西北乡村建筑冬季室内人体热舒适研究

西北乡村建筑冬季室内人体热舒适研究
发表时间：2018-10-25T11:36:03.633Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第18期作者：贾毅1 张军3 吴永宏2 王世栋3 许浒3
[导读] 从20世纪70年代开始，许多学者开展了不同区域的现场室内热环境调查和人体热舒适研究。

1.天水市天河供热有限公司甘肃天水 741000；
2.永昌县供热公司甘肃永昌 737200；
3.中国市政工程西北设计研究院有限公司甘肃兰州 730000
摘要：为了研究西北乡村冬季室内热环境状况，对113户农家冬季室内热环境进行了测试。

对居民各时段人员活动轨迹、热感觉等进行了主观问卷调查，对室外空气温度及人员活动房间内的空气温度进行测试，并对调研及测试结果进行统计回归分析。

结果表明：西北乡村冬季室内人员主要活动房间是卧室，次要活动房间是客厅；西北乡村冬季热中性温度为15.5℃；居民对各房间内的期望温度不同，其中卧室18.7℃，客厅17.6℃，厨房14.2℃；可接受舒适温度范围为9.7-21.2℃。

关键词：乡村建筑；活动规律；热中性温度；期望温度
引言
从20世纪70年代开始，许多学者开展了不同区域的现场室内热环境调查和人体热舒适研究。

1995年以来，在世界范围内出现了两次大规模的有关热舒适的现场调研—美国供暖制冷空调工程师学会组织的ASHRAE RP84项目[1]和欧洲组织的SCATS项目[2]，国外现场研究涵盖了从热带到温带的大范围气候，总计调研了包括办公楼、住宅和教室在内的300栋建筑[3]。

1988年，de Dear等人依据全球气候区域的
21000个现场研究的样本数据，建立了空调房间和自然通风房间的适应模型[4]。

Heidari等人的研究表明，通过适应性调整，人们在住宅和办公室内可接受舒适温度范围可达17~31℃[5]。

由于各地气候条件、居民的种族和生活习惯等不相同，世界上不同地区适应性热舒适范围存在差异，采用统一的热舒适指标和温度控制范围是不可取的，出于节能和舒适的目的，各国应研究适合自身特点的热舒适指标。

我国热舒适现场调查起步较晚，直到2000年以后，热舒适现场研究基本覆盖了我国各个气候区，尤其是对哈尔滨、北京、上海、重庆、长沙等地的现场研究最为广泛。

1993年谭福君在我国严寒地区开展了办公建筑冬季室内热环境和舒适性的调查研究[6]；2001年王昭俊等人以哈尔滨市为代表，对严寒地区住宅建筑冬季室内热环境参数进行了现场测试，并按ASHRAE 7点标度对住宅居民热感觉进行了问卷调查[7]；2004年张培红等人对沈阳商场冬季的热舒适进行了实测调查研究[8]；夏一哉等人对寒冷地区夏季进行了室内热环境和热舒适的调查研究[9]；2009年闫海燕等人以焦作市为代表，对寒冷地区中小城市冬季室内人体热舒适进行现场调查研究[10]；2012年孙娜等人对陕北地区村镇居住热环境进行了测试研究[11]。

以上关于热舒适现场研究，主要集中在严寒和寒冷地区的城镇居住建筑，但对严寒和寒冷地区乡村建筑冬季室内人体热舒适的研究不多。

由于农村居民的生活习惯和对温度的适应能力与城市有较大的差别，因此乡村建筑室内人体热舒适指标必然与城镇居住建筑有较大差异[12]。

本文通过现场测试和问卷的方式对西北乡村建筑冬季室内人员活动规律、室内空气温度及人员热感觉投票进行调研分析，得到西北乡村建筑冬季室内人员的活动轨迹、室内热环境现状，分析适宜西北乡村建筑室内热舒适指标，为西北乡村建筑室内热环境设计提供依据。

1影响热舒适的因素
影响人体热舒适的因素主要有两方面。

一是环境因素，主要参数有4个：空气温度、平均辐射温度、相对湿度以及空气流速。

另一个是人体因素，主要参数有2个：服装和活动水平[13]。

此外，还有其他一些能引起人体局部不舒适的环境参数，如吹风、头部和脚部较大的温度梯度以及辐射温度的不对称等。

人体热舒适的研究涉及建筑热物理、人体热调节机理的生理学和人体心理学等学科[14]。

由于我国幅员辽阔，气候差别较大，地区经济发展不均衡，人们的生活习惯与经济承受能力不同，必将导致人们对热环境的生理适应性和心理期望值的差异，因此，舒适温度的取值与人们的生活习惯、行为方式、气候条件及经济条件等因素有关。

2调查与测试
针对以上问题，采用问卷调查与现场测试相结合的方法，于2013年1月1日至3月1日，对西北乡村冬季室内人员活动轨迹、室内外空气温度、热感觉以及建筑形式等进行调研。

调研问卷共发放150份，有效收回113份，有效回收率为75.33%。

问卷主要内容包括：①受试者的基本情况，如性别、年龄、健康状况等；②住宅概况，如房间布局、门窗尺寸等；③各时段人员活动地点；④室内人员热感觉调查，热感觉的投票值采用ASHRAE的7点标度[15]表示。

对西北乡村113户人家，从早上8：00到晚上23：00，对人员活动房间室内空气温度及室外空气温度进行测试，每户测试1天。

在测试过程中，每隔1小时记录1次数据，同时调查人员对活动房间内的主观热感觉，并填写热感觉投票。

室内测点布置在远离热源（如火炉等）处，室外测点布置在无太阳直射、避风、距地面1.5米处。

3数据处理与分析
3.1人员活动规律
对西北乡村113户人家冬季室内人员活动轨迹进行调查，从早上8：00到晚上23：00，每隔一小时，对人员在卧室、客厅和厨房的分布比例进行统计分析，统计结果，见图1。

图1冬季室内人员分布比例与时间的关系
Fig.1 The relationship between indoor personnel distribution
3.2室内外空气温度
对各时刻室内平均空气温度和室外平均空气温度进行统计，统计结果，见图2。

图2室内外平均空气温度变化曲线
Fig.2 The curves of average air temperature of indoor proportion and the time and outdoor
由图2可以看出，人员主要活动房间卧室内各时段的平均空气温度比其他房间都高。

结合图1可知：在不同时段，各房间人员所占比例差值越大，其室内平均空气温度差值也就越大。

这是因为西北乡村冬季居民只对人员活动频率高的房间进行了采暖，同时人员及设备散热量也相对较大，而对人员活动频率低的房间不采暖，这样有利于节约能源和减少支出。

3.3平均热感觉和热中性温度
采用ASHRAE 7点标度对冬季室内居民的主观热感觉进行调查，分别统计卧室、客厅和厨房内人员热感觉为冷、凉、微凉、正常、微暖、暖、热的人数占该房间内参与投票总人数的百分比，统计结果，见图3。

由图3可以看出，当地居民各房间内的热感觉投票大多数集中在-1~0之间，其中，客厅内居民热感觉投票选择正常居多，卧室内选择微暖的比例相比其他房间较高，而厨房内选择微凉的比例相比其他房间较高。

图3 测试期间人体热感觉分布频率
Fig.3 The distribution frequency of human thermal sensation during the test
4结论
对西北乡村建筑冬季室内居民各时段人员活动轨迹、热感觉等进行了调研，对室外空气温度及人员活动房间内的空气温度进行测试，对调研及测试结果进行统计回归分析，得到以下结论：
⑴冬季室内人员主要活动房间是卧室，次要活动房间是客厅，各时段人员活动比例越大，其室内实际空气温度越高；
⑵冬季室内人员对各功能房间的期望温度不同，卧室为18.7℃，客厅为17.6℃，厨房为14.2℃，人员停留时间长的房间期望温度较高；
⑶西北乡村建筑冬季室内人员的热中性温度为15.5℃，低于该地区城市建筑对应的中性温度，可接受舒适温度范围为9.7~21.2℃。

参考文献
[1]张宇峰，赵荣义．建筑环境人体热适应研究综述与讨论[J]．暖通空调，2010，40（9）：38-48．
[2]谭福君．办公建筑冬季室内热环境和舒适性的调查及研究[D]．哈尔滨：哈尔滨建筑大学，1993．
[3]王昭俊，方修睦，廉乐明．哈尔滨市冬季居民热舒适现场研究[J]．哈尔滨工业大学学报，2002，34（4）：500-504．。