李伊潔劉何清,2劉天宇高黎穎

（1.湖南科技大學資源與安全工程學院 湘潭 411201；2.湖南科技大學煤礦安全開采技術(shù)湖南省重點實驗室 湘潭 411201）

國內(nèi)外通用室內(nèi)環(huán)境熱舒適評價標準的分析與比較

李伊潔1劉何清1,2劉天宇1高黎穎1

（1.湖南科技大學資源與安全工程學院 湘潭 411201；2.湖南科技大學煤礦安全開采技術(shù)湖南省重點實驗室 湘潭 411201）

介紹了國內(nèi)外通用的室內(nèi)環(huán)境熱舒適評價標準，即國際ISO7730系列標準、美國ASHRAE 55系列標準和我國國家標準GB/T 50785-2012等標準。從評價指標、模型和方法，熱舒適區(qū)和適用條件三個方面進行分析，并對國內(nèi)外通用的室內(nèi)環(huán)境熱舒適評價標準各自的發(fā)展變化及相互的異同進行了比較，得出了人體熱舒適研究的發(fā)展趨勢，及室內(nèi)環(huán)境熱舒適評價標準的優(yōu)點及局限性，對我國建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境熱舒適的研究和評價標準的改進具有參考價值。

熱舒適；評價標準；評價指標；模型；方法；熱舒適區(qū)；適用條件

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，人類對建筑環(huán)境舒適性的要求也在逐漸提升，在人體眾多的舒適要求中，熱舒適是建筑環(huán)境的一個非常重要的方面，是人類對生活、工作環(huán)境最基本的需求之一。什么樣的熱環(huán)境是舒適的，如何評價建筑環(huán)境熱舒適水平，一直是從事建筑環(huán)境研究的學者或團體研究的重要領(lǐng)域。

1 熱舒適相關(guān)釋義

美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學會（American Society of Heating Refrigerating and Airconditioning Engineers，簡稱ASHRAE）把熱舒適環(huán)境定義為：人類在心理狀態(tài)上感到滿意的熱環(huán)境。在ASHRAE標準中，人的熱舒適被解釋為：熱舒適是對熱環(huán)境表示滿意的意識狀態(tài)。人體通過自身的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，依靠皮膚表層血流量、排汗量和產(chǎn)熱量的改變等手段，將自身保持在熱舒適狀態(tài)[1]。

在國際標準化組織（International Organization for Standardization，簡稱ISO）的ISO7730標準中，熱舒適的定義為：人對周圍熱環(huán)境所做的主觀滿意度評價[2]。

Gagge和Fanger等均認為“熱舒適”指的是人體處于不冷不熱的“中性”狀態(tài)，即認為“中性”的熱感覺就是熱舒適[3]。

Hensel認為舒適的含義是滿意、高興和愉快，Cabanac認為“愉快是暫時的”，“愉快實際上只能在動態(tài)的條件下觀察到……”[4]。即認為熱舒適是隨著熱不舒適的部分消除而產(chǎn)生的。當人獲得一個帶來快感的刺激時，并不能肯定他的總體熱狀況是中性的；而當人體處于中性溫度時，并不一定能得到快適條件。

Fanger提出的熱舒適方程是指具有舒適皮膚平均溫度、舒適排汗率、人體蓄熱率為0的“熱中性”條件下的各變量之間的熱平衡關(guān)系；提出的PMV指標是指人體處于某熱平衡條件對應(yīng)的平均皮膚溫度、出汗率、輻射溫度下的人體散熱熱負荷，相對于熱中性熱平衡條件對應(yīng)的平均皮膚溫度、出汗率、輻射溫度下的人體散熱熱負荷的偏離值引起的偏離“熱中性”的冷熱感覺[5]。

醫(yī)學上認為每人都有一個最適合環(huán)境溫度，此溫度被稱之為“中性溫度”。在這個環(huán)境溫度中，人們皮膚的蒸發(fā)、散熱量是最低的，整個新陳代謝率也是處于最低狀態(tài)。這時，人體有消耗最少，自己也感到最舒適。

漢語詞典里對“舒適”的釋義是：給人以安樂舒服的感覺。其中，安樂是指一種安寧和快樂的心理狀態(tài)；舒服是指身、心安恬稱意，是指生命的自然狀態(tài)及心理上的需求得到滿足以后的感覺。那么，熱舒適可解釋為“給人身、心以安樂、舒服的熱感覺”，或“使人生理上、心理上得到滿足的熱感覺”。

歸納上述對熱舒適的釋義，可分為5種觀點：1）以人的主觀意識的判斷確定是否舒適，主觀心理因素占主導(dǎo)，雖有“標尺”參照，但沒有明確量化標準，個體評判存在主觀差異；2）明確以人的蒸發(fā)、散熱量最低，新陳代謝率最低的“中性溫度”狀態(tài)作為熱舒適的判斷指標，沒有考慮主觀意識對熱舒適的影響；3）認為“舒適”是一種“快感”，“舒適”是在“不舒適”的前提下產(chǎn)生的；沒有明確的量化指標，完全依靠人的主觀意識判斷，并認為人的主觀意識是變化的；4）明確“人體蓄熱率為0的熱中性條件下的熱平衡”狀態(tài)為最舒適狀態(tài)，明確以“偏離熱中性平衡狀態(tài)的偏離值”作為判斷是否熱舒適的指標；5）漢語詞典里對“熱舒適”的釋義，強調(diào)的是“人的生理和心理都得到滿足”的熱環(huán)境狀態(tài)，可以理解為“既要有滿足生理需要的熱平衡量化要求，又要有考慮主觀因素的主觀要求”，二者結(jié)合將更為科學。

綜上所述，熱舒適應(yīng)是一種生理、心理綜合感覺，是人對環(huán)境因素與自身因素耦合作用的綜合反應(yīng)。但由于人的多樣性和其主觀反應(yīng)、自身調(diào)節(jié)的差異性，使得對環(huán)境舒適性的認可度變得復(fù)雜起來，使得環(huán)境舒適性的評價難以采用某一固定參數(shù)來簡單地進行判定。也正是如此，幾十年來，國內(nèi)外學者一直沒有停止對如何評價人體熱舒適及環(huán)境熱舒適性的研究。也正是如此，某一特定環(huán)境保證每個人都舒適、滿意是不可能的，但盡可能保證大多數(shù)人舒適、滿意是有可能的。

2 國內(nèi)外通用室內(nèi)環(huán)境熱舒適評價標準介紹

目前，國際公認的評價和預(yù)測室內(nèi)熱環(huán)境熱舒適的標準為ASHRAE55系列標準和ISO7730系列標準。1919年，美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學會在匹斯堡人工環(huán)境實驗室首次對人體熱舒適性進行了實驗，研究空氣溫度、濕度和流速等對人體熱感覺和熱舒適的影響。1922年，該協(xié)會開始進行熱舒適標準的編寫，之后其內(nèi)容經(jīng)過了不斷調(diào)整和修改后形成了ASHRAE55系列標準，其最新版本為ASHRAE55-2010《Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy》。1984年國際標準化組織根據(jù)P O Fanger教授的研究成果，提出了ISO7730系列標準，ISO現(xiàn)行版本是ISO7730-2005《熱環(huán)境人類工效學——基于PMV-PPD計算確定的熱舒適及局部熱舒適判據(jù)的分析測定和解析》。

在我國，目前通用的國家標準是《民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評價標準》，即GB/T50785-2012。該標準是根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建標[2008]102號文件《2008年工程建設(shè)標準規(guī)范制訂、修訂計劃（第一批）》的要求，由主編單位重慶大學和中國建筑科學研究院會同國內(nèi)有關(guān)單位共同編制。在此之前，國內(nèi)通用的標準為GB/T5701《室內(nèi)熱環(huán)境》系列標準，其包括GB/T5701-1985《室內(nèi)空調(diào)至最適溫度》和GB/T5701-2008《室內(nèi)熱環(huán)境條件》兩個版本。此外，我國還對ISO7730-1994進行了等效采用，將其作為我國推薦標準GB/T18049-2000《中等熱環(huán)境PMV和PPD指數(shù)的測定及熱舒適條件的規(guī)定》。

3 國內(nèi)外通用室內(nèi)熱舒適評價標準的比較

3.1 評價指標、模型及方法的比較

ASHRAE55標準：該系列標準自面世以來一直及時吸納熱舒適研究的新成果，各版本有著不同程度的增補與修訂，其中評價指標的選取就有較大的改變。對于人工空調(diào)環(huán)境，ASHRAE標準從最初的版本到1967的版本中均采用有效溫度指標ET。有效溫度ET是一個將環(huán)境干球溫度、濕度、空氣流速對人體溫暖感或冷感的影響綜合成一個單一數(shù)值的任意指標，數(shù)值大小等于產(chǎn)生相同感覺的靜止飽和空氣溫度[6]。亦即，將某濕度、風速下的空氣環(huán)境與靜止、飽和空氣環(huán)境進行冷熱感覺比較，當其具有相同冷熱感覺時，靜止、飽和空氣環(huán)境的干球溫度即為對應(yīng)被比空氣環(huán)境的有效溫度值。其大小完全依賴評價者的主觀感覺確定。有效溫度ET的局限性在于低溫區(qū)濕度對熱感覺的影響被過高估計，而在高溫區(qū)該影響又被過低估計。之后，在ASHRAE55-74和ASHRAE的1977年版手冊基礎(chǔ)篇中新有效溫度ET*首次出現(xiàn)。新有效溫度ET*定義為：身著0.6clo標準服裝的受試者靜坐在流速為0.15m/s的某干球溫度、濕度組合下的空氣環(huán)境與靜坐在流速為0.15m/s、相對濕度為50%的某干球溫度環(huán)境下的冷熱感覺相比較，當具有相同冷熱感覺時，流速為0.15m/s、相對濕度為50%環(huán)境的空氣干球溫度，即為對應(yīng)實際環(huán)境的新有效溫度值[7]。兩個不同熱環(huán)境有著相同的ET*指標，那么，人體在這兩個熱環(huán)境中所產(chǎn)生的熱感覺在理論上應(yīng)該相同。該指標同時考慮了輻射、對流和蒸發(fā)三種因素的影響，因而受到了廣泛的采用。但其大小仍然是依賴評價者的主觀感覺確定。ASHRAE55-1981標準中關(guān)于風速的部分引用了操作溫度這個指標。操作溫度是綜合考慮了空氣溫度和平均輻射溫度對人體熱感覺的影響而得出的合成溫度[8]。其大小有明確的折算公式。ASHRAE55-2004標準中引用了PMV（Predicted Mean Votes預(yù)期平均投票）指標。PMV指標是Fanger教授基于人體熱平衡方程建立的量化指標，代表了對同一環(huán)境絕大多數(shù)人的冷熱感覺，因此可用PMV指標預(yù)測熱環(huán)境下人體的熱反應(yīng)[9]。并結(jié)合ASHRAE熱感覺7級標尺（如表1所示）明確了不同熱感覺等級對應(yīng)的PMV指標值，如表2所示。

表2 PMV熱感覺標尺Table2 PMV Thermal Sensation Scale

有了PMV指標，ASHRAE標準中環(huán)境熱感覺評價方法發(fā)生了根本變化。以往的評價方法是：根據(jù)實驗中受試者的感受，再參照ASHRAE熱感覺7級標尺進行主觀評分而得出舒適區(qū)，進而根據(jù)舒適區(qū)進行評價或設(shè)計，使室內(nèi)環(huán)境達到舒適區(qū)；而有了PMV指標，則是先根據(jù)現(xiàn)有環(huán)境參數(shù)及人體代謝參數(shù)計算確定PMV指標大小，再根據(jù)PMV指標大小和PPD指標范圍確定環(huán)境熱感覺等級，進而判斷現(xiàn)有環(huán)境是否達到舒適。ASHRAE55-2004標準還對局部不舒適情況提出了垂直溫差不滿意率PD、不同輻射位置時的不滿意率PD、冷暖地板不滿意率PD及與吹風相關(guān)的不滿意率PD等評價指標，并給出了線算查詢圖。ASHRAE55-2010標準中，在原有指標的基礎(chǔ)上增加了另一個指標——標準有效溫度指標SET*。標準有效溫度SET*是指：受試者身著任意熱阻服裝、身處任意流速、溫度、濕度環(huán)境中與身著標準熱阻（0.6clo）服裝、身處空氣干球溫度等于平均輻射溫度、相對濕度為50%的均勻靜風（空氣流速為0.15m/s）環(huán)境（該環(huán)境稱標準環(huán)境）中，具有相同平均皮膚溫度和皮膚濕潤度、產(chǎn)生相同熱損失時，該標準環(huán)境溫度即為被測環(huán)境的標準有效溫度[10]。其大小是根據(jù)評價者的人體熱損失計算確定的，應(yīng)用比較復(fù)雜。

而對于非空調(diào)采暖環(huán)境，ASHRAE55-2004中首次提出了人體熱適應(yīng)性模型，其采用的是操作溫度作為室內(nèi)熱環(huán)境指標，室外月平均溫度為室外氣候指標。

ISO7730標準：自1984年國際標準組織采用PMV-PPD熱舒適評價指標制定了ISO7730-1984標準以來，ISO7730系列標準已有ISO7730 1984、ISO7730 1994、ISO7730 2005三個版本，其理論基礎(chǔ)均為Fanger教授提出的PMV-PPD熱舒適模型，且評價指標并沒有太大變化。

Fanger教授提出的預(yù)計熱指標PMV是建立在熱平衡理論基礎(chǔ)之上的、考慮人體熱舒適感諸多相關(guān)因素最全面的評價指標，是目前通用最廣的室內(nèi)熱環(huán)境評價指標。PMV指標是指：人體處于接近熱中性熱平衡條件對應(yīng)的平均皮膚溫度、出汗率、輻射溫度下的人體散熱熱負荷，相對于熱中性熱平衡條件對應(yīng)的平均皮膚溫度、出汗率、輻射溫度下的人體散熱熱負荷的偏離值引起的偏離“熱中性”的冷熱感覺[11]?！盁嶂行浴睏l件下的熱平衡：是指具有舒適皮膚平均溫度、舒適排汗率、人體蓄熱率為0時各變量之間的熱平衡。接近熱中性條件下的熱平衡：是指具有接近舒適皮膚平均溫度、接近舒適排汗率、人體蓄熱率為0時各變量之間的熱平衡。

Fanger教授提出的預(yù)計熱指標PMV的前提條件、適應(yīng)范圍是：

（1）人體必須較長時間處于穩(wěn)態(tài)熱平衡、且蓄熱率S=0的狀態(tài)。

PMV指標是建立在人體和周圍環(huán)境進行穩(wěn)態(tài)傳熱基礎(chǔ)上的，僅適用于較長時間處于穩(wěn)態(tài)的熱環(huán)境、且人體具有穩(wěn)定的新陳代謝率的情況。而對于短時的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)熱環(huán)境的評價PMV指標不適用。

在人體體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作情況下，依靠體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能使人體始終處于熱平衡狀態(tài)，保證蓄熱率S=0，維持體溫正常。但是，S=0并不一定表示人體處于舒適狀態(tài)，因為影響熱平衡的各種因素之間可能有許多不同的組合，都可使S=0。如：當環(huán)境過冷時，通過皮膚毛細血管收縮、血流減少、皮膚溫度下降減少散熱量；當環(huán)境過熱或運動量較大時，通過皮膚血管擴張、血流增多、皮膚溫度升高、增加排汗量增加散熱量；人體均可依靠體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)達到熱平衡。這種熱平衡人體明顯處于不舒適狀態(tài)，這時的熱平衡稱為負荷熱平衡。換句話說，人們可能會遇到各種不同的熱平衡，但只有能使人體按正常比例散熱的正常熱平衡才是舒適的。處于熱舒適狀態(tài)的熱平衡稱為正常熱平衡。正常熱平衡的人體散熱比例大體上是：對流換熱約占總散熱量的25%～30%，輻射散熱約為45%～50%，呼吸和無感覺蒸發(fā)散熱約占25%～30%。

因此，僅滿足“較長時間處于穩(wěn)態(tài)熱平衡、且蓄熱率S=0”的條件還不能保證人體處于熱舒適狀態(tài)，還必須滿足其它條件。

（2）皮膚平均溫度應(yīng)接近與舒適相適應(yīng)的水平。

PMV指標中的“人體散熱熱負荷偏離值”的計算，是建立在皮膚表面平均溫度接近人體熱舒適水平下的皮膚表面平均溫度。若皮膚表面平均溫度偏離“熱中性”熱平衡條件下的皮膚表面平均溫度太多、皮膚毛細血管收縮或擴張較大時，人體可能進入“不舒適的”負荷熱平衡狀態(tài)；此時，PMV指標計算式將不再準確，從而影響最后PMV指標的準確評價。

（3）人體具有接近舒適的最佳排汗率，出汗引起的蒸發(fā)熱損失應(yīng)保持在一個較小的范圍。

PMV指標中的“人體散熱熱負荷偏離值”的計算，同樣是以皮膚接近熱舒適水平的正常熱平衡下的最佳排汗率為前提的。而對于因自身體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)引起的負荷熱平衡下的排汗率，或者說，若人體排汗率偏離“熱中性”熱平衡條件下的舒適排汗率太多時，PMV指標計算式將不再準確。

我國標準：1985年12月發(fā)布的GB/T5701-85《室內(nèi)熱環(huán)境條件》標準，只明確了人們在室內(nèi)空調(diào)環(huán)境感覺不冷不熱的適宜溫度指標，并明確了室內(nèi)風速、勞動強度、穿著等條件的最大可接受范圍[12]。并在1987年12月發(fā)布的GBJ19-87《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》標準的2.1.1～2.1.6條中得到體現(xiàn)。

2000年4月發(fā)布的GB/T18049-2000《中等熱環(huán)境PMV和PPD指數(shù)的測定及熱舒適條件的規(guī)定》標準，基本上等效采用了ISO7730-1994《中等熱環(huán)境PMV 和PPD指數(shù)的測定及熱舒適條件的規(guī)定（Moderate Thermal Environments—Determination of the PMV and PPD Indices and Specification of the Conditions for Thermal Comfort）》標準，標準中規(guī)定采用“預(yù)計平均熱感覺指數(shù)PMV”指標評價中等熱環(huán)境的熱舒適等級，PMV確定方法分計算法和查表法，并推薦了以坐姿從事輕度活動的供熱、空調(diào)環(huán)境的熱舒適作業(yè)溫度、濕度區(qū)間。并在2003年11月發(fā)布的GB50019-2003《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》標準中得到體現(xiàn)。其中，在3.1.4條中規(guī)定了“采暖與空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)的熱舒適性應(yīng)按照《中等熱環(huán)境PMV和PPD指數(shù)的測定及熱舒適條件的規(guī)定》（GB/T18049-2000）采用預(yù)計的平均熱感覺指數(shù)（PMV）和預(yù)計不滿意者的百分數(shù)（PPD）評價，其值宜為：-1≤PMV≤+1；PPD≤27%”[13]。

2008年7月發(fā)布的GB/T5701-2008《室內(nèi)熱環(huán)境條件》標準，則是參考采用了美國ASHRAE55-2004《室內(nèi)熱環(huán)境條件》制定的（非等效采用），并取代GB/T5701-85《室內(nèi)空調(diào)至最適溫度》標準。該標準還引用GB/T18048《熱環(huán)境人類工效學》、GB/T18049-2000《中等熱環(huán)境PMV和PPD指數(shù)的測定及熱舒適條件的規(guī)定》、ISO 7726《熱環(huán)境人類工效學》標準的條款。該標準采用預(yù)計的平均熱感覺指數(shù)（PMV）和預(yù)計不滿意者的百分數(shù)（PPD）指標進行評價，規(guī)定了“可接受熱環(huán)境”舒適區(qū)間的確定方法，一種是用于典型室內(nèi)環(huán)境的簡化圖示法，一種是基于熱平衡的通用室內(nèi)應(yīng)用場合的計算機模型法[14]。兩種方法都是采用GB/T18049-2000標準中提供的PMV-PPD計算程序得來的。該標準主要針對靜坐或接近靜坐活動的辦公室環(huán)境，也可用于確定中等體力活動條件下的熱環(huán)境。

2012年5月發(fā)布的GB/T50785-2012《民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評價標準》，將民用建筑的舒適性評價方法分為兩大類分別進行評價。一類是針對使用采暖、空調(diào)等人工冷熱源進行熱濕環(huán)境調(diào)節(jié)的房間或區(qū)域進行評價，稱之為“人工冷熱源熱濕環(huán)境”評價。另一類是針對未使用人工冷熱源，只通過自然調(diào)節(jié)或機械通風進行熱濕環(huán)境調(diào)節(jié)的房間或區(qū)域的進行評價，稱之為“非人工冷熱源熱濕環(huán)境”評價。標準將建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境細分為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級三個等級，分別對應(yīng)90%以上人群滿意的環(huán)境，75%～90%人群滿意的環(huán)境，75%以下人群滿意的環(huán)境。設(shè)計可采用的評價方法有計算法和圖示法；當不具備使用計算法或圖示法時，可采用大樣本問卷調(diào)查法[15]。采用的評價指標：人工冷熱源環(huán)境包括預(yù)計平均熱感覺指數(shù)PMV、預(yù)計不滿意者的百分數(shù)PPD；局部評價指標包括冷吹風感引起的局部不滿意率LPD1、垂直空氣溫差引起的局部不滿意率LPD2和地板表面溫度引起的局部不滿意率LPD3；非人工冷熱源環(huán)境，采用預(yù)計適應(yīng)性平均熱感覺指標APMV，該指標來源于適應(yīng)性平均熱感覺指標APMV模型，該模型適于實際建筑熱濕環(huán)境評價，其合理模擬了熱濕環(huán)境的刺激所引起人體適應(yīng)性調(diào)節(jié)包括生理、心理和行為等形成的負反饋。

通過比較可以發(fā)現(xiàn)，ISO 7730-2005、ASHRAE 55-2010與GB/T 50785-2012所依據(jù)的理論基礎(chǔ)相同，均為Fanger人體熱舒適理論。首先，三者的評價指標和方法有很多重合：（1）均包含整體熱舒適評價指標和局部熱不舒適各評價指標，現(xiàn)在的最新版本中都采用了預(yù)計平均熱感覺指數(shù)PMV、預(yù)計不滿意者的百分數(shù)PPD等指標，且PMV的確定方法均包括計算法；且局部熱不舒適評價指標中的子項有所重合，即為：吹風感、垂直溫差、熱/冷地板。（2）三者均對這些評價指標取值范圍進行了規(guī)定。（3）并沒有讓受試人員直接進行熱舒適的投票測試，這也使得一些人對PMV 熱舒適模型的公式提出了疑問。但三者也有不同之處：（1）對于整體熱舒適指標，ASHRAE55-2004之前使用的指標多為實驗性指標，如新的有效溫度ET*、標準有效溫度指標SET*等，直到ASHRAE55-2004才采用了計算指標預(yù)計平均熱感覺指數(shù)PMV、預(yù)計不滿意者的百分數(shù)PPD等，ISO7730系列指標則是一開始就采用了計算指標，而GB/T50785-2012基本等效于ISO7730-2005。（2）ASHRAE55-2010和ISO7730-2005的局部熱不舒適指標包含熱/冷地板和輻射不對稱溫度，而GB/T50785-2012沒有。（3）ASHRAE55-2004僅給出了各局部熱不舒適評價指標線算查詢圖，而ISO 7730給出了準確的計算公式。

對于非空調(diào)環(huán)境，這三種標準的評價內(nèi)容有較大不同，對于非空調(diào)采暖環(huán)境，ASHRAE55標準采用操作溫度作為室內(nèi)熱環(huán)境指標，室外月平均溫度為室外氣候指標，引入了人體適應(yīng)性模型。ISO7730-2005增加了適應(yīng)性的內(nèi)容，對服裝熱阻、其他適應(yīng)形式對熱舒適的影響及適用范圍進行了說明[16]，并規(guī)定自然通風建筑、熱帶氣候區(qū)或氣候炎熱季節(jié)的建筑中人們主要通過開關(guān)窗戶控制熱環(huán)境時，允許將可接受熱環(huán)境范圍適當擴展，但是沒有給出定量規(guī)定，沒有提出準確的指標和模型對自然通風的建筑進行評價[17]。GB/T50785-2012在非人工冷熱源熱濕環(huán)境評價中用到了預(yù)計適應(yīng)性平均熱感覺指標APMV，該指標為重慶大學課題組應(yīng)用自動控制原理，在穩(wěn)態(tài)熱平衡的PMV-PPD模型基礎(chǔ)上提出了用于實際建筑熱濕環(huán)境評價的適應(yīng)性平均熱感覺指標（APMV）模型，并給出了APMV的準確計算公式[18]。

3.2 國內(nèi)外評價標準熱舒適區(qū)的比較

在最新的ASHRAE55-2010標準中，室內(nèi)舒適區(qū)范圍有兩種方法確定，一種為實驗方法，實驗確定的舒適區(qū)為：夏季，溫度22.5-27℃，相對濕度25-65%；冬季，溫度20-24.5℃，相對濕度20-70%。另一種方法是計算法，即通過計算PMV值，保證PMV在±0.5范圍之內(nèi)，且無濕度限度規(guī)定，即熱舒適區(qū)中相對濕度可低至0%，也可高達100%[10]。

ASHRAE55-2010標準中還規(guī)定了不同季節(jié)熱舒適區(qū)中風速的范圍：冬季為避免冷吹風感的產(chǎn)生風速不應(yīng)超過0.15m/s，夏季則不應(yīng)超過0.25m/s。但是，若夏季室內(nèi)操作溫度超過26℃（50%RH， 0.5clo），平均風速則可相應(yīng)提高，操作溫度每升高1℃，平均風速可升高0.275m/s，舒適操作溫度可升至28℃，風速對舒適溫度的補償最高為3℃，平均風速最高0.8m/s。若室內(nèi)風速大于0.2m/s，則可對室內(nèi)舒適區(qū)進行補償，并在原標準的基礎(chǔ)上增加了風速對室內(nèi)舒適溫度的補償方法——SET法，即通過計算SET來評價風速對舒適溫度的補償。而對于局部熱不舒適情況也有相應(yīng)的表示，如表3、表4、表5所示[10]。

表3 局部熱不舒適率Table3 Percentage Dissatisfied (PD) Due to Local Discomfort from Draft or Other Sources

表4 可接受不對稱性熱輻射溫度Table4 Allowable Radiant Temperature Asymmetry

表5 頭部與腳踝之間可接受豎直溫差Table5 Allowable Vertical Air Temperature Difference Between Head and Ankles

ISO7730-2005對PMV-PPD指標的推薦值在-0.5～+0.5之間，相當于人群中允許有10%的人感覺不滿意。其舒適區(qū)為：夏季：操作溫度在23～26℃之間（24.5±1.5℃），相對濕度應(yīng)該介于30%～70%，平均風速v≤0.25m/s；冬季：操作溫度在20～24℃之間（22±2.0℃）；相對濕度應(yīng)該介于30%～70%，平均風速v≤0.15m/s。ISO7730-1994標準中給出了標準服裝（夏季0.5clo，冬季1.0clo）和活動量（人員代謝率≤1.2met）情況下的室內(nèi)熱環(huán)境等級，見表6。ISO ISO7730-2005在ISO7730-1994規(guī)定的冷吹風感基礎(chǔ)上，增加了對其他3種局部熱不舒適情況即豎直空氣溫度差、冷暖地板、輻射溫度不對稱性的規(guī)定，得出的環(huán)境等級如表7所示[16]。

表6 ISO7730-2005 規(guī)定的熱環(huán)境等級劃分標準Table6 ISO7730-2005 Categories of Thermal Environment

表7 ISO 7730-2005 中熱環(huán)境局部熱不舒適率等級規(guī)定Table7 ISO7730-2005 Categories of Percentage Dissatisfied (PD) Due to Local Discomfort

GB/T 50785-2012《民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評價標準》并提出了一個適用于我國空調(diào)環(huán)境（人工冷熱源環(huán)境）的評價方法和等級劃分，其中存在人工冷源的情況下建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境的等級的劃分如表8，表9所示。標準中也允許偏熱環(huán)境下風速對溫度的補償，對風速上限以及風速對溫度補償方法直接采用了ASHRAE55-2010中的規(guī)定。但該標準并未在舒適限度內(nèi)提出可以為大多數(shù)人所接受的屬濕熱環(huán)境，而GB/T18049-2000《中等熱環(huán)境PMV和PPD指數(shù)的測定及熱舒適條件的規(guī)定》標準有所推薦。在冬季從事輕的主要是坐姿的活動（有供熱），服裝熱阻為冬季1.0clo的條件下，作業(yè)溫度應(yīng)在20℃和24℃之間（22±2℃℃），相對濕度在30%至70%之間；在夏季條件下從事輕的主要是坐姿的活動（有空調(diào)）的條件下，作業(yè)溫度應(yīng)在23℃和26℃之間（24.5±1.5℃℃），相對濕度在30%至70%之間，與ISO7730-2005完全重合[15]。

表8 室內(nèi)熱濕環(huán)境整體評價等級指標Table8 The Overall Evaluation Index of Thermal Environment

表9 室內(nèi)熱濕環(huán)境局部評價指標Table9 The Local Evaluation Index of Thermal Environment

ASHRAE55-2010中熱舒適區(qū)分為實驗得出和計算得出的，對于實驗得出的熱舒適區(qū)，有一個準確的范圍，直觀容易直接使用，但該舒適區(qū)是以歐美實驗人員參與實驗得出的，研究者對于是否適用于全世界所有人還有所懷疑；而其計算出的各評熱舒適價指標較為寬泛，PMV可接受范圍為-0.5～+0.5之間；而ISO7730和GB/T50785-2012又對于評價指標的范圍做了進一步的細化，其中ISO7730將熱環(huán)境分為A、B和C三種等級，各等級分別給出了PMV的范圍，而GB/T50785-2012則將熱環(huán)境分為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級。同時ISO7730和GB/T 50785-2012也對局部熱不舒適做出了不同等級的分類，不同等級對應(yīng)不同取值范圍的熱環(huán)境參數(shù)。但兩者不同的是，相比于ISO 7730的熱舒適范圍，GB/T 50785-2012中的熱舒適范圍更寬。我國標準的熱舒適區(qū)更寬，適用條件也較為寬松，這是由于人種及分布地區(qū)的不同，人體的熱適應(yīng)性也有所不同？還是由于在我國現(xiàn)行經(jīng)濟條件下，人員的熱舒適與建筑能耗協(xié)調(diào)的結(jié)果。

3.3 國內(nèi)外評價標準適用條件的比較

大量研究表明：在空調(diào)建筑中，PMV熱舒適模型的預(yù)測結(jié)果較為準確，而在非空調(diào)環(huán)境的建筑中存在一定的偏差[19]，所以室內(nèi)環(huán)境熱舒適評價標準的適用條件也很重要。ASHRAE55-2004之前熱舒適評價標準的適用條件為：以坐著為主的輕體力活動，新陳代謝率M≤1.2met，規(guī)定服裝熱阻為：冬季為0.9clo，夏季為0.5clo[9]。ASHRAE55-2004及以后的舒適標準的適用條件有了一些改動，其適用于以坐著為主的輕體力活動，新陳代謝率M≤1.2met，規(guī)定服裝熱阻為：冬季為1.0clo，夏季為0.5clo[10]。

ISO7730-2005標準中，基于PMV-PPD評價指標給出了適用的標準條件，即適用于主要活動為坐姿的輕體力活動，即新陳代謝率在1.2met，典型季節(jié)服裝的熱阻為：冬季1.0clo，夏季0.5clo[16]。

GB/T 50785-2012《民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評價標準》的評價條件如表10所示[15]。

表10 《民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評價標準》的評價條件Table10 GB/T 50785-2012 Evaluating Conditions

這三種標準均考慮了服裝的熱阻，不同的是ASHRAE55和ISO7730系列標準的服裝熱阻為定值，GB/T 50785-2012則為一個范圍。另外，ASHRAE55和ISO7730系列標準的適用條件均考慮了人的代謝率，即從事輕體力活動時適用；而GB/T 50785-2012則更偏重于環(huán)境條件，考慮了空氣流速的影響。這些評價條件的不同使得GB/T 50785-2012標準的評價范圍較ASHRAE55和ISO7730系列標準更廣泛。但對于現(xiàn)如今工作環(huán)境的多樣性，人員體力活動不同的代謝率，現(xiàn)有的評價標準適用范圍還是較小，如何拓寬評價標準的使用條件也是以后研究的方向之一。大量研究都表明PMV熱舒適模型在空調(diào)建筑中的預(yù)測較為準確,而在自然通風建筑中存在偏差。

4 結(jié)論

（1）熱舒適應(yīng)是一種生理、心理綜合感覺，是人對環(huán)境因素與自身因素耦合作用的綜合反應(yīng)。但由于人的多樣性和其主觀反應(yīng)、自身調(diào)節(jié)的差異性，使得對環(huán)境舒適性的認可度變得復(fù)雜起來，某一特定環(huán)境保證每個人都舒適、滿意是不可能的，但盡可能保證大多數(shù)人舒適、滿意是有可能的。

（2）分析國內(nèi)外通用室內(nèi)環(huán)境熱舒適評價標準中的指標、模型可以看出，現(xiàn)階段熱舒適的理論基礎(chǔ)為Fanger人體熱舒適理論，該理論把人體看做是外界熱刺激的被動接受者，這是現(xiàn)如今評價標準共有的的局限性。

（3）而在非空調(diào)環(huán)境中，評價標準中人體適應(yīng)性內(nèi)容有所增多，但較為針對自然通風建筑的熱環(huán)境評價還有待提高。注重實際環(huán)境下人體熱感覺及人體適應(yīng)性對環(huán)境熱舒適的影響等研究逐漸成為熱舒適領(lǐng)域新的研究趨勢。

（4）我國標準的熱舒適區(qū)更寬，適用條件也較為寬松，這也反映出現(xiàn)如今單純靠暖通空調(diào)實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)熱中性舒適環(huán)境的情況并不可取，創(chuàng)建低能耗、動態(tài)舒適的建筑室內(nèi)熱舒適環(huán)境才是評價后要實現(xiàn)的目標。

[1] ANSI/ASHRAE55-1974. ASHRAE standard: thermal environmental conditions for human occupancy[S]. Atlanta(USA): American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers Inc, 1974.

[2] ISO 7730-1984. Moderate thermal environments—determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort[S]. Geneva, International Organization for Standardization, 1984.

[3] 趙榮義.關(guān)于“熱舒適”的討論[J].暖通空調(diào),2000, 30(3):25-26.

[4] 胡欽華,丁秀娟,李奎山.關(guān)于熱感覺和熱舒適與熱適應(yīng)性的討論[J].山西建筑,2007,33(29):1-2.

[5] Fanger P O. Thermal comfort-analysis and application in environment engineering[M]. Copenhagen: Danish Technology Press, 1970.

[6] ANSI/ASHRAE 55-1974. ASHRAE standard: thermal environmental conditions for human occupancy[S]. Atlanta(USA): American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers Inc., 1974.

[7] ASHRAE Handbook Foundamental.1974.

[8] ANSI/ASHRAE55-1981. ASHRAE standard: thermal environmental conditions for human occupancy[S]. Atlanta(USA): American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers Inc., 1981.

[9] ASHRAE,ANSI/ASHRAE55-2004. ASHRAE standard: thermal environmental conditions for human occupancy[S]. Atlanta (USA): American Society of Heating, Refrigerating and Air conditioning Engineers Inc.; 2004.

[10] ASHRAE, ANSI/ASHRAE Standard 55-2010: Thermal Environment Conditions for Human Occupancy [S]. Atlanta, GA, American Society of Heating, Ventilating and Air-Conditioning Engineers, Inc., 2011.

[11] ISO7730-1994: Moderate thermal environments—determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort [S]. Geneva, Switzerland, 1994.

[12] GB/T5701-1985,室內(nèi)熱環(huán)境條件[S].北京:中國標準出版社,1985.

[13] GB/T18049-2000,中等熱環(huán)境PMV和PPD指數(shù)的測定及熱舒適條件的規(guī)定[S].北京:中國標準出版社,2000.

[14] GB/T5701-2008,民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評價標準[S].北京:中國標準出版社,2008.

[15] GB/T50785-2012,民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評價標準[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[16] ISO7730-2005: Ergonomics of the thermal environment—Analytical determination and Interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort Criteria[S]. Geneva, International organization for Standardization, 2005.

[17] 景勝藍,李百戰(zhàn).基于熱感覺指標確定熱舒適判據(jù)的一項國際標準簡介[J].暖通空調(diào),2010,40(8):110-113.

[18] 李百戰(zhàn),景勝藍.國家標準《民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評價標準》介紹[J].暖通空調(diào),2013,43(3):1-6.

[19] 王海英,胡松濤.對PMV熱舒適模型適用性的分析[J].建筑科學,2009,25(6):109-114.

Analyzing and Comparison of General Indoor Environmental Thermal Comfort Evaluation Standards Between Domestic and Overseas

Li Yijie1Liu Heqing1,2Liu Tianyu1Gao Liying1
( 1.School of Mining and Safety Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan, 411201; 2.Hunan Provincial Key Lab. of Safe Mining Techniques of Coal Mines, Hunan University of Sci. and Tech., Xiangtan, 411201 )

Introduces the domestic and overseas general indoor environmental thermal comfort evaluation standards, the international standard ISO7730, American standard ANSI/ASHRAE 55and China's national standard GB/T50785-2012. From the evaluation index, model and methods, thermal comfort zone and applicable conditions three aspects to analyze them, and compared development and change of their similarities and mutual differences, draw the development trend and limits of the evaluation standards, has important significance of researching building indoor thermal comfort environment and improving evaluation standard in China.

hermal comfort; evaluation standards; the evaluation index; model and methods; thermal comfort zone; applicable conditions

TU83

A

1671-6612（2017）01-014-09

國家自然科學基金（編號：51474105，51134005）

李伊潔（1991-），女，碩士研究生，E-mail：lyj216776@163.com

劉何清（1964-），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail：hqliu8222638@163.com

2015-10-14