上海地区住宅冬季湿环境调查与实测

缪智昕 连之伟 张晓静 李 曦 马 婷

（上海交通大学 上海 200240）

上海地区住宅冬季湿环境调查与实测

缪智昕 连之伟 张晓静 李 曦 马 婷

（上海交通大学 上海 200240）

为了解东部沿海地区住宅冬季室内湿环境现状，选取上海作为典型城市，对住宅室内环境与居民主观感觉进行了现场调查，并选取部分住宅进行了室内外热湿环境的长期实测。现场调查结果表明，大多数被调查者认为冬季室内湿环境较为合适；但仍有34%的被调查者表示住宅室内不同程度地干燥希望进行加湿。实测结果显示，室内含湿量受室外含湿量的显著影响，采暖住宅和非采暖住宅的室内相对湿度基本在30%-60%范围内，依据GB50736-2012，两类住宅室内湿环境均符合舒适要求。

室内湿环境；现场调查；住宅；冬季

0 引言

研究表明，室内相对湿度与人们的舒适和健康有着非常大的关系。一方面，室内相对湿度过低（小于30%）时，人们常常会感觉鼻喉、眼睛和皮肤干燥[1]。湿度过低还会导致呼吸系统黏膜表面干燥，黏液浓度增加，导致纤毛自洁和噬菌活动减少，增加呼吸系统疾病的患病率。此外，干燥环境还会引起服装、土壤、地毯等的电导率减小而容易产生静电，给人们日常生活带来不良体验。另一方面，当室内湿度过大时，容易引起微生物的大量繁殖及霉菌的滋生，从而引发易感人群的呼吸不适或过敏症状[2]。因此，要保证人员的健康，必须控制室内湿环境处于合理的范围内。

室内空气湿度大小直接影响建筑空调能耗，在冬季室内设计相对湿度越大，能耗越高，在冬季，相对湿度每提高10%，能耗约增加6%[3]。室内热负荷包括显热负荷和潜热负荷，其中潜热负荷由室内人员散湿、敞开水面散湿、植物蒸发散湿等构成。

针对热环境已有大量相关研究。相比之下，针对湿环境的调查和研究尚很缺乏。目前国际公认的针对室内湿环境的标准有：美国采暖通风空调工程师ASHRAE标准、英国皇家特许建筑设备工程师学会CIBSE Guide1986、国际标准组织ISO7730等[4]。ASHRAE55-2004舒适标准推荐湿度上限不大于0.012kg/kg干空气，无推荐湿度下限。ISO标准相对湿度应该设定在30%～70%之间。英国CIBSE标准冬季推荐湿度不大于50%，无推荐湿度下限。我国在2000年制定的GB/T18049-200（中等热环境中PMV和PPD指数的测定及热舒适条件的规定），相对湿度应该设定在30%～70%之间，是为了减少潮湿或干燥皮肤及眼睛的刺激、静电、细菌生长和呼吸系统疾病的危害。根据GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》冬季相对湿度应设定在30%～60%，温度范围为18℃～24℃。

上海地区处于我国的夏热冬冷气候区，传统上认为上海地区夏季湿热，冬季湿冷。但随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭安装了空调、地暖等采暖设备，现代化的环境调控手段势必对室内环境产生重大影响。但是，目前尚无针对住宅室内湿环境的调查与实测研究，因此，本文针对上海地区住宅冬季湿环境进行现场调查和实测，目的是了解上海地区住宅冬季室内湿环境的现状，为夏热冬冷地区特别是上海地区的健康住宅设计和空调系统设计提供数据依据和参考。

1 研究方法

1.1 调研对象

本次调查分为现场调查和长期实测。现场调查随机选取上海地区30户住宅，长期测试选取了2户采暖（均为地暖采暖用户）和2户非采暖住户。

1.2 实测方法

第一阶段为现场调查，具体时间为2014年12月10号到2015年1月12号。现场调查包含问卷调查与热湿环境测量两部分。

人体热反应是室内环境参数的函数，可将其视为随机变量。根据中心极限定理，当样本充分大时，人体热反应的分布近似为标准正态分布，一般认为问卷样本数不应小于50[5]。问卷主要内容：被调查者的基本信息、住宅采暖方式、被调查者在调查时刻的主观热湿感受（包括热感觉、湿感觉和整体舒适感三个方面）、针对湿环境的改善措施等。其中，热感觉采用TSV（Thermal Sensation Vote）感觉投票，即根据ASHRAE热感觉标度的七级分度指标，从冷至热分级为-3～+3。湿感觉采用HPV（Humidity Perception Vote）投票方法，将湿感觉分为七级分度指标，从潮湿到干燥为-3～+3。整体舒适感觉采用整体舒适感投票TVC（Total Comfort Vote），分为：舒适，有点不舒适，不舒适，很不舒适，难以忍受5级指标，对应投票值分别为-2，-1，0，1，2。

在住户填写问卷的同时，调查人员对住宅室内温湿度进行测量。测量参数与相应仪器见表1。根据建筑测试技术规范，测点布置原则为距地面1.1m，距墙面大于0.6m，5分钟后读数，并避免太阳辐射[5]。

第二阶段为长期实测，具体测量时间为2015年1月20号到2015年2月14号。测量参数为温度和相对湿度，测量间隔为1小时，其他测试要求与第一阶段现场调查相同。

表1 测试参数及仪器Table1 Test parameters and instruments

2 结果与分析

2.1 现场调查结果与分析

2.1.1 被调查对象基本信息

现场调查回收有效问卷56份。被调查住户基本信息见表2。可见，被调查群体在上海市的平均居住时间为17.25年，最短为7年，说明大多数受试者已经基本适应了上海市的气候。被调查住宅的采暖情况见图1。

表2 人员背景统计表Table2 Personnel background Statistics

冬季常用采暖方式统计见图1。从图中可以看出有32.1%的住户冬季采暖方式是空调，17.9%的住户采用电采暖器，有25%的住户冬季用地暖采暖，其余的冬季没有采暖措施。

图1 冬季常用采暖方式统计Fig.1 Winter heating way Statistics

2.1.2 环境参数测量结果

室内环境的温湿度测量结果反映在焓湿图上，见图2。除温湿度外，还测量了室内风速，测得风速为0.01±0.008 m/s。调查时刻有7户（23.3%）住户采暖，其中5户（16.7%）采用地板采暖。

图2 各住户温湿度分布Fig.2 Distribution of temperature and humidity of each household

2.1.3 室内湿环境主观感受

调查时刻湿感觉的投票分布如图3、图4。54%的被调查者认为室内相对湿度适中，93%的被调查者表示室内湿环境可接受或满意，61%的被调查者认为室内湿度适中可保持现状，但仍有34%的被调查者反映室内存在不同程度地干燥，希望采取改善措施进行加湿。54%的被调查者认为室内相对湿度适中而61%的被调查者认为室内湿度适中可保持现状，说明虽然部分被调查者认为室内湿度干燥或潮湿但表示对环境可接受或可保持现状。

图3 湿度主观投票数Fig.3 Votes of humidity Perception

图4 湿度主观投票Fig.4 Proportion of humidiy perception

2.1.4 室内相对湿度与平均湿感觉投票的关系

根据bin法，以5%为最小湿度区间[6]，计算各相对湿度区间的平均相对湿度和对应的平均湿感觉投票值（Mean Humidity Perception Vote），获得平均湿感觉与相对湿度的关系如图5。线性回归方程为：

图5 平均湿感觉与相对湿度的关系Fig.5 The relationship of RH and the MHPV

当MHPV=0时，RH=49.48%，即最舒适的相对湿度49.5%；当−0.5≤MHPV≤0.5时，30.75%≤RH≤68.20%，即上海地区推荐的相对湿度区间是30.75%～68.20%。与GB/T18049-200（中等热环境中PMV和PPD指数的测定及热舒适条件的规定）对相对湿度的规定是相一致的。另外根据GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》，从节能的考虑相对湿度应设定在30%～60%之间。因此本文认为冬季相对湿度的标准应为30%～60%。

2.2 长期实测结果与分析

2.2.1 环境参数测量结果

图6所示为长期实测的环境参数结果。可见，采暖住宅的温度和相对湿度基本满足GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》推荐的舒适范围；而非采暖住宅的仅相对湿度满足要求，温度远远低于标准推荐的舒适值。

图6 各住户温湿度测量结果Fig.6 Temperature and humidity of each household

图7 20℃下各住户相对湿度频率分布Fig.7 Frequency distribution of RH in the houses under 20℃

图6 的框内是根据GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》画的舒适区，通常住宅室内供暖设计温度为18℃～20℃[7]，以20℃为例，计算此温度下各住户的相对湿度，相对湿度的频率分布如图7。可见采暖住户含湿量大于非采暖住户含湿量，可以计算得出非采暖A和非采暖B分别有82.1%、83.7%的比例相对湿度小于30%，而采暖A、采暖B分别有84.3%、90.1%的比例室内相对湿度介于30%～60%之间。

2.2.2 结果与讨论

（1）对室内外含湿量进行线性回归，如图8所示。从图中可以看到，各住户室内外含湿量线性关系显著（P<0.001），室内含湿量受室外含湿量的显著影响。

图8 室内外含湿量的关系Fig.8 The relationship of absolute humidity of indoor and outdoor

（2）根据焓湿图计算可得各住户的含湿量，见图9。可见，实测期间，室内含湿随室外含湿量变化明显，其中非采暖住宅室内外含湿量基本一致，而采暖住宅室内含湿量明显高于室外。分析住户日常行为记录发现，以上差异的主要原因是实测期间非采暖住宅无人员活动，而采暖住宅有正常的人员活动，而很多家庭是非采暖住宅，但是有人员活动的，因此实际非采暖住宅室内含湿量是高于室外含湿量的。考虑到人员活动是室内产湿的一大来源，为更真实地反映住宅室内湿环境，计算20℃非采暖住宅含湿量时，应当对非采暖住宅加入该部分含湿量。

图9 各住户含湿量Fig.9 Absolute humidity of each household

如前所述，采暖住户室内含湿量大于非采暖室内含湿量，说明室温较高时，室内有较多产湿。室内产湿来源分别有人体产湿、敞开水表面或潮湿表面的散湿量、人为散湿量等。

（1）人体产湿

不同建筑物中有不同比例的成年男子、女子和儿童，而成年女子和儿童的散湿量低于成年男子。实际计算中，以成年男子散湿量为基础，考虑各类人员组成比例的系数即群集系数，群集系数与成年男子散湿量取值参见文献[7]，住宅群集系数取0.9。则住宅人体散湿量的计算公式为[8]：

式中，W1为人体散湿量，g/h；n为总人数；g为成年男子散湿量，g/h。

（2）人为散湿

人为散湿是指建筑物内人员日常生活如洗脸、吃饭、喝水形成的水分蒸发，出入盥洗室、厕所等带出的水分等。根据试验测定，人员24h在建筑物内生活、工作时，可按30～40g/(h·人)计算[9]。

式中，W2为人为散湿量，g/h；n为总人数，人；m为每人每小时散湿量，建筑物内生活时可取30～40g/(h·人)。

（3）敞开水表面或潮湿表面的散湿量

建筑物内存在着水池、卫生设备存水等敞开水表面，这些水体不断向室内散湿。在居住建筑的湿源计算中，不考虑此部分产湿。

（4）植物蒸发散发的水分

当室内种植有大量植物时，还需要考虑由于植物的蒸发作用散发到房间的水分。一盆大型花木如果其叶片面积达到1m2，其产湿量可相当于2～3个人员的产湿量，因此，在某些室内绿化较多的区域，这部分散湿量也必须给予考虑。

（5）壁面散湿

大多数建筑物的围护结构是多孔结构，水分能在其中吸附、扩散，并在墙内壁与室内空气之间发生传递过程。由于影响壁面散湿的因素非常复杂，目前没有成熟的壁面散湿量计算公式，在没有实测数据的情况下，可按照壁面散湿量0.5g/(m2·h)(离壁衬砌)或1～2g/(m2·h)(贴壁衬砌)估算在大多数情况下，从这些围护结构进入室内的水分可以忽略不计，仅在地下建筑物等特殊建筑中，由于建筑物的壁面与岩石或土连接，周围的岩石或土中的地下水，会通过墙壁的多孔结构渗入室内。因此，在居住建筑的湿源计算中，不考虑此部分产湿。

根据前面对室内湿源的讨论，认为住宅室内产湿D只考虑人员产湿W1和人为活动产湿W2，则有：

设室外空气含湿量d0，室内空气含湿量为d，Δd室内产湿对进入的室外空气的加湿量，室内室内外空气密度认为相等为ρ。则有室内湿平衡公式：

非采暖住户在20℃情况下假设人员静止，查表得散湿量W1为38g/(h·人)，人为活动散湿量W2取35g/(h·人)。由（1）、（2）、（3）并代入数据得室内产湿对进入的室外空气的加湿量：

根据计算结果反映相对湿度频率分布图上，如图10。可见非采暖A、非采暖B、采暖A、采暖B在考虑产湿的情况下分别有80.4%、82.0%、84.3%，90.1%的时间室内相对湿度在推荐的湿度区间，说明在20℃时非采暖住宅考虑产湿的情况下，两类住宅室内湿环境基本一致。

图10 20℃时考虑产湿情况下非采暖住户的相对湿度频率分布Fig.10 Frequency distribution of RH considering the moisture production under 20℃

3 结论

（1）现场调查结果显示，54%的被调查者认为室内相对湿度适中，93%的被调查者表示室内湿环境可接受或满意，61%的被调查者认为室内湿度适中可保持现状，但仍有34%的被调查者反映室内存在不同程度地干燥，希望采取改善措施进行加湿。因此为满足更高的热湿环境需求，上海地区冬季住宅室内可能有加湿的必要。

（2）被调查者对室内湿环境感到满意无不例外地表示室内湿度应该保持不变。54%的被调查者认为室内相对湿度适中而61%的被调查者认为室内湿度适中可保持现状，说明虽然部分被调查者认为室内湿度干燥或潮湿但表示对环境可接受或可保持现状。

（3）长期实测结果表明，采暖住宅和非采暖住宅室内相对湿度大致在30%～60%之间，满足《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》推荐的舒适湿度范围。

（4）长期实测期间，被调查住宅室内含湿量受室外含湿量显著影响。

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Investigation and Measurement on the Indoor Humidity Environment in Residential Buildings in Shanghai in Winter

Miao Zhixin Lian Zhiwei Zhang Xiaojing Li Xi Ma Ting
( Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200240 )

In order to grasp the indoor humidity environment of the eastern coastal residential in winter, choose Shanghai as a typical city, and carry out an investigation and a long-term measurement on the residential indoor humidity environments. The results showed that the majority of subjects considered indoor humidity environment appropriate in winter, but 34% of the subject thought the indoor environment should be humidified; based on 30%-60% of the evaluation criteria, indoor humidity environment of heating household and non-household indoor heating was good; indoor absolute humidity was significantly impacted by the outdoor absolute humidity.

Indoor humidity environment; field experiment; residence; winter

TU831

A

1671-6612（2017）01-028-06

“十二五”国家科技支撑计划子课题五（2012BAJ02B05）

缪智昕（1990-），男，硕士研究生，E-mail：znmiaozhixin@qq.com

连之伟（1963-），男，博士，教授，E-mail：zwlian@sjtu.edu.cn

2015-10-20