遮阳情况、居民对室内热环境的满意度及期望的室内温度等。

1.2 结果分析

1.2.1 农村居住建筑基本情况

本次调查的建筑样本竣工时间主要集中在1995～2005年间，占总样本的54%，2005年后新建的占18.7%。1995年以前的占27.3%。调查的建筑中单层占38.3%，两层的占34.2%，三层的约占19.9%，均为独栋建筑。建筑面积在100～250m2范围内的占总样本的60%。农村居住建筑大部分仍保留传统的建造方式，以砖混结构居多，外墙墙体以240mm厚砖墙为主，占总样本的82.8%。

建筑外窗类型主要有固定窗、平开窗、推拉窗、铝合金窗等，其中2000年之前竣工的主要为平开式木窗，2000年之后新建的一般为推拉窗、铝合金窗，均为普通单层白玻璃。建筑外窗设有外遮阳的仅占7.8%，45.4%的建筑设置了窗帘作内遮阳，其余46.8%无任何遮阳措施。设外遮阳的建筑均为窗顶混凝土水平外遮阳板，遮阳效果较差。

处于夏热冬暖地区的传统岭南建筑为了追求室内热舒适，通常均十分重视包括自然通风、建筑遮阳和隔热措施，但从本次现场调查来看，近年新建的农村居住建筑均未采取有效措施满足上述要求，导致室内热环境状况较差，如果在农村居住建筑中达到目前城镇居住建筑的热环境标准的话，其空调能耗将急剧增加。

1.2.2 室内热环境现状

1）居民对室内热环境现状的满意度。图1是农村居民对居住环境热舒适现状的满意程度，从中可以看出，目前大部分农村居民对居住环境的热舒适感觉一般，有17.5%的居民不满意，可以预见，随着生活水平的提高，人们的不满意率还会逐渐上升。

图1 室内热环境现状的满意程度

2）对室内热环境改善的期待。从图2可以看出，农村居民对夏季室内热舒适性改善的期待主要集中在降低温度和良好的自然通风上，这也与本地区的实际情况相吻合。居民对冬季热环境的改善依次为提高室内温度、改善墙体保温隔热性能和改善外窗性能。

图2 对室内热环境改善的期待

广东地区气候潮湿，居民对空气湿度的敏感度较低，农村地区居民最关心的是温度的变化，因此，本文主要结合农村实际情况，研究温度变化对居民热舒适的影响。

2 实验测试

2.1 热舒适评价

关于热舒适条件，丹麦学者Fanger教授[2]从20世纪60年代开始就进行大量研究，提出热舒适性PMV-PPD指标体系。其中，PMV指标是度量热感觉的尺度，其值在-3至+3之间变动，PPD指标表示某环境条件下人群不满意百分数，但此体系适用于稳态的热舒适条件。根据农村居住建筑实际使用现状，本文按照ASHRAE的热感觉7级标度（-3冷，-2凉，-1微凉，0适中，+1微暖，+2暖，+3热）设计了调查问卷，通过现场调查得到实测热感觉投票值 TSV（Thermal Sensation Vote）[3]，从而对居民热舒适感觉状况进行评价分析。

同时，适应性模型指出，当温度升高时人们可通过增大气流速度来改善热舒适，因为增加空气流动能增加人体汗液蒸发量以及人体与周围空气的对流换热量，使人体在相对较热的环境下也能感觉舒适，这就是所谓的风速补偿。本文在实验测试过程中，针对高温（29℃、30℃）条件引入了机械通风模式，探讨此模式下人体热舒适感觉。

2.2 测试条件

本次测试于2013年7～8月进行，选取符合要求的受试人员在统一房间内进行，利用空调调节室内温度，在高温段以农村常用的电风扇实现机械通风模式，风扇档位分为自然风（摇头模式）和1、2、3档，调节风扇的档位从而改变风速，让受试者在不同温度和风速下按要求记录热感觉等，收回有效问卷100份。测试过程中，受试者先在房间静坐10min，以减少外界环境对其热感觉的影响，待稳定后填写问卷，记录该温度下的热感觉。其间，受试者都以放松的姿势进行测试，着装大多为广东地区典型的夏装，短袖、短裤及凉鞋。

本次测试中使用热球式风速仪测量风速，精度±0.03m/s，TES1360温湿度计测试空气温度和相对湿度，精度为±2%；风扇1、2、3档对应风速分别为1.19 m/s、1.41m/s、1.58m/s。

2.3 结果分析

2.3.1 室温26-30℃条件下的热舒适状况

图3是室温在26～30℃条件下的TSV分布情况。通常认为投票位于-1至+1之间的受试者是认为其所处热环境为可接受的[4]，ASHRAE55标准规定了80%的居民可接受的热环境条件可视为处于热舒适区。从图中可以看出，26～30℃分别对应有82.8%、94.5%、89.1%、68.4%和38.7%的受试者的热感觉投票值在-1至+1之间。各工况下热感觉投票值的分布近似服从正态分布，这与文献[5]中所得结果相一致。本次实验中，26～28℃工况下受试者的热环境可接受率都在80%以上，说明室内温度在26～28℃处于热舒适区；29℃热环境的可接受率为68.4%，说明多数人认为29℃环境是可以接受的；30℃的热可接受率较低，仅为38.7%。

图3 26～30℃条件下实测热感觉投票（TSV）分布

上述分析可知，在广东地区农村居住建筑中，当室内温度在28℃以下时，开启门窗进行自然通风即可达到较好的热舒适要求。

2.3.2 29℃、30℃辅助电风扇条件下室内热舒适状况

由上分析可知，当室温在29℃、30℃时，居民的热接受率相对较低，但ASHRAE55-92[4]标准指出，当温度偏离舒适区时，可适当增加风速（在工作地点，风速不超过0.25m/s）来满足热舒适要求。另一方面，有实验研究表明，风速在一定程度上可以补偿环境温度的升高，最高温度可以达到29.5℃，甚至31℃[6]。本文针对室温在29℃、30℃时，辅助电风扇提高室内风速，获得实测热感觉投票（TSV）分布，实测热感觉投票（TSV）分布如图4和5所示。

图4 29℃各风速下实测热感觉投票（TSV）分布

图5 30℃各风速下实测热感觉投票（TSV）分布

由图4及图5可知，29℃和30℃条件下加设风扇后，室内热舒适条件大大改善，各风速下热感觉投票值都大多集中在-1至+1之间，热可接受率都在80%以上，且其分布也近似服从正态分布。这说明室内温度在29℃、30℃时，利用电风扇可较好地改善室内热舒适条件。其中，29℃下风速1（1.19m/s）最舒适，30℃下风速2（1.41m/s）舒适度最高。因此在夏季高温期，当温度偏离舒适区时，可以通过开启风扇来满足热舒适要求。

2.4 农村居住建筑热环境改善措施分析

随着人民生活水平的不断提高，人们对农村居住建筑的热舒适性要求也必将越来越高，从上述分析可知，当室温低于28℃时，采用自然通风即可满足热舒适要求，29～30℃之间辅以机械通风也能较好地改善室内热舒适状况，当室温高于30℃时，可以预见将会有越来越多的人会选择使用空调器来改善室内热环境。

从广州地区标准年温度频率分布可知，该地区室外气温高于30℃的时间仅为846h，约占全年的9.6%，全年绝大多数时间室外气温是低于30℃的。因此，通过采取的良好的自然通风、建筑遮阳及隔热措施，将室内温度控制在30℃以内，可以减少居民对空调的依赖性，从而达到节能的目的。

3 结论

对广东地区农村居住建筑及其热环境现状进行了调查，发现农村居住建筑普遍缺乏有效的遮阳隔热措施，仅22.1%的居民对热环境感到满意，居民普遍期待改善室内温度。通过对26～30℃条件下、29℃及30℃辅助机械通风条件下的环境进行热感觉投票实验，结果表明，当室内温度在28℃以下时，开启门窗进行自然通风可达到热舒适要求；室内温度在29℃、30℃时，利用电风扇可达到较好的热舒适条件。农村地区建筑节能的重点在于改善建筑热工条件，采用良好的自然通风、建筑遮阳及隔热措施，有效降低室内温度，减少居民对空调的依赖性，从而可以达到节能的目的。

[1]何敏嫦,丁云飞,徐晓宁.广州市区居住建筑能耗现状与节能措施分析[J].建筑热能通风空调,2013,32(2):39-41

[2]石小容,伍川辉.热舒适性PMV-PPD指标在高速列车上的应用[J].制冷与空调,2013,27(3):249-252

[3]杨薇.夏热冬冷地区住宅夏季热舒适状况以及适应性研究[D].长沙:湖南大学,2007

[4]Schiller G E.A comparison of measured and predicted comfort in office buildings[J].ASHRAE Transactions,1990,96(1):609 -622

[5]ASHRAE.Thermal Environmental Conditions for Human Occup -ancy(ASHRAE Standard 55-92)[S].Atlanta:American Society of Heating,Refrigerating and Air Conditioning Engineers,Inc, 1992

[6]夏一哉,牛建磊,赵荣义.空气流动对热舒适影响的实验研究:总结与分析[J].暖通空调,2000,30(3):41-45

Rura l Re s ide ntia l Hous e s The rm a l Environm e nt Sta tus a nd Im prove m e nt Me a s ure s in Gua ngdong Are a

MA Xiao-jing1，2,TANG Shan1，2,HUANG Hua-kun1，2,FAN Ji-rong1，2,DING Yun-fei1，2
1 School of Civil Engineering,Guangzhou University
2 Guangdong Key Laboratory of Building Efficiency and Application Techniques,Guangzhou University

Investigated the present situation of rural residential houses and its thermal environment,and found that it are generally lack of effective sun-shade and heat insulation measures,and only 22.1%of the residents are satisfied with the thermal environment,and look forward to improving indoor temperature.Thermal Sensation Vote(TSV)experiment were carried out in the 26～30℃,29℃and 30℃with auxiliary mechanical ventilation,the results show that it can meet thermal comfort requirements by opening doors and windows for natural ventilation when indoor temperature is below 28℃,and achieve thermal comfort by combining electric fan and natural ventilation when indoor temperature is 29 and 30℃ too.Key point of improving the thermal environment of rural residential houses effectively reduces the indoor temperature though natural ventilation,windows shading and wall heat insulation measures.

Guangdong area,rural residential house,thermal comfort,TSV

1003-0344（2015）02-005-4

2013-12-28

丁云飞（1967～），男，博士，教授；广州市广州大学土木工程学院（510006）；020-39366651；E-mail:dingyf@126.com

广东省重大科技专项项目（2012A010800048）；国家大学生创新训练项目（201211078038）