室内环境因素对人体热舒适度影响的试验

周业梅

(武汉城市职业学院 湖北 武汉：430064)

随着生活水平不断提高，人们对工作环境的要求也越来越高。据统计，人的一生中有82%以上的时间是在室内度过的,室内环境质量的高低直接影响人的身心健康、舒适感和工作效率。有专家测算，若适当改善室内环境质量，可将员工的工作效率提高15%～20%[1]。因此，研究公共建筑室内环境质量对人体热舒适度的影响是非常重要的。本文通过现场试验、问卷测试、数据分析等研究方法，对室内气温度、相对湿度、风速三个单项环境参数分别建立了与人体热舒适度PMV(Predicted Mean Vote)的对应关系[2]，并进一步研究了人体热舒适度与室内综合环境质量的关系，为建筑室内空调设计提供借鉴。

1 室内环境质量及其影响主要因素分析

所谓室内环境质量，主要是指建筑室内热湿环境、光环境和室内空气品质的总体水平。主要影响因素有：

(1)室内温度。室内温度是表征室内环境质量的主要指标,它直接影响人体对空气对流和辐射的冷热交换,是影响人体舒适度的主要因素。

(2)空气湿度。室内湿度是表征室内环境质量的重要指标，湿度过低,空气干燥，人体皮肤缺少水分而变得粗糙甚至开裂；室内湿度过高,为室内环境中的细菌、霉菌及其他微生物提供了良好的生长繁殖条件,加剧室内微生物的污染。

(3)风速。风速是指室内空气的流动，促进了室内空气的更新，并在一定程度上加速人体的对流散热和蒸发散热,达到凉爽效果。

2 热舒适度(PMV)试验

热舒适度(PMV)是指人们对客观环境从生理与心理方面所感受到的满意程度而进行的综合评价[3]。受各种因素及条件的影响，舒适度会因个体差异而呈现不同结果。为研究室内环境对人体舒适度的影响，对工作人员进行了测试。

2.1 受试者

共选择12名受试者参加了试验，其中男性6名，女性6名，受试者身体健康，年龄在28岁～35岁，在本单位工作均在四年以上，适应本地区的气候条件变化。为保证试验数据的可靠性和准确性，所有测试者在试验前均有充足的睡眠。

2.2 试验方法和步骤

本试验地点为武汉城市职业学院建筑工程学院实训室，建立6m×10m×4m的办公室模型，室内正常的通风良好。受试者穿着舒适，为减少外界环境对受试者的影响，受试者到达办公室模型后，静坐休息15分钟。期间试验人员向受试者讲解试验的内容及所需注意的事项，试验时间为60分钟，每次试验均按10分钟记录受试者舒适感觉的问卷,问卷[6]采用ASHRAE7级指标(-3冷、-2凉、-1微凉、0适中、1微热、2热、3很热)。

2.3 试验方法及仪器设备

采用问卷测试法,每一次测试均做好记录，测试位置取办公座位的中间位置，距每人的平均水平距离1m左右,距地面高度0.6m[4],测试设备采用FY8系列环境测试仪，包括FY836温度计、FY866湿度计、FY856风速计,仪器精度要求符合国际标准ISO7726。试验选在2019年6-7月进行,为武汉地区气温较高的月份。实验室内的环境参数测试值见表1。

表1 实验室环境参数一览表

3 试验结果对人体热舒适度的影响研究

3.1 室内温度对人体热舒适度的影响

通过试验发现，当室内气温超过25℃以上时，人体就开始从外界吸收热量，就会有热的感觉；当气温超过34℃时，人体通过汗液散发积蓄体温，心跳加快，血液循环加速，会感到头昏脑胀，全身不适和疲劳，有昏昏欲睡的感觉[5]，而且酷热难熬。当气温低于4℃以下，人体会感到寒冷。通过对测试数据分析整理得知(如表2):人体在室内感觉最舒适的温度是15—20℃，当空气温度在25℃左右时,脑力劳动的工作效率开始下降;低于15℃或高于25℃,工作效率急剧下降，30℃时只有50%,10℃时则只有30%。

表2 室内温度与工作效率对照表

备注：假设人体感觉最舒适时工作效率为100%

3.2 空气湿度对人体热舒适度的影响

通过试验发现，当室内湿度过大时,人体皮肤周围的水蒸汽压力较大,抑制了汗液的分泌,导致人体内部热量不能及时散发出去,从而引起人体的不舒适；当湿度过小时，人体的皮肤变得粗糙干裂，免疫力下降。从表2数据得知，相对湿度为50%～60%时人体感觉最为舒适，工作效率相对较高。

3.3 风速对人体热舒适度的影响

适当的室内气流会增强人体与周围环境之间的冷热交换，增强人体的舒适感[6]。而当室内空气流动性较低、关闭门窗时,室内环境中的空气得不到有效的更新交换，人们在室内活动所产生的各种微生物相对聚集或增生,致使室内空气质量恶化，人体感觉头晕；但当风速过大时,又有人感觉头疼，有不适的感觉。在室内分别采用上侧送风、同侧下回风和上侧送风、对侧下回风形式，温度调整到21℃、26℃、33℃、37℃，风速调整1m/s、6m/s、12m/s时，问卷调查了办公室成员12人(6男、6女)，每隔10分钟进行一次受试者问卷，通过统计同一时刻每位受试者的体感温度TSV(Thermal Sensation Vote)实际热感觉的大小：“0”好，“1”较好，“2”一般，“3”较差，“4”差，求出平均值,研究人体对体感温度与风速的关系，如图1。

图1 体感温度与风速关系图

当空气温度为-5℃时,随着风速增加,TSV渐渐偏离中性“0”,当风速达到6m/s时，TSV急剧降低。这表明风速于大6m/s,引起冷吹风感而造成人体不适；当空气温度为25℃时,随着风速增加，TSV由26℃降至21.2℃，趋于平稳，这表明,此环境下,吹风有效地改善了人体热感觉。当空气温度为33℃时,TSV为33℃,随着风速大于6m/s,TSV变化不明显，当空气温度为37℃时,随着风速大于6m/s,TSV逐步增高，人体感到舒适度减弱。试验表明当温度26℃-33℃时，风速6m/s对人体的舒适度相对合适，超过这个温度，风速增对人体舒适度的改善不大。

4 结语

在武汉夏季环境下,在模型室内，进行了空气温度、相对湿度、风速对人体热舒适的影响研究,本文的试验结果可以为暖通空调设计参数提供借鉴参考。通过研究主要得出以下结论:

(1)人体在室内感觉最舒适的温度是15—18℃，当空气温度在25℃左右时,脑力劳动的工作效率最高;低于18℃或高于28℃,工作效率急剧下降。

(2)当室内湿度过大时,人体皮肤周围的水蒸汽压力较大,当湿度过小时，人体的皮肤变得粗糙干裂，免疫力下降，相对湿度为50%～60%时人体感觉最为舒适。

(3)在26℃-33℃下,风速在6～12m/s时,可以有效改善人体的热感觉TSV，当空气温度达到约33℃时,吹风对TSV基本无影响。