陳 勰，熊 宸，程 楠，李依然，剛文杰(華中科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，湖北武漢430074)

1 概述

作為學(xué)習(xí)的主要場(chǎng)所，高校教室的熱環(huán)境對(duì)學(xué)生的熱舒適感及學(xué)習(xí)效率影響較大。然而，在同一環(huán)境下，因年齡、性別、生活習(xí)慣等差異，用戶熱舒適感覺(jué)并不相同。了解用戶個(gè)性化特征與建筑熱環(huán)境的相關(guān)性，有助于針對(duì)用戶特征營(yíng)造舒適環(huán)境，改進(jìn)建筑熱環(huán)境的設(shè)計(jì)，為用戶提供更加適宜的環(huán)境，從而提熱舒適感和學(xué)習(xí)效率。

劉魁星等人[1]研究發(fā)現(xiàn)，用戶冬季的中性溫度(Neutral Temperature)低于秋季，曹彬[2]的研究表明，夏季的中性溫度最高。曹宏芳等人[3]研究發(fā)現(xiàn)，夏季女性相對(duì)于男性更傾向于溫暖的環(huán)境。Jin等人[4]研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)渡期女性的中性溫度比男性高。Lan等人[5]研究發(fā)現(xiàn)女性的皮膚溫度比男性低，同時(shí)女性對(duì)較冷的環(huán)境更為敏感。Dear等人[6]研究發(fā)現(xiàn)，兒童的中性溫度比成年人低。除了性別外，用戶的體重也影響其熱舒適感。Rupp等人[7]研究發(fā)現(xiàn)，超重人群更容易產(chǎn)生由溫暖引起的不適。Thapa[8]研究發(fā)現(xiàn)，體重較輕的受試者偏好較高的中性溫度。

由以上分析可知，現(xiàn)有研究多關(guān)注用戶個(gè)性化特征(性別、體型)與溫度的關(guān)系，然而對(duì)于用戶個(gè)性化特征與室內(nèi)空氣相對(duì)濕度、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的相關(guān)性研究較少。本文采用實(shí)測(cè)與調(diào)研方法，以某高校教學(xué)樓為測(cè)試地點(diǎn)，在供冷期調(diào)查受訪者(高校學(xué)生)對(duì)教室熱環(huán)境滿意度(及不滿意原因)、學(xué)習(xí)效率評(píng)價(jià)(及影響因素)，分析用戶個(gè)性化特征對(duì)受訪者熱舒適感的影響。

2 研究?jī)?nèi)容和方法

2.1 研究?jī)?nèi)容

監(jiān)測(cè)教室內(nèi)環(huán)境參數(shù)(溫度、相對(duì)濕度、二氧化碳體積分?jǐn)?shù))，并對(duì)教室內(nèi)學(xué)生發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷，收集不同性別和體型受訪者對(duì)熱舒適感的評(píng)價(jià)，分析用戶個(gè)性化差異與溫度、相對(duì)濕度、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。

本文采用身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)表征用戶的體型，身體質(zhì)量指數(shù)IBMI的計(jì)算式為：

式中IBMI——身體質(zhì)量指數(shù)

m——體質(zhì)量，kg

h——身高，m

2.2 測(cè)試地點(diǎn)與時(shí)間

測(cè)試地點(diǎn)位于武漢某高校東九、東十二教學(xué)樓，測(cè)試時(shí)間為2019年9月，進(jìn)行測(cè)試的典型教室見(jiàn)圖1。兩座教學(xué)樓均安裝分體式空調(diào)裝置(嵌入式空調(diào)器、立式空調(diào)器)，測(cè)試教室的空調(diào)裝置開(kāi)啟，受訪者均處于靜坐狀態(tài)。女性著裝為短袖T恤、短褲或裙子，男性著裝為短袖T恤、短褲或長(zhǎng)褲。

圖1 進(jìn)行測(cè)試的典型教室

2.3 測(cè)試方法

實(shí)測(cè)與調(diào)研期間，隨機(jī)抽取上課、自習(xí)教室，使用手持式二氧化碳監(jiān)測(cè)儀對(duì)教室內(nèi)的溫度、相對(duì)濕度、二氧化碳體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行測(cè)量。手持式二氧化碳監(jiān)測(cè)儀性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 手持式二氧化碳監(jiān)測(cè)儀性能參數(shù)

在向受訪者發(fā)放紙質(zhì)調(diào)查問(wèn)卷的同時(shí)，監(jiān)測(cè)記錄教室內(nèi)環(huán)境參數(shù)，但受訪者并不知道當(dāng)前室內(nèi)環(huán)境參數(shù)。調(diào)查問(wèn)卷的主要內(nèi)容：個(gè)性化特征參數(shù)：性別、年齡、身高、體質(zhì)量等。受訪者對(duì)教室環(huán)境滿意度及不滿意原因、熱感覺(jué)、濕感覺(jué)、憋悶感覺(jué)。受訪者對(duì)學(xué)習(xí)效率評(píng)價(jià)以及影響因素。

收集到672份問(wèn)卷，為確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免人體熱活動(dòng)產(chǎn)生的影響，剔除了在教室停留時(shí)間短于30 min受訪者的問(wèn)卷，最終得到638份有效問(wèn)卷，其中男性問(wèn)卷448份，女性問(wèn)卷190份。

3 結(jié)果與分析

實(shí)測(cè)與調(diào)研期間，教室內(nèi)溫度在24～30 ℃，相對(duì)濕度在70%以下，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)范圍為300×10-6～1 600×10-6。

3.1 主觀評(píng)價(jià)

① 教室環(huán)境滿意度及不滿意原因

受訪者對(duì)教室環(huán)境滿意度及不滿意原因分別見(jiàn)表2、3。由表2可知，受訪者對(duì)教室環(huán)境滿意度為比較滿意的最多，占總?cè)藬?shù)的42.79%。認(rèn)為一般的次之，占總?cè)藬?shù)的37.62%。由調(diào)查結(jié)果可知，教室環(huán)境可滿足大部分受訪者的需求。由表3可知，在回答該問(wèn)題的受訪者中，對(duì)教室環(huán)境不滿足的原因主要集中在空氣清新程度、房間布局及人員密度，對(duì)室內(nèi)溫度、相對(duì)濕度、照明情況不滿意的人數(shù)有限。

表2 受訪者對(duì)教室環(huán)境總體滿意度

表3 受訪者對(duì)教室環(huán)境的不滿意原因

調(diào)研期間為供冷期，大部分情況下，教室內(nèi)空調(diào)開(kāi)放窗戶關(guān)閉，開(kāi)窗通風(fēng)情況較少，且個(gè)別情況下教室內(nèi)會(huì)因個(gè)別人員使用香水、飲食等導(dǎo)致室內(nèi)產(chǎn)生異味，影響空氣清新程度。對(duì)于房間布局和人員密度，調(diào)研結(jié)果表明，受訪者更傾向于挑選左右無(wú)人，甚至是四周沒(méi)人的座位。當(dāng)自習(xí)教室不足，由于人員密度變大導(dǎo)致的不滿意人數(shù)出現(xiàn)增多。部分受訪者所在教室的空調(diào)裝置為嵌入式空調(diào)器，送風(fēng)口在上方，易出現(xiàn)送風(fēng)口附近的人員因吹風(fēng)感出現(xiàn)不舒適的情況。

② 學(xué)習(xí)效率評(píng)價(jià)及影響因素

受訪者對(duì)學(xué)習(xí)效率評(píng)價(jià)以及影響因素分別見(jiàn)表4、5。由表4可知，表示學(xué)習(xí)效率一般的受訪者占絕大多數(shù)，其次是比較滿意。由表5可知，在回答該問(wèn)題的受訪者中，表示學(xué)習(xí)效率低的影響因素主要集中在前一晚熬夜、精神狀況不好，而反映由于教室內(nèi)熱濕環(huán)境不佳的人數(shù)僅為55人。在選擇具體原因的受訪者外，還有76名受訪者選擇了“以上均不是”的選項(xiàng)，經(jīng)進(jìn)一步溝通了解到，主要是受手機(jī)、計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備影響導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率下降。因此，教室環(huán)境能保證絕大多數(shù)受訪者的學(xué)習(xí)效率。

表4 受訪者對(duì)學(xué)習(xí)效率的評(píng)價(jià)

表5 學(xué)習(xí)效率低的影響因素

3.2 個(gè)性化特征的影響

① 性別

熱感覺(jué)采用7級(jí)指標(biāo)：很冷、冷、有點(diǎn)冷、中性、有點(diǎn)熱、熱、很熱。將受訪者的投票按照當(dāng)時(shí)室內(nèi)溫度、性別進(jìn)行歸類(lèi)。發(fā)現(xiàn)室內(nèi)溫度在26～28 ℃時(shí)，大多數(shù)男女受訪者的熱感覺(jué)為中性。在24～26 ℃時(shí)，大多數(shù)男女受訪者的熱感覺(jué)為有點(diǎn)冷。在28～30 ℃時(shí)，大多數(shù)男女受訪者的熱感覺(jué)為有點(diǎn)熱?？傮w上，女性的中性溫度高于男性。

濕感覺(jué)采用5級(jí)指標(biāo)：很潮濕、潮濕、適中、干燥、很干燥。將受訪者的投票按照當(dāng)時(shí)室內(nèi)相對(duì)濕度、性別進(jìn)行歸類(lèi)。發(fā)現(xiàn)相對(duì)濕度在50%～60%時(shí)，大多數(shù)男女受訪者的濕感覺(jué)為適中?？傮w上，相同相對(duì)濕度條件下，女性比男性覺(jué)得更加干燥。

憋悶感覺(jué)采用5級(jí)指標(biāo)：不憋悶、有點(diǎn)憋悶、比較憋悶、很憋悶、非常憋悶。將受訪者的投票按照當(dāng)時(shí)室內(nèi)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)、性別進(jìn)行歸類(lèi)。由投票結(jié)果可知，受訪者的憋悶感覺(jué)主要集中在有點(diǎn)憋悶、比較憋悶，而且在二氧化碳體積分?jǐn)?shù)分布范圍內(nèi)(300×10-6～1 600×10-6)，均有受訪者表示有點(diǎn)憋悶、比較憋悶。即使教室內(nèi)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)低于1 000×10-6，受訪者仍表示有點(diǎn)憋悶。而當(dāng)教室內(nèi)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)高于1 500×10-6時(shí)，表示有點(diǎn)憋悶、比較憋悶的受訪者數(shù)量也沒(méi)有明顯增加。因此，憋悶感覺(jué)與二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系并不十分緊密。在教室二氧化碳體積分?jǐn)?shù)相同時(shí)，女性受訪者的憋悶感覺(jué)要高于男性受訪者，說(shuō)明女性更容易感到憋悶。

② 體型

我們將受訪者的體型根據(jù)身體質(zhì)量指數(shù)分為3類(lèi)：將小于18.5視為偏瘦體型，18.5～23.9視為正常體型，大于23.9視為偏胖體型。

由調(diào)研結(jié)果可知，偏胖人群的中性溫度在26.4 ℃左右，正常和偏瘦人群的中性溫度在27.2 ℃左右，說(shuō)明供冷期偏胖人群的中性溫度比正常和偏瘦人群低。由調(diào)研結(jié)果可知，偏胖人群對(duì)相對(duì)濕度的感知比較敏感，正常和偏瘦人群則不太敏感。當(dāng)教室內(nèi)相對(duì)濕度在40%～60%時(shí)，偏胖人群的濕感覺(jué)適中。教室內(nèi)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)相同時(shí)，3種體型人群的憋悶感覺(jué)并沒(méi)有明顯的差異，而且并未隨著教室內(nèi)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)上升而感到明顯不適。

4 結(jié)論

① 教室環(huán)境滿意度及不滿意原因：教室環(huán)境可滿足大部分受訪者的需求。對(duì)教室環(huán)境不滿意的原因主要集中在空氣清新程度、房間布局及人員密度，對(duì)室內(nèi)溫度、相對(duì)濕度、照明情況不滿意的人數(shù)有限。

② 學(xué)習(xí)效率評(píng)價(jià)及影響因素：教室環(huán)境能保證絕大多數(shù)受訪者的學(xué)習(xí)效率，學(xué)習(xí)效率低的影響因素主要集中在前一晚熬夜、精神狀況不好。

③ 性別的影響：女性的中性溫度高于男性。相對(duì)濕度在50%～60%時(shí)，大多數(shù)男女受訪者的濕感覺(jué)為適中。相同相對(duì)濕度條件下，女性比男性覺(jué)得更加干燥。憋悶感覺(jué)與二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系并不十分緊密，在教室二氧化碳體積分?jǐn)?shù)相同時(shí)，女性受訪者的憋悶感覺(jué)要高于男性受訪者，說(shuō)明女性更容易感到憋悶。

④ 體型的影響：供冷期偏胖人群的中性溫度比正常和偏瘦人群低。偏胖人群對(duì)相對(duì)濕度的感知比較敏感，正常和偏瘦人群則不太敏感。當(dāng)教室內(nèi)相對(duì)濕度在40%～60%時(shí)，偏胖人群的濕感覺(jué)適中。教室內(nèi)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)相同時(shí)，3種體型人群的憋悶感覺(jué)并沒(méi)有明顯的差異，而且并未隨著教室內(nèi)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)上升而感到明顯不適。