張 進 （西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院，陜西 西安 710055）

0 前 言

夏季的西安，酷暑難耐，而又以7月最熱，月平均氣溫26.1～26.3℃，月平均最高氣溫32℃左右。由于建筑物的蓄熱作用，到了夜晚，室內(nèi)墻體依然向室內(nèi)空氣散發(fā)著熱量。大學(xué)宿舍更是如此，不少學(xué)生熱得夜不能寐。而一般學(xué)校到7月中下旬才會放假，于是這些學(xué)生夜晚紛紛爬上宿舍樓頂露天就寢，以擺脫室內(nèi)不舒適的熱環(huán)境。那么在大暑時節(jié)的夜晚，相對于宿舍室內(nèi)熱環(huán)境來說，室外熱環(huán)境真的就舒適很多嗎？

人體與其周圍環(huán)境之間保持熱平衡，對人的健康與舒適來說是首要的條件之一。取得這種平衡的條件以及身體與周圍環(huán)境達到平衡時的狀態(tài)，取決于許多因素的綜合作用。其中一些屬于個人的性質(zhì)，如活動量、適應(yīng)力及衣著情況等；另外與此有關(guān)的是室內(nèi)熱環(huán)境構(gòu)成要素，包括室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、氣流速度及環(huán)境輻射溫度[1]。

本文就以這四個熱環(huán)境構(gòu)成要素為評價指標(biāo)，從學(xué)生的日常實際生活出發(fā)，在對夏末夜晚的宿舍室內(nèi)熱環(huán)境和室外熱環(huán)境分別進行測試得出相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，得出室內(nèi)熱環(huán)境與相關(guān)規(guī)范要求的差距，并提出被動式設(shè)計對策。

1 測試概況

1.1 測試對象

西安建筑科技大學(xué)1號學(xué)生公寓是一棟本科生和研究生共用的宿舍樓，共8層（圖1）。選擇其樓頂和室內(nèi)熱環(huán)境相對較差的宿舍進行測試研究。

1.2 測試方法

利用測試儀器對宿舍室內(nèi)和室外的空氣溫度、空氣濕度、氣流速度和環(huán)境輻射溫度進行測量，觀察不同熱環(huán)境的評價指標(biāo)數(shù)值上的差異。

1.3 測試儀器

圖1 號學(xué)生公寓

圖2 測試宿舍的平面圖（其中實心圓點即測點）

本文中，采用TES-1360A溫濕度計測量室內(nèi)外空氣溫度和空氣相對濕度，其中空氣溫度的測量范圍在-20℃～+60℃，準(zhǔn)確度為±0.8℃；空氣相對濕度的測量范圍在10%～95%RH，準(zhǔn)確度為±3%RH(at30-95%RH)。室內(nèi)外氣流速度測試儀器采用N962G袖珍式微風(fēng)速儀，測量范圍為0～10m/s；經(jīng)過校核，在溫度0～40℃、濕度0～85%RH的使用環(huán)境下，風(fēng)速儀的測量精度可達到±5%。室內(nèi)外環(huán)境輻射溫度測試儀器采用FLUKE-66紅外溫度計，溫度范圍為-40℃～260℃；在溫度0℃～50℃、相對濕度10%～90%RH的使用環(huán)境下，準(zhǔn)確度為讀數(shù)的±1%或±1℃(目標(biāo)溫度23℃～510℃)。

1.4 測試條件

1.4.1 測試位置

本文的測試目的是研究宿舍室內(nèi)熱環(huán)境與相關(guān)規(guī)范要求的差距，應(yīng)盡可能選取室內(nèi)熱環(huán)境最差的宿舍進行測試，所以測試房間為頂層南向最西邊的房間。氣流速度測試位置選在緊挨床鋪凌空一側(cè)，環(huán)境輻射溫度測試位置選在床鋪緊挨的兩面墻——外墻和隔墻與床鋪同高的位置以及床鋪本身（見圖2）；室外氣流速度測試位置選在距樓頂表面0.3m高處（人躺下的高度），環(huán)境輻射溫度測試位置選在樓頂表面正中心處。

1.4.2 測試時間

于2013年7月24日晚至2013年7月25日早分別對宿舍室內(nèi)和室外的熱環(huán)境進行了測試，具體測試時間選擇在頭天晚上10點到第二天早上7點間，即大多數(shù)人從入睡到起床的這段時間內(nèi)。測試總過程時長9h，每小時記錄一次數(shù)據(jù)。

1.4.3 其它條件

測試當(dāng)晚天氣狀況良好，無雨水冰雹干擾。宿舍內(nèi)窗戶為夜間通風(fēng)模式，始終保持全開狀態(tài)。保持室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)備（風(fēng)扇）為關(guān)閉狀態(tài)，其他設(shè)備（電腦、電燈等）也都為關(guān)閉狀態(tài)。測試時宿舍室內(nèi)人數(shù)始終為一人。

2 測試結(jié)果及其分析

2.1 室外測試結(jié)果及其分析

以下圖3～圖5便是室外熱環(huán)境各要素的測試結(jié)果。

圖3 室外溫度測試情況

圖4 室外濕度測試情況

圖5 室外風(fēng)速測試情況

從以上的測試結(jié)果可以看出，隨著夜晚時間的推移，室外空氣溫度呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，這是整個地表向天空長波輻射的結(jié)果；但當(dāng)?shù)搅肆璩?點多時，氣溫就不再下降，因為此時太陽輻射開始發(fā)揮作用，于是室外氣溫開始回升。室外環(huán)境輻射溫度也基本呈現(xiàn)上述規(guī)律，但因建筑的熱惰性，建筑表面溫度的回升明顯延遲于空氣溫度的回升。

從圖中還可看出，室外空氣溫度始終低于室外環(huán)境輻射溫度，可見建筑表面整晚都在向室外空氣傳遞著熱量。

2.2 宿舍室內(nèi)測試結(jié)果及其分析

以下圖6～圖8便是宿舍室內(nèi)熱環(huán)境各要素的測試結(jié)果。

從以上的測試結(jié)果可以看出，隨著夜晚時間的推移，宿舍內(nèi)的空氣溫度呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，這是室內(nèi)氣溫隨室外氣溫波動的結(jié)果；但當(dāng)?shù)搅死杳?點多時，氣溫就不再下降，因為此時太陽輻射開始發(fā)揮作用，室外氣溫已經(jīng)開始回升，室內(nèi)氣溫也已到達了波谷。床鋪周圍的環(huán)境輻射溫度也基本呈現(xiàn)上述規(guī)律，但因墻體、床板的熱惰性，它們對室外氣溫變化的敏感性明顯不如室內(nèi)空氣以及室外建筑表面，所以即使到了早晨7點，環(huán)境輻射溫度仍有繼續(xù)下降的趨勢。

圖6 室內(nèi)溫度測試情況

圖7 室內(nèi)濕度測試情況

圖8 室內(nèi)風(fēng)速測試情況

從圖中還可看出，宿舍內(nèi)的空氣溫度始終低于床鋪周圍的環(huán)境輻射溫度，可見室內(nèi)固體環(huán)境整晚都在向室內(nèi)空氣傳遞著熱量，而室內(nèi)空氣又以對流換熱的方式將熱量傳遞給室外空氣。

《住宅設(shè)計規(guī)范》（GB 50096-2011）中對室內(nèi)溫度的要求為：臥室、起居室室內(nèi)設(shè)計溫度宜為26℃[2]。通過觀察宿舍室內(nèi)熱環(huán)境測試數(shù)據(jù)，可以看出這樣一個客觀事實：測試對象的室內(nèi)空氣溫度在測試時間段里的十個整點時刻都是大于26℃的，且至少高出4.9℃，這離適宜的室內(nèi)熱環(huán)境有不小的差距。

3 對改善宿舍室內(nèi)熱環(huán)境的建議

要改善夏夜宿舍室內(nèi)熱環(huán)境，當(dāng)然最簡便的方法就是加裝空調(diào)等空氣調(diào)節(jié)設(shè)備。但出于對節(jié)能環(huán)保的考慮，若能采取相應(yīng)的綠色被動式技術(shù)措施并且運用合理，不僅可以達到提高室內(nèi)熱舒適的目的，從長遠(yuǎn)來看，還具有相當(dāng)優(yōu)越的經(jīng)濟性。建議的技術(shù)措施如下：設(shè)計之初就依據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向合理規(guī)劃宿舍整體布局，建筑間形成能引導(dǎo)夏風(fēng)的開敞庭院；利用樓梯間的煙囪效應(yīng)，改善公寓內(nèi)的通風(fēng)[3]；設(shè)置既隔熱又遮陽的封閉陽臺；采用單框雙層玻璃或單層玻璃粘貼窗薄膜，減少白天由窗戶進入室內(nèi)的熱量；對宿舍的屋頂和墻面進行綠化處理，削弱白天墻體和屋頂?shù)男顭?；宿舍外墻表面宜選用光潔、色彩淡雅的表面材料，以利反射太陽輻射，盡量減少墻體吸熱量[4]。相信通過這些被動式技術(shù)措施的綜合應(yīng)用，大學(xué)宿舍在不增加運行能耗的情況下，室內(nèi)熱環(huán)境就能得到大幅度的改善。

[1]劉加平.建筑物理(第三版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.

[2]GB 50096-2011,住宅設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

[3]夏博.高校學(xué)生公寓室內(nèi)熱環(huán)境研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2003.

[4]王進.高校學(xué)生住區(qū)生態(tài)化研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2004.