【技术探讨】中国各地区人体热舒适与室内热环境参数的关系

      随着生活水平的提高,人们对居室环境是否温馨、舒适更加关注,如何使建筑热环境满足人体需求显得越来越重要。营造一个舒适的热环境需要制定合理的热舒适标准,根据PMV评价指标,室内的热舒适受到温度、湿度、风速、平均辐射温度、人体的活动状态、衣着状况六个参数的影响,这些参数的设置直接影响建筑的热环境及建筑能耗。

 

由于地理位置、建筑功能、生活环境、人员状态等不同,热舒适标准也有不同,不同参数的影响效果和程度也有不同。在不降低室内舒适度标准的前提下,能够更合理、节能地制定热舒适标准是本文的主要目的。

 

本文参考了我国1995年至今21年国内的热舒适实地调查研究论文76篇,系统地总结了不同气候区、不同类型建筑的热舒适范围及热中性温度。并就热中性温度的统计结果与室内实测温度的关系进行了详细的数据分析,为将来的建筑热环境设计以及建筑热环境标准的制定提供依据。

 

1. 样本统计

 

我国以秦岭淮河为界分为南方和北方,气候区分为:严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区及温和地区。本文的研究内容涉及不同城市、不同季节、不同建筑、不同人群。总结研究文献的地理分布情况可以看出,样本主要分布在我国东北、华北、中西部及南方沿海地区。

 

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图1 研究样本分布情况

 

从建筑类型分布来看,其中住宅类建筑比例较多,公建类建筑中学校及教室研究最多,其余类型建筑较少。

 

 

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图2 建筑类型分布

 

同时,对建筑的通风供暖方式统计来看,对于农村地区来说,绝大部分为自然通风,冬季多采用土暖气等方式自主供暖;对于城市住宅,多采用自然通风部分时间结合机械通风的方式,冬季多为集中供暖,南方地区建筑多为分散供暖或不供暖;而对于学校教室等建筑,夏季多采用自然通风,冬季多采用集中供暖;商场、地铁、火车站等其他公建,多采用机械通风、集中供暖方式。过渡季的建筑多采用自然通风。

 

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  图3通风方式及供暖方式的样本分布

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2. 结果分析

 

2.1 住宅类建筑热舒适温度对比 

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表2夏季农村住宅热舒适对比

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表3冬季农村住宅热舒适对比

 

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 表4夏季城市住宅热舒适对比

 

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 表5冬季城市住宅热舒适对比

 

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  表6过渡季城市住宅热舒适对比

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2.2 公建类建筑热舒适温度对比(过渡季)

 

表7  A类建筑热舒适对比(过渡季/自然通风)

 

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           表8  C类建筑热舒适对比(过渡季)

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2.3 热中性温度计算与分析

 

本文将含热中性温度的调查结果进行了统计,统计结果发现,夏季大部分住宅都会采用自然通风,大部分公建都会采用机械通风。可见,实测温度对热中性温度的影响较小,热中性温度的平均值为25.69647 ℃,其中,机械通风热中性温度均值为25.69926 ℃,自然通风热中性温度均值为25.69368 ℃,基本相同。

 

 

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图4 夏季热中性及热舒适温度范围分布图

 

冬季城市热中性温度的平均值为19.95 ℃。随着实测室温上升,热中性温度有上升趋势。热舒适温度的分布范围较宽,这和建筑的所在位置及供暖、生活方式有关,在15.4~24.3 ℃之间。由于南方大部分建筑冬季无供暖,这里将南北方数据分别求平均值,其中,南方平均温度18.57 ℃,北方平均温度20.30 ℃。可见,南方冬季无集中供暖,人体热适应性较强,南方的整体的热中性温度较北方低。

 

 

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图5 冬季热中性及热舒适温度范围分布图

 

过渡季建筑多采用自然通风,热中性温度的平均值为20.81 ℃。过渡季时,随着实测室温上升,热中性温度有上升趋势(部分数据除外)。这说明实测室温会影响热中性温度,在17.1~23.5 ℃之间。

 

 

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图6 过渡季热中性及热舒适温度范围分布图

 

3 结论

 

 通过系统总结国内关于热舒适调查研究的成果,可以得出,大部分建筑的室内温度满足人体的热舒适需求,但也存在一部分建筑不满足人体热舒适。室内风速较小,湿度分布范围较广,在19~87 %内都有分布。

 

 热中性温度平均值总结如下:夏季:25.70 ℃;冬季城市建筑:19.95 ℃(南方平均温度18.57 ℃ ,北方平均温度20.30 ℃);冬季农村建筑:15.41 ℃;过渡季:20.81 ℃。

 

调查文献大部分都以PMV为指标,实测调查得出了80 %(部分为90 %)满意率下的热舒适温度范围。调查结果表明,地理位置不同会影响人体的热舒适与热适应性,室内实测温度高低会影响人体的热舒适范围,实测室温越高,热中性温度越高,这一特点在冬季尤为明显。

 

通过部分研究文献可以看出,现有ASHRAE指标值偏高,较低地估计了人体的热适应性能力。这是由于中国的人体热舒适与其他国家存在差异,也说明生活环境和地理因素会影响人体的热舒适。

 

在陕西、广东、北京等研究样本较多的地区,参考意义较大,但是也存在很多地区样本较少,数据没有代表性。因此,也提倡其他相关工作人员多提供相关数据,为合理制定热舒适的标准打下基础。

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