皖北地区自然通风建筑秋季热舒适研究.pdf
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1、029233|2023|08建筑学摘要:文章对皖北地区自然通风建筑进行调研,研究该地区秋季室内热舒适状况。调查采用仪器测量和主观问卷结合的方法。共收到 290 份有效问卷,经统计分析得出以下结论:皖北地区秋季教室的实际热中性温度为 24,学生热期望温度约为 25.4,热舒适的相对湿度为 60.1%;由于衣着习惯和心理期望等因素的影响,人们偏好稍温暖的环境。本研究为皖北地区高校教室热环境设计提供依据。Abstract:This paper investigates the natural ventilation buildings in northern Anhui,and studies th
2、e indoor thermal comfort situation in autumn.The survey used a combination of an instrumental measurement and a subjective questionnaire.A total of 291 valid questionnaires were received,and the following conclusions were concluded:the actual thermal neutral temperature in autumn classrooms in north
3、ern Anhui is 24,the thermal expectation temperature of students is about 25.4 ,and the relative humidity of thermal comfort is 60.1%.As the result of clothing habits and psychological expectations,people prefer a slightly warm environment.This study provides a basis for the thermal environment desig
4、n of classrooms in universities in northern Anhui.关键词:热舒适;教室;热感觉;自然通风;室内热环境Keywords:thermal comfort;classroom;thermal sensation;natural ventilation;indoor thermal environment文曹稳安徽科技学院建筑学院讲 师硕 士李敏安徽科技学院建筑学院刘佳颖安徽科技学院建筑学院陈丽华合肥工业大学建筑与艺术学院严涛安徽科技学院建筑学院DOI:10.19875/ki.jzywh.2023.08.010引言随着国家对高等教育的重视,高校内建筑设
5、施逐渐完善,师生工作、学习环境质量不断提高。对于高校学生而言,教室是学生活动主要场所,具有用时长、人流量大的特点1。教室内热环境质量与学生的学习效率、身体机能息息相关2-4。诸多学者通过对室内热环境的研究,得出了大量结论。如刘聪5等人在研究热不适环境对工作效率的影响时发现,热不适环境对人会产生负面的影响,人们在热不舒适环境中造成的工作效率下降是由生理机制引起的;梁东阳6在分析热舒适度与学习效率影响的性别差异时指出,持续性的长时间学习不仅会对学生的身体机能造成一定影响,还会降低其认知能力和学习效率。随环境因素变化影响,不同性别学生的机能收缩(如心率、舒张压)受环境影响的程度存在差异;侯东梁7等人
6、研究发现,室内热舒适对学生的心情会产生影响,学生在较差的热环境中,其学习效率和心情受到不同程度的变化。因此,高校教学楼的热舒适调查研究对营造健康舒适的学习环境具有重大意义。大部分学者对于夏热冬冷地区室内热环境研究多集中在公共建筑和住宅建筑,对于皖北地区教室热舒适的研究相对较少,人们对该地区的室内热环境仍认识不足。基于此现象,文章选取蚌埠市某高校教室作为研究对象,分析秋季室内热舒适状况,客观研究人体的热舒适影响因素。将实测的室内外气象等因素与生理等效数值作回归分析,探究两者的关联性及其因果关系,为该地区高校教室热环境设计提供依据。1 研究方法1.1 调研时间与地点皖北地区位于淮河以北、长江三角洲
7、西北角。由我国民用建筑热工设计规范GB50176-2016 可知,皖北属于夏热冬冷地区。该地区夏季闷热,冬季阴冷,年降水量大,日照及昼夜温差较小。春末夏初该地区多阴雨天,常伴有大雨或者暴雨。夏季太阳辐射强烈,黄梅季节持续阴雨,因空气中水蒸气含量过高,易造成潮湿闷热。冬季空气温度低,阴雪绵绵,日照不足,日照率远低于北方,由东向西急剧Research on Autumn Thermal Comfort of Natural Ventilation Buildings in Northern Anhui皖北地区自然通风建筑秋季热舒适研究基金项目:安徽省哲学社会科学规划项目(项目编号:AHSKQ202
8、1D132)0302.3 衣服热阻根据调查数据显示可知:受访者的服装热阻范围主要分布于 0.4 1.0clo 区间,占总数的 61.72%。主要因为学生服装调整受教室环境的限制9,故热阻值分布较集中。此外,蚌埠属亚热带季节气候,秋季多风且室外温度较低,教室开窗面积较大,因此热阻值整体较高。分析服装热阻值与室内温度的关系得到拟合 方 程 Icl -0.1075t 3.1631,其 R20.93736clo(图 2)。衣服的热阻值总体上随操作温度的升高而减小,两者呈负相关且线性相关系数为 0.1.75,即操作温度 t 平均每升高1,衣服热阻降低 0.1075clo。即学生通过减少服装适应升高的温度
9、,说明学生的着装与温度存在显著的线性关系。2.4 主观问卷结果2.4.1 稳态热感觉中性温度指在一定环境中,当人体热感觉值为“不冷不热”时的温度,即受访者的热感觉投票为“中性”时所对应的温度10。文章绘制了室内受访者实际平均热感觉投票(mean thermal sensation vote)与操作温度的分布关系图(图 3)。在分析学生实际热感觉(TSV)与操作温度之间的关系时,将调查样本以0.5为间隔进行分箱处理11。分析数据得到 TSV 与操作温度 t 的线性拟合方程:TSV 0.1069t 2.5696,R20.3187(图 4)。两者呈正相关且线性相关系数为 0.1069,即操作温度每升
10、高 1,平均热感觉值(TSV)增加 0.1069。当 TSV 0 时,根据方程得到 t 24.0,即学生在教感觉、热舒适、湿感觉等。热感觉投票值采用 ASHARE-55 中的 7 点标尺(-3 为冷,-2为 凉,-1 为 微 凉,0 为 适 中,+1 为 温 暖,+2 为暖,+3 为热),湿感觉投票值也采用了ASHARE-55 的 7 点标尺(+3 为很湿,+2 为湿,+1 为稍湿,0 为不干不湿,-1 为稍干,-2为干,-3 为很干)。2 结果与分析2.1 室内外环境参数调研过程中,通过校园气象站收集的室外数据与仪器测得的室内测量数据相比较,得到室内外温度与相对湿度的变化分布图(图 1)。由
11、图可知:研究期间,外部温度的变化范围为 0 30,平均温度为 18.4;相对湿度变化范围为 40%100%,平均相对湿度为 90.8%;室内温度(仅上课时间)变化范围为 15 27,平均温度为 21.8,相对湿度(仅上课时间)变化范围为 37%83%,平均相对湿度为 53.5%,符合皖北地区属于温带半湿润季风气候的地理特点。2.2 受访者信息两个月的调查共收到 290 份有效问卷。对受访对象人群进行分析统计可知:受访者中男性为 217 人,占总体人数的 74.8,女性为 73 人,占总体的 25.2;受访者的年龄范围介于 20 24 岁之间,平均年龄为 22岁;身高范围在 157 190cm,
12、平均身高为173cm;体重范围在 40 150kg,平均体重64kg;衣服热阻范围为 0.2 1.76clo,平均值在 0.86clo。减少,易感到潮湿阴冷8。此次研究调查时间为2020年9月至11月。调研教室平面形状为矩形平面(宽 7.8m,长1.04m)。教室内桌椅布置与图中相同,共有学生座位 80 个。室内讲台位于教室东北角,且黑板处设有多媒体投屏仪和幕布。教室内无空调设备,有四台吊扇,吊扇档位均可由学生自行调节。1.2 测试仪器与精度调研期间所用测量仪器为 JA-IAQ-50 系列空间热环境及舒适性检测仪、TR-72nw 系列温度记录仪,仪器测量频率均为 1min/次。仪器分别位于测试
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