校园微气候优化策略研究

表2湿度观测数据
日期
时间
二1班湿度%
一3班湿度%
三4班湿度%
一1班湿度%
一4班湿度%
二3班湿度%
3月11日
下午2点
88
78
80
80
86
78.2
3月12日
上午8点
86
91
75
90
95
94
下午2点
77
84
70
55
87
92.8
3月13日
上午8点
60
88
70
62
85
78
下午2点
45
61
66
53
67
70
3月14日
兰州铁道学院文继卿针对室内微热环境与人体的舒适度进行研究，认为维持人体舒适的室内气候不仅只有技术上的意义，而且具有社会意义和经济意义。
本文主要针对校园环境下室内微气候是如何影响师生的教学效率的这一话题进行研究，旨在寻找改善课室微气候环境的策略，服务师生。
前提说明：本次研究基于这样的假设：排除学生个人性格、对学科偏好等主观因素影响，只考虑微气候环境带来的影响。
根据中华人民共和国国家标准《建筑照明设计标准》GB 50034-2004规定，新建、改建和扩建的居住、公共和工业建筑的一般照度标准值，学校教室课桌面要求达到300lx，学校教室黑板黑板面要达500lx。总的来说，通过测量，我们发现学校课室的照度环境远远达不到标准，对学生学习、阅读带来不良的影响。在低照度环境下阅读看书，人会很快地疲劳，学习效率低，效果差，长期下去还会引起视力下降，不利于学生的视力健康。
三、研究方法
文献法：通过“期刊网”、“知网”、“万方网”等文献库，收集、阅读相关研究，了解已有研究。
统计分析法：选取气温、湿度、照度、风速等因子，用定量统计与定性分析的方法相结合，分析校园不同方位的课室微气候是否存在差别，并力求寻找各因子与学生学习效率是否存在相关性。
数据收集：本次研究收集的数据分为两种，一是通过顺德气象站设在潘祥中学的观察仪器进行室外的数据收集。二是采用布点收集第一手收据的方式，主要是气温、湿度、风、照度等。运用的仪器有“温湿度计”、“测风仪”等，照度的测量用小米2手机，下载安卓应用软件“LuxMeter”进行测量。在进行数据测量时要求做到时间统一、平均布点的前提。在学校教学区各楼层分别安排一名同学测量。
师生在学校学习生活时间比较长，微气候环境对提高教学质量到底有多大的影响？我们生活、学习的校园环境中微气候的现状是如何？我们应该如何改善我们身边的微气活的小环境，这种特定环境下的小气候我们称之为微气候。由于现在城市下垫面存在的复杂性，造成微气候非常具有多变性。和倍受关注的环境问题一样，微气候也开始凸显出其重要性，微气候不仅影响着人们的生产、生活和健康的方方面面，并且在很大程度上决定了人们生活质量的优劣。
3、你觉得你更喜欢
50%喜欢“打开课室全部窗户”
4、大部分时间你觉得你在课时感觉
80%认为“舒适”
5、一般你们课室什么时候开始开电风扇
55%的同学选择“5到6月份”
6、开电风扇的时候一般你会觉得你坐的位置
55%的同学认为“比较舒适”，35%的同学认为“风太小”
7、你觉得课室里面不同的位置有没有好与不好的差异
67.5%的同学认为“有”
8、如果给你选你会选择坐在课室的哪个位置
36.25%选择“课室中前方”
9、你班上的绿色植物多吗
56.25%认为“一般”，31.25%认为“很少”
10、你喜欢班上的绿色植物
51.25%觉得应该“多一些”
11、你们班的环境舒适度评分（10分满分）
平均值7.525
12、你近段时间的学习精神状态评分（10分满分）
18
17
16.5
下午2点
17
20
18
24.3
18
18.4
3月13日
上午8点
17.5
19
19
17.8
17.5
19.9
下午2点
19
21
20.2
19.5
19.5
21
3月14日
上午8点
18
19
19.5
18
17.3
18.2
下午2点
19
19
18
19.5
18
18
3月17日
上午8点
19
20
19.2
20
18
17.8
下午2点
绿色植物对改善室内环境的景观和微气候环境有一定的影响，56.25%的同学认为课室的植物还是不够的，51.25%的同学希望能够增加一些绿色植物，改善课室的环境。
问卷最后我们设计了对班级环境的评分和对自己学习状况的评分。通过评分，我们发现在10分满分的情况下，对班级环境平均分为7.525分，对自己学习状况平均分7.025分。为了更好寻找“环境”和“学习状态”的关系，我们用统计软件Excel进行回归分析。一元线性回归方程模型为：
上午8点
32
53
64
34
52
52
下午2点
16
44
60
24
39
40
3月17日
上午8点
60
7
68
58
77
76
下午2点
50
65
66
54
70
72
3月18日
上午8点
71
92
70
64
85
80
下午2点
44
71
64
70
68
67
3月19日
上午8点
70
81
64
66
80
76
下午2点
22
56
66
42
61
55
3月20日
上午8点
22
23
22
24
22.5
22.8
3月18日
上午8点
21.5
22
19.5
22.5
21.8
22
下午2点
24
24
24
20
25.2
25.2
3月19日
上午8点
22
23
21
23
23.5
23.5
下午2点
27
25
26
27
25
26.5
3月20日
上午8点
22
24
23
24
23.1
24.5
下午2点
25
23
25
25.5
25
26.5
y=β0＋β1x+ε (1)
式（1）中y为因变量学习状态；x为可能影响因子课室环境；ε为误差项，假定期望值等于零。β0＋β1x反映了由于x变化而引起的y的线性变化。对于（1）式中β0，β1的值，采用以下公式计算：
（2）
（2）式中利用最小二乘法，根据样本数据求出。
利用Excel进行回归分析，得到相关系数R值，判定系数R2，以及显著性概率Significan F。R值越接近1，表示其相关关系越强。R2越接近1，表示回归直线的拟合程度越好，反之，R2越接近零，回归直线的拟合程度就越差。Significan F与给定显著性水平α比较时，若Significan F小于α，则表示y值与x有显著的线性相关关系。分析结果如表：
三楼
初二3班
初二4班
初二5班
二楼
初三2班
初三3班
初三4班
一楼
初一3班
初一4班
初一5班
三楼
初二2班
初二1班
二楼
办公室
办公室
一楼
初一2班
初一1班
图1数据测量布点（加粗为数据测量点）
问卷调查法：通过编写问卷，调查同学对学校微气候现状的满意程度，分析制定改善措施。
实验法：通过制定不同的方案，通过实验检验各种方案对改善课室微气候环境的实际效果，帮助挑选最优的方案。
校园微气候优化策略研究
——以顺德区潘祥中学为例
一、课题提出
随着城市化的不断推进，越来越多的城市问题日渐凸显。当代中学校园环境面临着两大矛盾：一是土地的紧张使校园布局越来越几何化，绿地率严重不足；二是课室内容纳的学生人数过多，造成室内环境的恶化，这促使人们对校园微气候提出更高的要求。正是这对矛盾体，促使人们对校园微气候有更多的关注。结合当今低碳节能的时代需求，如何优化校园建筑布局、进行绿化与景观设计，在创造视觉效果的同时，营造更舒适的室外环境，具有一定的现实意义。
问卷统计1你觉得班级里面的人数95认为适量2你觉得你帄时写作业的光线925认为适中3你觉得你更喜欢50喜欢打开课室全部窗户4大部分吋间你觉得你在课吋感觉80认为舒适5一般你们课室什么时候开始开电风扇55的同学选择5月份6开电风扇的时候一般你会觉得你坐的为风太小7你觉得课室里面不同的位置有没有好不好的并异675的同学认为冇8如果给你选你会选择坐在课室的哪个3625选样课室屮前方9你班上的绿色植物多吗5625认为一般3125认为很少10你喜欢班上的绿色植物5125觉得应该多一些11你们班的环境舒适度评分1分满分帄均值752512你近段时间的学习精神状态评分10分满分帄均值7025通过问卷调查同学们都认为现在我们学校班级人数的设置还是比綾合理的人体的散与周围的坏境进行热交换当课室空间里人数太多或者人的分布过密的话会造成室温的上升感觉会比较热
图4典型课室湿度堆积图
人体对相对湿度较为敏感，气温越低，绝对湿度就越低，气温高，绝对湿度也会越高，这是物理学上的感念。
根据研究表明，实际上人体舒适的相对湿度应该是40-60%，而我们测量到的数据显示课室里面相对湿度大部分高于该范围。
（三）光照
光照是保证身体舒适很重要的一方面。光照强度会影响学生学习时的主观感受。以桌面为测量平面，我们对课室的照度进行了测量。
50
76
70
61
77
68
下午2点
40
55
58
49
65
60
3月21日
上午8点
25
38
22
23
37
38
下午2点
14
37
32
27
42
42.5
通过上表，我们可以知道二1班的平均湿度最低，一4班的平均湿度最大。
二1班位于3楼，通风环境好，湿度较低，一4班位于1楼，并且左右分别是一3班和一5班，前后有较多的植物，水池，增加了空气中的湿度。
各国科研工作者在不同领域开展了研究:美国学者B．Bonan利用卫星观测图片，测试了Colorado的一个居民小区，以研究建筑设计对室外温度、风速及相对湿度等环境变量的影响，从而研究植物选择、浇灌草坪和住房密度对室外热环境的影响。2004年林波荣通过大量现场实测工作，建立相关数据模型，研究了不同绿化形式对室外热环境的影响效果及特征，提出利用有效遮阳绿量的概念以指导绿化，改善小区热环境。
五、问卷调查
为了了解学生对课室环境的满意度，调查课室微气候环境对学生主观学习感受的影响，我们编制了问卷。发出问卷80份，收回80份，全部有效，样本随机选取初一、初二、初三各班的同学，具有一定的代表性。
表4问卷统计
1、你觉得班级里面的人数
95%认为“适量”
2、你觉得你平时写作业的光线
92.5%认为“适中”
平均值7.025
通过问卷调查，同学们都认为现在我们学校班级人数的设置还是比较合理的，人体的散热会与周围的环境进行热交换，当课室空间里人数太多或者人的分布过密的话，会造成室温的上升，感觉会比较热。我校课室为7.5m*9.5m，面积约71.25平方米，平均每班36人，人均面积约1.98平方米，有足够的的散热空间，维持“小班制”对调节、改善课室微气候有积极的作用。
一般而言，相对湿度的日变化与气温的日变化相反，最大值出现在日出前后，最小值出现在下午2时左右。当然，当某地的天气发生突变时，湿度的这种变化规律就会被破坏。如高温低湿的午后，突然乌云翻滚，湿空气汹涌而至，当地的湿度就会迅速猛升。
为了更好研究学校不同地方的空气湿度差别，我们对各班湿度数据进行收集，数据如表2。
四、学校微气候环境概况
（一）气温
通过布点，对学校各层教学楼进行数据收集，获取气温、湿度等各方面的数据。气温数据见表1。
表1典型课室气温数据
日期
时间
二1班气温℃
一3班气温℃
三4班气温℃
一1班气温℃
一4班气温℃
二3班气温℃
3月11日
下午2点
16
18
17.2
18
16.8
18.5
3月12日
上午8点
16
17
16.8
一1班位于一楼，通风环境较差，加上一1班背后是校道，接受太阳辐射比较强烈，造成平均气温较高；二3班位于3楼，虽然通风环境相对好一些，但由于位于楼顶，接受太阳辐射强烈，室温较高，同时二3班周围有文学社和二4班等课室包围，削弱了新风量，不利于散热，造成平均气温较高。
图3典型课室气温曲线
（二）空气湿度
空气湿度是表示空气中水汽含量和湿润程度的气象要素。在一定的气温条件下，一定体积的空气只能容纳一定量的水汽。如果水汽量达到了空气能够容纳水汽的限度，这时的空气就达到了饱和状态，相对湿度为100%。在饱和状态下，水份不再蒸发。高热的夏季遇到这种天气，人体分泌的汗水难以蒸发，感到闷热难以忍受。反之，秋天有时也会遇到高温这只“秋老虎”，但由于湿度明显降低，人们浑身淌汗却很少会有“闷”的感觉。如果冬天遇到低温高湿天气，人们又会感到阴湿寒冷。空气中湿度太小，同样会使人感到不舒服。南方人初到北方，沿海人咋去大西北，常会感到唇干口燥，甚至鼻出血。当然，这是属于人的适应性问题了。
3月21日
上午8点
26
19
20
19
20
19.5
下午2点
18.5
19
20
18.5
19.9
20
通过表1我们可以看出，在同一时间不同的课室气温存在差别。通过计算得到二1班平均气温为20.56℃，一3班平均气温为20.88℃，三4班平均分为20.49℃，一1班平均气温为21.09℃，一4班平均气温为20.48℃，二3班平均气温为21.11℃。一1班和二3班平均气温最高。三4、一4平均气温最低。
表3初一3班照度测量数据
3月7日（室外测得311lx）
测量位置
3月10日（室外测得3027lx）
40lx
51
71lx
149
133lx
132
178lx
162
55lx
56
通过测量我们发现课室里的照度很不均匀，差异很大。靠近采光窗户的区域照度普遍较高，可是离窗远的内部区域却普遍照度不足，最小值在50 lx以下。在灯具下面的区域，照度较好，而其他地方会显得很暗。靠近窗户的座位照度会相对好一些。
问卷显示一半的同学都喜欢打开全部的窗户，由于我们位于南方亚热带气候区，夏季气温炎热多雨，冬季温和干燥，全年湿热的情况较多，打开窗户有利于通风透气，增加新风量，对同学们的主观感受很有好处。而当我们调查同学们一般什么时候会开风扇时，55%同学是5月份开始使用课室的电风扇，还有35%的同学是3月份就使用班级的电风扇，说明在课室环境中对电风扇的依赖还是比较强，使用的时间较长。调查中只有55%的同学认为开电风扇后感觉比较舒适，认为风太小的有35%，认为风太大的10%，说明电风扇的布局和设计存在不合理，有些地方顾及不到，有些地方风力太大，体现出电风扇的缺点。造成67.5%的同学认为课室的座位有明显的“好”与“不好”的差别，有36.25%的同学比较喜欢坐在“课室中前方”，我们分析认为该处比较接近黑板，能看清黑板内容，光线和电风扇的影响较为适中。