商业综合体中庭空间秋季室内热舒适研究

文／王晓健 晏红霞 郝 帅 尹 冉

引言

空调建筑的室内热舒适研究主要为夏季或者冬季，此时需要由空调的调节来平衡室内热舒适。针对空调建筑在非空调季节的室内热舒适的研究较少，特别是对于人员密度较大、停留时间较长的建筑空间，例如商业综合体的中庭空间。与其他类型的建筑不同，使用者可能会出于节能和经济性要求，降低对热舒适的要求，消费者对商业综合体的室内舒适度要求更高。中庭是商业综合体建筑设计中的重要组成部分和标志性空间[1]，其具有空间尺度大、人员流动聚集性强等特点。对中庭空间物理环境的优化设计不仅可以改善室内微气候，而且可以为购物人群提供一个全天候环境优良的公共聚集场所。

目前商业综合体的热舒适研究主要集中在整个建筑的业态分布上[2]，分析不同业态分布情况下的室内热环境，也有一些研究涉及了室外商业步行街[3]，研究室外步行街的热舒适及影响热环境的因素。文章选取了邯郸市两座具有代表性的商业综合体中庭空间进行研究，在对室内热环境参数进行了现场记录的同时发放调查问卷，分析得到了商业综合体中庭空间秋季热环境现状，为后期改建及新建的建筑热环境参数设计提供数据参考。

1 研究方法

1.1 调研项目概况

本次的调研对象为新世纪商业广场和美乐城。新世纪购物广场建于1999 年，共七层，营业时间为9 ∶30 ～22 ∶00，中庭为矩形；美乐城建于2018 年，共六层，营业时间为9 ∶30 ～22 ∶00，中庭为圆形。

1.2 中庭热环境物理量测量

实测时间定于10 ∶00 ～20 ∶00，人流量主要集中在该时间段内，每间隔一小时测量一次并记录数据，获得空气温度、相对湿度、黑球温度、风速，并通过询问被调查者的穿衣情况获得秋季衣阻。

1.3 主观问卷调查

在测量的同时进行主观问卷调查，随机对中庭内的人员进行问卷（表1）发放，并记录下当时的热环境参数。

表1 主观问卷设计（表格来源：作者自绘）

2 中庭热环境现状分析

2.1 新世纪购物广场实测数据分析

由各测点各个时间段的温度（图1）可知，实测时间内，测点最低温度为18.3℃，出现在点F1，最高温度为26.4℃，出现在点F7，平均温度为23.7℃，一天中13 ∶00 时温度最高。从图中可以看出F1、F2、F3 这三层测点温度变化波动较大，主要是由于一层出入口处风速较大，室内温度受室外气温变化影响大，F4 ～F7 四个楼层温度随时间推移变化不大；从F1 ～F7 的温度变化趋势可以看出，顶层平均温度较一层平均温度高5.7℃；受人流量的影响，在17 ∶00 ～19 ∶00 时间段内温度有小幅上升。

图1 各时间段测点温度分布（图片来源：作者自绘）

2.1.2 相对湿度分析

由各个测点在各时间段内的相对湿度（图2）可知，实测时间内，测点最低湿度为19.8%，最高湿度为29.1%，出现在点F2，平均湿度为23%。其值伴随楼层的升高而降低，楼层越高，空气越来越干燥；点F1 在13 ∶00 时湿度最低，受室外温湿度影响大，此时室外温度最高；整体趋势为先降后升，F1 ～F3 三个楼层湿度随时间推移波动较大，F4 ～F7 四个楼层变化不明显。

图2 各时间段测点相对湿度变化（图片来源：作者自绘）

2.1.3 PMV 值分析

由各测点不同时段的PMV 值（图3）可知，总体来看，由于季节和天气等原因，各测点的PMV 值在-1 至1 之间，属于稍凉至稍暖之间，67.5% 的测点属于稍暖，29.9% 的测点属于中性，并没有表现出最优。从层高变化来看，楼层越高，热舒适越来越差，一楼整体稍凉，二至三楼PMV 值为中性，热舒适最好；从时间上来看，除10 ∶00 ～11 ∶00 时平均PMV 值在0.5 以下，其他时间段均属稍暖，13 ∶00 时热舒适最差。

图3 各时间段测点PMV 变化（图片来源：作者自绘）

2.2 美乐城实测数据分析

2.2.1 温度分析

由各测点各个时间段的温度（图4）可知，实测时间内，测点最低温度为19.8℃，出现在点F-1；最高温度为25.3℃，出现在点F5；平均温度为23.1℃，一天中14:00 时温度最高。从图中可以看出，从地下一层至五层室内环境波动都比较大，是由于该商业综合体中庭空间为嵌入式中庭，中庭空间北侧为玻璃幕墙，与室外相接，受室外温度变化影响大。F-1 点平均温度为22.3℃，F1 点平均温度为22.1℃，F2 点平均温度为22.6℃，由F1 ～F5 温度呈上升趋势，F1 点平均温度最低，顶层平均温度较一层平均温度高2.3℃，主要是由于该中庭直接与建筑的出入口相连，且出入口位于北侧，受室外冷风渗透影响较大，且地下部分在无空调状态对温度具有一定的调控作用。地下一层在18 ∶00 之后人流量明显增大，由于中庭内有商家展销活动，聚集了大量人群，温度有小幅上升。

图4 各时间段测点温度分布（图片来源：作者自绘）

2.2.2 相对湿度分析

3)调节水资源极差收入，保障水电机组公平竞争，进一步放开发电侧进入市场。云南省内机组水电机组资源差异大、开发时间不同、调节能力不同，导致水电机组上网电价差异很大。目前云南的市场出清办法为价差对模式，主要原因是水电机组价格差异大，水电机组边际成本又低，如果采用统一出清的方式，出清价格会非常低，严重损害发电企业利益。当前平衡不同机组之间上网电价差异大的方式主要通过政府分配进行平衡。通过政府主导来平衡利益的方法在市场建设之初有助于平衡利益，但长期会损害市场主体的能动性，不利于形成良好的市场秩序。

由各个测点在各时间段内的相对湿度（图5）可知，实测时间内，测点最低湿度为16.2%，最高湿度为38.3%，出现在F-1，平均湿度为27.4%。由于地下一层有水池及喷泉景观，在一定程度上提高了中庭空间内的湿度，在点F-1 处尤为显著，越往高的楼层喷泉影响降低，对室内湿度的影响也变小；测点F1 的湿度总体较其他各点都低，主要是由于出入口直接与一层中庭相接，导致一层风速较大，室内湿度降低。

图5 各时间段测点相对湿度变化（图片来源：作者自绘）

2.2.3 PMV 值分析

由各测点不同时间段的PMV 值（图6）可知，总体来看，各测点PMV 值均在-1 至1之间，仅10 ∶00 时点F1 显示稍凉，66.7%的测点PMV 值为中性，31.8%的测点为稍暖，该综合体中庭空间热环境较好。从楼层变化来看，点F1PMV 值波动较大，主要是受出入口冷风渗透影响大。另外F-1、F2、F3 三层测点PMV 值基本处于-0.5 至0.5 之间，为中性，F4、F5 两层测点PMV 值基本大于0.5，为稍暖，顶层热舒适最差；从时间上来看，14 ∶00 ～16 ∶00 室内平均PMV 值大于0.5，属于稍暖，16 ∶00 时热舒适最差。

图6 各时间段测点PMV 变化（图片来源：作者自绘）

3 顾客的热舒适指标分析

衡量热舒适的指标主要有热中性温度、热期望温度、温度可接受阈[4]。本文通过大量的调查问卷，对秋季顾客的热舒适指标进行了分析。

3.1 热中性温度

为获得商业综合体中庭空间内过渡季顾客的热中性温度，可采取温度频率法[4]，以每1℃操作温度为区间，在SPSS 中绘制出区间内操作温度的平均值与热感觉平均值（MTS）的线性关系，其中根据问卷调查得到衣阻为0.66clo，MTS 与操作温度之间展示了较强的相关性（图7），得到回归方程为：

图7 热感觉投票操作温度的线性关系（图片来源：作者自绘）

MTS=0.4814Top-10.657（R2=0.9215）（1）

式中Top为操作温度，单位为℃。

基于该方程，令MTS=0，即可得到秋季顾客的热中性温度为22.1℃。

3.2 温度可接受阈

温度可接受阈的计算方法主要有两种，一种是以中性温度为基准线，上下各偏移2.5℃或者3.5℃；另一种是建立顾客可接受率与操作温度之间的回归关系[4]。此处采用第二种方法，实际热感觉投票（TSV）可在（-1，1）之间视为可接受，以及ISO 中要求的可接受率是80%的感受者能接受的环境为热舒适环境。操作温度以0.5℃为一个区间，统计在该区间内投票值在（-1，1）之间的人数占该区间总人数的百分比，并得到接受率与操作温度之间的关系（图8），并得到回归方程为：

图8 热感觉投票占比与操作温度的回归关系（图片来源：作者自绘）

AP=-4.0062Top2+180.27Top-1935.5（R2=0.8107）（2）

式中AP 为接受率，单位为%；Top 为操作温度，单位为℃

令AP=0.8，即接受率为80%时，分别解得操作温度为17.7℃，27.3℃，则温度可接受阈为（17.7℃，27.3℃）。

3.3 热期望温度

根据调查问卷的统计结果和温度频率法，以0.5℃为区间，统计不同温度区间内热期望投票分别为期望变热（+1）和期望变凉（-1）的人数占该区间总人数的百分比，并分别与操作温度进行线性分析（图9、图10），得到线性方程，当温度期望降低或升高时的线性方程分别为：

图9 热期望投票降低占比与操作温度的线性关系（图片来源：作者自绘）

图10 热期望投票升高占比与操作温度的线性关系（图片来源：作者自绘）

y=11.259x-219.72（R2=0.8197）（3）

y=-12.224x+299.72（R2=0.7764）（4）

令两式相等，得出X=22.1，则秋季商业综合体中庭空间顾客热期望温度为22.1℃。

结语

通过对邯郸市两座商业综合体中庭空间的实测调研，就问卷调查掌握了中庭空间秋季热环境现状，主要结论如下：

（1）PMV 在-0.5 至0.5 之间时，认为该环境热舒适为中性，根据对两个中庭空间PMV 的分析，新世纪商业广场的热舒适整体稍暖，美乐城基本处于中性温度。

（2）商业综合体中庭空间低楼层（1 ～2层）受出入口冷风渗透严重，过量的冷风渗透会造成低层热舒适偏冷；空气温度随楼层增高而升高，相对湿度降低，顶部一至二层热舒适最差，室内水景绿化有利于提高室内空气湿度，提高热舒适；受太阳辐射影响，中庭空间北部温度较南部温度略高；大部分中庭在11 ∶00 ～16 ∶00 时是热舒适最差的时段。

（3）商业综合体中庭空间秋季热感觉平均值（MTS）与操作温度回归方程为：MTS=0.4814Top-10.657（R2=0.9215），其中Top 为操作温度，单位为℃。热中性温度为22.14℃；

热感觉投票与操作温度的回归方程为：AP=-4.0062Top2+180.27Top-1935.5（R2=0.8107），其中AP 为接受率，单位为%；Top为操作温度，单位为℃，温度可接受阈为（17.7 ℃，27.3 ℃）；期望温度降低或升高时的线性方程为：y=11.259x-219.72（R2=0.8197）；y=-12.224x+299.72（R2=0.7764），热期望温度为22.1℃。