教室物理环境舒适度调研及分析——以重庆南开中学为例

黄海静，王雅静，郑开丽，葛远鑫，陶宇霖，罗昊然，曾美琪

(1.重庆大学 建筑城规学院，重庆 400045；2.南开中学，重庆 400030)

教室物理环境舒适度调研及分析
——以重庆南开中学为例

黄海静1，王雅静1，郑开丽1，葛远鑫2，陶宇霖2，罗昊然2，曾美琪2

(1.重庆大学 建筑城规学院，重庆 400045；2.南开中学，重庆 400030)

教室是学生日常生活与学习的主要空间，其物理环境对学生的学习效率及身体健康具有重要影响，因此，有必要对其物理环境的舒适度进行深入分析和研究。文章以重庆南开中学某教学楼为例，通过对学生舒适性感受的主观问卷调查及实地物理环境测试数据统计，对教室的隔声、保温性能、照度等物理环境存在的问题进行分析，并提出相应的改善措施及建议。

中学教室；物理环境；舒适度；改善措施

0 引 言

随着生活水平的提高，人们对室内物理环境的要求也不断提高。教室作为学生最主要的学习活动场所，其物理环境的好坏直接影响学生的身心健康和学习效率。不良的教室声环境会造成教室语言清晰度差，语言可懂度低，从而直接影响教学质量。教室的采光、照明条件不仅直接影响学生和教师视觉作业的完成质量，也会对师生的视觉性能及非视觉效应的各个方面产生影响，CIE研究发现学校光照效果对学生智力的发挥起着重要作用。此外，教室热环境的好坏与学生的身体、心理舒适性感受同样息息相关。

中学阶段是学生成长发育的重要时期，学业重，用眼量大，情绪易受环境干扰。在夏热冬冷的重庆地区，中学教室大多采用电扇、空调等减少夏季炎热，但冬季采暖却无保障。此外，重庆是天然光极度缺乏地区，教室主要依赖人工光源照明，教室用电能耗大。由此可见，重庆地区中学教室环境舒适性不仅影响学生身心健康及学习效果，对建筑节能也至关重要。为此，研究团队于2015年12月至2016年2月，在重庆气候条件最恶劣的时期，对重庆中学教室的室内声、光、热物理环境现状进行实地调查和研究。

1 调研方法及过程

团队采用问卷调查和实地测试相结合的方法开展研究。问卷调查目的是了解学生对教室环境的主观感受，实地测试则是在此基础上对教室物理环境的客观分析。

1.1 问卷调查

问卷调查内容包括声(噪声)、光(照明)、热(温度和湿度)3方面的物理环境，调研场所是重庆南开中学南教学楼。教学楼共五层，平面形式呈L型，一边教室临街(直线距离约60 m)，受噪音干扰大。为了使研究更具代表性，团队从2、3、4楼层中各选取一个临街教室，分别为2楼的高二15班(208)、3楼的高二10班(309)、4楼的高一7班(407)。对3个教室的学生进行问卷调查，共发放问卷130份，收回有效问卷118份，有效率90.8%。

1.2 实地测试

除了问卷调查，团队对选取的3个教室分别进行了实地测试。主要测量仪器有声级计、照度计、风速仪等。现场测得的主要参数为：噪声、照度、温度和湿度。

声环境测试。按照测试要求沿教室对角线均匀取3个测点，每个测1 min后读取数据(均为等效连续声压级Leq，A计权为模拟人耳的听觉特性修正)，平均每个测点测10次。为了进行对比，对开窗和闭窗两种情况分别进行测试。同时记录教室外植被绿化及交通情况。

光环境测试。本次研究主要是针对人工照明，测试在晚上进行。为使测试数据更加准确，在黑板上取3个测点再计算平均值作为黑板的照度值。在教室中取9个测点计算平均值作为教室照度。考虑学生晚上学习的真实光照情况，在光源打开20 min后开始测试，桌面为参考平面。

热环境测试。利用风速仪等对教室内的温度和湿度进行测试。测试时间与学生学习时段一致，从早晨8点至晚上6点，每隔1 h测试一次教室中部距地1.2 m高处(此高度约为学生在教室内坐着看书时头部的高度)的温度和湿度，同时测试室外的温度和湿度，记录数据。

2 调研结果及分析

2.1 问卷调查及主观感受分析

2.1.1 声环境分析

问卷调查结果显示，51%的学生认为教室传声效果(讲课声的传播)比较好(图1(a))。但因教室临街，噪音影响较大。经分析，噪音多来自街道上传来的广告声、音乐声，其次是汽车行驶声、鸣笛声(图1(b))。影响最大的时间段主要集中在晚自习期间，其次是上课时间(图1(c))。然而大部分教室并没有安装隔音设施(图1(d))，教室窗外的树木虽能起到一定的减噪作用，但效果不明显，因此，大部分学生不得已只能通过戴耳机、耳塞等方式来避免噪音干扰。

图1 声环境相关问卷分析图

2.1.2 光环境分析

针对中学生视力情况的调查发现，81%的学生都患有近视(图2(a))，这除了与学生自己不良的用眼习惯有关外，也显示出教室光环境质量对学生视力健康的影响。虽然79%的学生认为教室的灯光较为舒适，但也有部分位置较特殊的学生认为光线较弱且有阴影(图2(b))。关于黑板照明的问题，经分析，仅有14%的学生认为开灯时黑板上的板书很清晰，65%的学生认为较清晰，还有21%的学生认为不太清晰，甚至很不清晰(图2(c))。另外，关于室内照明对视力的影响问题，分析结果显示，53%的学生认为室内照明对视力有较大或很大影响(图2(d))，反映了学生对教室光环境的重视。

图2 室内照明相关问卷分析图

2.1.3 热环境分析

教室热环境与室内的通风、隔热、保温效果及湿度等有关。调研发现，对于室内通风，54%的学生认为靠外窗处空气较好而里边较闷，也有部分学生认为室内通风普遍较差，空气较闷或特别闷(图3(a))。对于室内湿度，63%的学生认为教室的湿度比较适宜(图3(b))，但对于温度又有不同的看法。近70%的学生认为冬季教室的温度不适宜，其中认为窗边冷、里面热的学生占35%(图3(c))。然而由于有电扇，大部分学生认为夏季教室的温度可以忍受，不算特别热(图3(d))。

图3 热环境相关问卷分析图

2.2 实地测试及客观数据统计

2.2.1 声环境测试

图4～图6分别为208教室、309教室、407教室声环境的测试结果。GB 50118—2010《民用建筑隔音设计规范》规定：学校教室中普通教室、实验室、计算机房的允许噪音等级(A声级，dB)为≤45。经测试，除208教室闭窗环境下为44.54 dB，刚刚满足要求外，其余教室的测量结果均超过标准，309教室(外窗直面马路)问题最为严重。

图4 208教室开闭窗状态下室内隔音效果对比图

图5 309教室开闭窗状态下室内隔音效果对比图

图6 407教室开闭窗状态下室内隔音效果对比图

2.2.2 光环境测试

图7、图8、图9分别为208教室、309教室、407教室光环境的测试结果。GB 7793—2010《中小学校教室采光和照明卫生标准》规定：教室桌面平均照度值不应低于300 lx，其照度均匀度不应低于0.7；教室黑板应设局部照明灯，平均照度不应低于500 lx，照度均匀度不应低于0.8。测试数据显示，三个教室的课桌面照度均匀度分别为0.87，0.76，0.91，其黑板照度均匀度分别为0.87，0.86，0.89，均满足标准要求。但三个教室中课桌面平均照度最高为153.4 lx，仅为标准照度值的一半。其黑板的平均照度值最高为208 lx，远低于标准规定的500 lx。

图7 208教室黑板及课桌面测试照度与标准照度对比图

图8 309教室黑板及课桌面测试照度与标准照度对比图

图9 407教室黑板及课桌面测试照度与标准照度对比图

2.2.3 热环境测试

人体的舒适感是温度和湿度两种因素综合作用的结果，因此在注意温度的同时也应注意调节室内湿度。冬天室内湿度过大时，会加速热传导，使人觉得阴冷、抑郁。而过低时，上呼吸道粘膜的水分大量散失，人会感到口干舌燥，并易患感冒。已有研究显示，冬季最宜人的室内温度是13～25 ℃，湿度为30%～60%RH。

由测试结果分析可知，三个教室的室内温度(冬季在室内人员较少的情况下测试)均在9℃以下，远低于舒适温度的范围，而湿度基本在30%～60%RH的范围内变化，较为舒适，与问卷结果比较吻合(图10～图15)。因此，提高教室热环境舒适度应主要针对其保温隔热性能进行改善。

图10 208教室室内外温度

图11 208教室室内外湿度

图12 309教室室内外温度

图13 309教室室内外湿度

图14 407教室室内外温度

图15 407教室室内外湿度

3 小结

通过对南开中学教室物理环境的问卷调查和实地测试，发现其存在问题，并从声、光、热物理环境三方面提出改善建议。

1)教室隔音较差。虽然教室外种有高大树木，但因其枝叶稀疏，特别是冬天落叶后，降噪效果甚微。因此，应在噪声源(街道)与教学楼之间种植由常绿乔木与灌木组成的足够宽度且浓密的绿化带来减弱噪声。另外，闭窗状态下，室内噪音仍然超过标准规定，可见外窗本身的隔音性能也有待加强。窗关闭时隔音效果与窗玻璃选用的厚度、密封程度有关，必要时可采用双层窗，选择适宜间距的双层窗，可提高窗户隔音效果。

2)室内照明不满足标准要求。教室内共安装4×4盏荧光灯裸灯，其距桌面的悬挂高度为1.78 m，灯具垂直于黑板方向排列，布局基本合理，黑板处有专用的照明灯具2盏。黑板及课桌面照度不足的原因主要是灯管超过了寿命期而光通量衰退，以及灯具数量不够。因此，教室照明首先应根据照度要求计算灯具数量，保证坐在边角的学生也能获得充足的照明，并及时更换超过寿命期的灯管，保证充足照度，减少用眼疲劳。

3)教室热环境的温度和湿度数据显示，室内温度处于舒适温度以下，而湿度则在舒适度的范围之内。因此，在设计中应加强教室的保温隔热性能。夏季应以防热为主，通过有效的窗口遮阳措施，既能阻止阳光直接从室外射入室内造成室内过热，又不至于阻碍自然通风或降低采光效果。秋冬季为防止室内热量流失和室外寒气入侵(如漏风等)，除加强围护结构的保温性能外，还应特别注意热损失最大的窗口部位。教室外窗可采用真空玻璃，其保温性能比中空玻璃更优异，也可给窗户玻璃贴保温膜，在夏天阻挡太阳的热能进入室内，在冬季又可降低热能向外散发，从而降低热损耗，提高室内热舒适度。

[1] 张樱子，刘加平.湿热气候区典型中学教室室内热环境[J].建筑科学，2008(10)：43- 46，68.

[2] 北京照明学会照明设计专业委员会.照明设计手册[M].北京：中国电力出版社，1998.

[3] GB 50118—2010民用建筑隔声设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[4] GB 7793—2010中小学校教室采光和照明卫生标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[5] 黄翀，欧阳艳东.教室采光及照度的测量与分析[J].汕头大学学报：自然科学版，2001(2)：20-25.

[6] 李百战，刘晶，姚润明.重庆地区冬季教室热环境调查分析[J].暖通空调，2007(5)：115-117.

Middle school classroom physical environment comfort research and analysis——In the case of Chongqing Nankai Middle School

Huang Haijing，Wang Yajing，Zheng Kaili，Ge Yuanxin，Tao Yulin，Luo Haoran，Zeng Meiqi

(1.The Construction Planning Institute in Chongqing University, Chongqing 400045，P.R.China;2.Nankai Middle School, Chongqing 400030,P.R.China)

The classroom is students the main space of daily life and study, and its physical environment is important for students’ learning efficiency and healthy body, therefore, it is necessary for a thorough analysis and research on the physical environment of comfort. Take a teaching building in Chongqing Nankai Middle School as an example, through to the student feel comfort subjective questionnaire survey and field test data statistics, physical environment for sound insulation, heat preservation performance, intensity of illumination of the classroom physical environment such as the analysis of existing problems, and proposes the corresponding improvement measures and suggestions.

middle school classroom; physical environment; comfort; improvement measures

2016- 05-13

黄海静，女，博士，副教授，主要从事建筑光学研究。