建筑内部冬季人体热舒适性研究

熊鑫鑫 王德之 孙正

摘要：随着我国经济的不断发展，人们对于室内环境质量的要求也越来越高，创造一个舒适健康的室内环境成为居住者的迫切需求。建筑室内的热环境直接关系到室内人员的工作和生活质量和生理、心理的健康。近年来建筑能耗逐渐攀升、而国家政策积极倡导节能减排，如何权衡二者成为了行业内迫切需要研究的课题。

本文首先阐述了热舒适性的相关理论知识，并总结国外热舒适性的研究现状，以运城市居民小区为研究目标，采用问卷调查的方法对居民楼室内热环境现状进行了研究分析。通过对人体热感觉的主观调查，为城市建筑室内热环境的改善提供一定的参考。

关键词：热舒适;居住建筑;城市

1绪论

1.1 研究背景

人们每天工作、生活、娱乐等大部分时间都在建筑内部度过。建筑的功能也早已不是单纯的“栖息地”，而成为了人们赖以生存的家园。

近年来，空调、电暖器、电暖炉等设备被大家广泛应用，给人们带来便利的同时，也造成了过多的能源消耗。建筑能耗是我国能源消耗的大头。

本文通过调查研究，分析室内热环境对人体热舒适的影响。找到权宜二者间的最佳工况。进而为营造舒适健康的室内热环境提供可靠的理论依据。

1.2研究现状

1.2.1 热舒适简介

热舒适是人对周围热环境所做的主观满意度评价。主要分为三个方面：物理方面、生理方面、心理方面。[1] 评价指标主要有3种，分别是贝氏标度、ASHRAE标度和ISO标准。

①物理方面：根据人体活动所产生的热量与外界环境作用下穿衣人体的失热量之间的热平衡关系，分析环境对人体舒适的影响及满足人体舒适的条件。

②生理方面：研究人体对冷热应力的生理反应如皮肤温度、皮肤湿度、排汗率、血压、体温等并利用生理反應区分环境的舒适程度。

③心理方面：分析人在热环境中的主观感觉，用心理学方法区分环境的冷热与舒适程度。由于影响人体热舒适的因素与条件十分复杂，从20年代起经过大量的实验研究，综合不同因素的相互作用，已陆续提出若干评价热舒适的指标与热舒适范围。

1.2.2 国外热舒适研究现状

国外关于热舒适相关课题的研究，，起步于1920年代。1919年，成立于1894年的美国暖气和空调工程师学会（ASHAE）为制订相关热舒适标准，做出了大量的实验研究并取得了一定的成果。

1923年Houghton和Yaglou提出有效温度ET（Effective temperature）。它首次将温度、湿度和舒适性三者联系在一起，成为了建筑设计者们及其有用的工具。1971 年 Gagge 在前辈的基础上提出了更为科学全面的新有效温度 ET*（New Effective temperature）。

1960年代中期，美国学者进行了大量有关热舒适的实验和研究工作，这些结果为热舒适领域极其重要的两个指标：PMV（PredictedMeanVote预测平均评价）指标和PPD（Predieted pereentage of Dissatisfied预测不满意率）指标的提出奠定了坚实的基础。这两个指标包括了影响人体热舒适的六个主要因素：空气温度、空气湿度、平均辐射温度、空气流速、人体新陈代谢率及服装热阻[2]

1968 年 McNal 经过了大量的热舒适研究，提出了“舒适性条件在冬季和夏季的差异较小”这一结论。但 Giovanna的实验结论却却并不这样认为，塔认为人体的中性温度在夏季和冬季会相差 0.5℃～1.5℃。

1994 年，Harold 在的研究中发现，不舒适的环境会影响人体的工作效率。大部分人在感觉微冷的时候工作效率较高。

1.3 研究工作

1.3.1 研究内容

本文研究的主要内容为：

1）对运城市被测试建筑所在小区居民进行热舒适问卷调查。

2）人体热舒适性的主要影响因素。

1.3.2 研究方法

本文采取调查问卷的方式进行热舒适研究。

通过对所得到的问卷结果进行分析，利用掌握的相关知识，得到此地冬季室内热舒适的评价温度，并确定出热舒适区，为评价夏热冬冷地区居住建筑冬季室内热舒适性提供了一个理论参考。

2调查问卷及数据处理

2.1地区气候特征

选取位于山西省西南部。北依吕梁山，东峙中条山，西、南毗邻黄河。地理位置介于东经110°15'—112°04'，北纬34° 35'—35°49'之间。全年受季风活动影响，属暖温带大陆性季风气候。冬季受西伯利亚干冷气流控制，盛行西北季风，气候特点为寒冷、干燥;夏季受太平洋暖湿气流控制，盛行东南季风，气候特点是高温、多雨，降雨集中且多暴雨和雷阵雨。年均气温13.3℃，一月均温-2.2℃，七月均温27.4℃;日照时长2039.5小时。

2.2 调查问卷的设计

由于人体对周围环境的感觉具有很大的主观性，因此需要采用一种比较直接的方式获得人体对环境的热感觉和满意度的评价，调查问卷是一种比较常用也是比较适用的方式，此次问卷基本以选择形式为主。

调查对象选择

1.调查小区类型：本次调查在冬季进行，调查的小区分散于城市的东南西北中，小区类型是比较普遍的板式多层、板式小高层及高层。

2.调查的对象都已经在当地生活多年，能够适应当地气候;且年龄在 15～75 岁之间，保证被调查者有独立的思考能力。

调查问卷包括以下内容：

1）受试者的自身信息，如性别、年龄、体重、身高、活动量和穿衣情况等。

2）热舒适性调查：调查受试者对建筑内温度、湿度、气流速度等的主观评价，采用 ASHRAE 的 7 级热感觉指标调查对热感觉的投票值

2.3 调查问卷结果统计与分析

此次问卷调查分别走访了位于城市东南西北中5个小区的部分居民，涵盖高层、小高层和多层建筑的各个朝向。受访者也涵盖了老中青三个年龄层次。

通过调查，发现在该地区大部分居民家中，冬季大家普遍在18-20摄氏度的室内环境中具有较高的热舒适感，通过走访测定及主观感觉调查、PMV及PPD投票结果显示，人们在40%的相对湿度，0.1m/s的室内环境中满意度最高。另外，通过调查结果分析，老人对于温度、湿度和吹风感比中青年人更加敏感，他们更喜暖、湿度稍高和吹风感更低的环境。另外，性别因素也是影响热舒适性比较重要的因素，男性对于温湿度和吹风感有更强更广泛的适应性，对于温度的感觉更加迟钝。

3结论与展望

人们越来越关注室内环境的舒适性，一方面，舒适的环境有利于身心健康的发展，但是另一方面，若处理不好舒适与节能的关系，必将会造成以浪费能源为惨痛代价去营造舒适环境。因此，对能源的保护和舒适的生活环境之间的关系成为了今后建筑设计的主要方向。所以，制定一个合适的室内温设定规范对建筑设计的内容至关重要。在不同地区和不同类型的建筑物当中，人体的热舒适性是具有一定差异的。为了更好的针对该地区建筑室内热舒适的研究，对该地区住户进行冬季的入户问卷调查。得到以下的主要结论：热舒适的各种影响因素值统计情况：冬季室内平均温度值为 19℃，相对湿度为 40%、;空气流速为 0.1m/s;平均衣服热阻值为 0.9clo。

由于热舒适性有其自身的局限性，这种局限性也包括热舒适性的地域性，这导致了我们需要针对不同气候区域、建筑类型人体的热舒适性进行调研，对热舒适的研究带来了极大困难。加上人体的热舒适是一个非常主观的概念，这对研究的准确性带来了挑战。所以找到研究人体热舒适性的有效方法，是未来的研究方向。

参考文献：

[1]任辉. 西安地区住宅建筑室内人体热舒适性测试研究[D].西安建筑科技大学，2018.