洛阳某高校宿舍热舒适性调查与分析-吕留根

·204·制冷与空调2011年文章编号：1671-6612（2011）02-204-04洛阳某高校宿舍热舒适性调查与分析吕留根黄蕾张培金永维（洛阳理工学院土木工程系洛阳471023）【摘要】宿舍热环境直接影响着学生的睡眠质量和身心健康。通过调查得到学生的作息模式，对宿舍热环境、热舒适和热感觉进行了评价。对热舒适的影响因素进行了分析，研究结论对高校宿舍热环境的研究和改善具有重要参考作用。【关键词】建筑环境；高校宿舍；热舒适中图分类号TU-023文献标识码AInvestigationandAnalysisonThermalComfortofUniversityDormitoryinLuoyangLvLiugenHuangLeiZhangPeiJinYongwei(DepartmentofCivilEngineering;LuoyangInstituteofScienceandTechnology,Luoyang,471023)【Abstract】Sleepqualityandmentalhealtharedirectedinfluencetodormitorythermalenvironment.Workschedulesareestablishedbyquestionnaires,andthermalenvironment,thermalcomfortandthermalsensationofuniversitydormitoryareassessment.Theinfluencetothermalcomfortisanalyzedandtheresultsprovidesomereferentialmaterialforstudyandimprovementofthermalenvironmentofuniversitydormitory.【Keywords】builtenvironment;universitydormitory;thermalcomfort基金项目：河南省自然科学基础研究计划项目（2010A480004），洛阳理工学院青年基金项目（2008QZ09）作者简介：吕留根（1983-），男，硕士，助教，研究方向为暖通空调新技术。收稿日期：2010-07-150引言热感觉是人对周围环境是“冷”还是“热”的主观描述。尽管人们经常评价房间的“冷”和“暖”，但实际上人是不能直接感觉到环境温度的，只能感觉到位于自己皮肤表面下的神经末梢的温度。热舒适是人体自身通过热平衡和热感觉到的环境状况并综合起来获得是否舒适的感觉，它是由生理和心理综合决定的，而且更偏重于心理上的感受[1,2]。早期的研究者没有严格区分热感觉和热舒适的区别，Bedford的七点标度把热感觉和热舒适合二为一。“ASHRAEStandard54-1992”中的七级热感觉标度精确地指出了热感觉，把描述环境热状况的各种参数与人体热感觉定量地联系在一起。认为热舒适和热感觉不同的学者认为“热感觉是假定与皮肤感受器的活动有联系，而热舒适是假定依赖于来自调节中心的热调节反应”。即当人获得一个带来快感的刺激下，并不能肯定其总体热状况是中性的；而当人处于中性温度时，并不一定能得到快适条件[3-5]。1调查基本资料图1宿舍平面图Fig.1Theplanofdormitory第25卷第2期2011年4月制冷与空调RefrigerationandAirConditioningVol.25No.2Apr.2011.204～207第25卷第2期吕留根，等：洛阳某高校宿舍热舒适性调查与分析·205·1.1建筑概况学生宿舍平面见图1。对宿舍进行了连续5天，每天四次的测试，测试时间为19:00、20:00，21:00和22:00[6,7]。1.2调查基本资料本次调查共发放问卷87份，收回有效问卷87份，调查学生为正在上“建筑环境学”课程的大二学生，年龄基本在20～22岁之间。由图2可以看出：在收回87份问卷中，男生占81.6%，女生占18.4%，男女比例基本为4.5:1；调查宿舍中，窗户朝南占56.3%，朝北为43.7%。图2调查基本资料Fig.2Thebasicdocumentofinvestigation1.3学生作息模式调查时间从4月12日开始，4月16日结束，前后持续5天，为一周工作日。学生生活模式如表1所示。表1学生生活模式调查表Table1Themodeofstudentlife时间123456789101112131415161718192021222324周一————————==～～～～～～～==———～～～～=========——————————周二————————==～～～～～～～==———～～～～～～～～====～～～～——————周三————————==～～～～～～～==———～～～～～～～～====——————————周四————————==～～～～～～～==———～～～≈≈≈≈≈≈====——————————周五————————==———～～～～==———～～～～～～～～====≈≈≈≈≈≈——————注：宿舍：——；在教室：～～；在校园（含餐厅）：==；其他：≈≈由表1可知，周一至周五共120小时，学生在宿舍时间约为60.5小时，占50.4%；教室为36小时，占30%；在校园（含餐厅）约为19.5小时，占16.3%；其他约4小时，占3.3%。在宿舍时间占50%左右，因此，研究和改善教室和宿舍室内空气品质对学生的生活和学习显得尤为重要。1.4评价指标由于热舒适和热感觉有分离的现象存在，因此实验研究人体热反应时需要设置不同的热感觉投票TSV（ThermalSensationVote）7级标度和热舒适投票TCV（ThermalComfortVote）5级标度[4]。表2热舒适投票TCV与热感觉投票TSVTable2ThermalComfortVote(TCV)andThermalSensationVote(TSV)热舒适投票TCV热感觉投票TSV4不可忍受0舒适+3热-1稍凉3很不舒服----+2暖-2凉2不舒服----+1稍暖-3冷1稍不舒服----0正常----2调查结果研究与分析2.1建筑热环境研究针对B504和B505宿舍，分别对B504窗外、B504-2、走廊、B505-2和B505窗外的温度和相对湿度进行了测试，测试结果见图。图3不同测点温度变化规律Fig.3Theevolutionofmeasuringpointtemperature由图3可知，随着时间流逝，五个测点温度均下降，基本规律是南面室外气温最高，北面室外气温次之，随后是B504-2和B505-2宿舍，走廊温度最低。这是因为测试时间为4月中旬，属于春天过渡季节，在测试时间段，室外气温在15℃～20℃左右，室内·206·制冷与空调2011年气温在15℃～17℃，属于相对适宜的温度范围。由图4可知，随着时间流逝，五个测点相对湿度变化不大，其中，B504-2和B505-2宿舍相对湿度较大，南面室外和北面室外较小，这是因为宿舍中人员和卫生排水系统等散湿源，形成一定湿负荷。在测试时间段，室外相对湿度在50%～56%之间，而室内相对湿度达59%～61%。图4不同相对湿度变化规律Fig.4Theevolutionofrelativehumidity2.2室内热舒适和热感觉研究在对宿舍温度和湿度进行测试的同时，通过调查问卷的形式，对宿舍的热舒适指标TCV和热感觉指标TSV进行了调查，整理结果如图5和图6[6,7]。图5宿舍热舒适投票Fig.5ThermalComfortVote图6宿舍热感觉投票Fig.6ThermalSensationVote由图5可知，随着时间推移，热舒适投票TCV逐渐增加，说明不舒适的程度增加。但TCV的变化值为0.265～0.618，平均值为0.39，说明调查时间内，宿舍热环境是舒适的，这与调查结果是一致的。由图6可知，随着时间推移，热感觉投票TSV逐渐降低，这是因为晚上气温逐渐降低，冷感觉逐渐增加。TSV的变化值为0.206～-0.382，平均值为0.0732，说明调查时间内，宿舍热感觉处于中性状态，这与热舒适的调查结果是吻合的。3热舒适影响因素分析20世纪80年代，丹麦学者Fanger在大量实验的基础上，提出了包括所有主要变量在内的热舒适方程，它在研究人体热舒适并确定环境最佳热舒适条件中，有非常重要的实用价值和指导意义。(M-W)=84()3.9610[(273)clcclaclclfhttft−−+×+4(273)]3.05[5.7330.007()]0.42(ratMWPM−++−−−+58.2)0.0173(5.867)0.0014(34)aaWMPMt−−+−+−式中有八个变量：M、W、ta、Pa、rt、fcl、tcl、hc。实际上，fcl和tcl均可由Icl决定，hc是风速的函数，W按0考虑。因此热舒适方程反映了人体处于热平衡状态时，六个影响人体热舒适变量M、ta、Pa、rt、Icl、v之间的定量关系。环境内环境诸要素对人体的热平衡都有影响，而且这些影响在各要素间在很大程度上是可以互换的，某一要素的变化可以造成的影响可由另一要素的变化所补偿[8]。（1）空气温度。空气温度是影响热舒适的主要因素，它直接影响人体通过对流及辐射的显热交换，人判断冷热感觉的重现能力并不比机体生理反应的重现能力低。在某些情况下，这种主管温热感觉往往较某些客观的生理量度具有意义。故人们根据个人温热感，结合生理反应将冷热环境反应分成七级。（2）空气湿度。湿度直接和间接影响人体的热舒适，它在人体能量平衡、热感觉皮肤潮湿度、室内材料的触觉、人体健康以及室内空气品质的可接受方面是一重要的影响因素。在较低湿度的情况下，热感觉是热舒适的重要衡量指标，但在高湿度的情况下，热感觉并不能很好地预测人体的热舒适。另外，湿度不仅影响人体的热感觉，同样也影响室内空气品质。（3）气流速度。在热环境中，空气流动能为人体提供新鲜的空气，并在一定程度上加快人体的第25卷第2期吕留根，等：洛阳某高校宿舍热舒适性调查与分析·207·对流散热和蒸发散热，提供冷却效果，使人体达到热舒适；同时，空气的流动速度过大也可能导致有吹风感的危险，因此空气流动速度的大小是一不可避免的矛盾。（4）辐射温度。平均辐射温度取决于周围表面温度，是一个相当复杂的概念，虽然这是一个描述环境特性的参数，却又与人在室内所处的位置、着装及姿态有关。Fanger通过对加热天花板舒适限值的研究，发现即使在热舒适条件下，无不对称热辐射时，也有35%的人感到不适。如果按不适人数以不超过5%为标准，则对热辐射限值应小于4℃。（5）垂直温差。由于空气的自然对流作用，很多空间均存在上部温度高，下部温度低的状况。一些研究者对垂直温差对人体热舒适的影响进行研究，虽然受试者处于热中性状态，但如果头部周围的温度比踝部周围的温度高得越多，感觉不舒适的人就越多。（6）服装参数。人体用来维持舒适温度的生理手段是有限的，在大多数情况下，人体体内的热是通过皮肤经服装散发到环境中的。皮肤和着装人体最外层表面之间的热传递阻力包括纺织品本身的热传递阻力、纺织品层次之间空气层的内部对流和辐射热阻力和衣服的缝纫及合体的热阻力。（7）其他因素。还有一些因素普遍被人们认为会影响热的热舒适。如年龄、性别、体格与体形、颜色、人群密度、地理位置、大气压、热瞬变、人体的不均匀加热或冷却、引力因素等等。很多学者对这些因素进行了研究，但结论与人们的一般看法不尽一致，而且不同研究人员的结论也不尽一致。4结论本文通过对宿舍室内热舒适与热感觉进行调查与分析，得出的主要结论如下：（1）测试时间为4月中旬，属于春天过渡季节，室外空气温度略高于室内，室外空相对湿度略小于室内，但温湿度范围基本属于舒适区域内。（2）TCV的变化值为0.265～0.618，平均值为0.39，TSV的变化值为0.206～-0.382，平均值为0.0732。热感觉TSV处在中性范围，热舒适TCV也在舒适范围，这与调查结果是一致的，也与测试的分析结