孫昀燦,韓繼紅,季 亮,張 穎(上海市建筑科學(xué)研究院有限公司, 上海 201108)
建筑行業(yè)發(fā)展到今天,建筑的目的已經(jīng)從傳統(tǒng)的建造變成了對更好居住環(huán)境的構(gòu)建。與此同時,“健康舒適”也成為綠色建筑和健康建筑的關(guān)注重點。人員作為建筑的使用者,一天的絕大部分時間都在室內(nèi)度過[1]。室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的舒適性和健康性會影響人員在室內(nèi)的滿意度及工作表現(xiàn)。影響人員在室內(nèi)滿意度的因素有很多,包括熱環(huán)境、IAQ(Indoor Air Quality 室內(nèi)空氣品質(zhì))、聲環(huán)境質(zhì)量與光環(huán)境[2]。伴隨著 BIM(建筑信息模型)技術(shù)的成熟,BEM(Building Energy Modeling 建筑能耗模擬)在建筑業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)開始響應(yīng)全球?qū)?jié)能和可持續(xù)發(fā)展的呼吁。研究表明,視野、私密性、裝修風(fēng)格等因素會影響人員在室內(nèi)的工作效率[3]。因此在進(jìn)行人員滿意度考慮時,不僅要考慮傳統(tǒng)的影響因子,還要加入空間和其他方面的因素,擴大人員滿意度影響因子考察范圍。
外國學(xué)者自 20 世紀(jì) 70 年代起就對建筑室內(nèi)環(huán)境熱舒適展開研究。P.O.Fanger 教授通過大量氣候室實驗研究,經(jīng)過一系列理論分析,提出了能夠預(yù)測熱舒適的 PMV 指標(biāo)(Predicted Mean Vote 預(yù)測平均投票數(shù))。Fanger 將指標(biāo)內(nèi)的變量分為兩大類,分別是物理變量(空氣溫度、空氣流速、環(huán)境表面平均輻射溫度、相對濕度)和人為變量(衣服熱阻、人體活動量)。該指標(biāo)可以表征相同環(huán)境下絕大多數(shù)人的熱感覺[4]。但不同人的生理條件有差異,該指標(biāo)并不一定能代表所有人的感覺[5]。因此 Fanger 又提出了一個與之相關(guān)的指數(shù) Predicted Percentage Dissatisfied(PPD) 來表示人們對熱環(huán)境的不滿意程度[4]。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO在 Fanger 的研究基礎(chǔ)上制定了有關(guān)建筑熱濕環(huán)境領(lǐng)域的ISO 7730—2005[6]標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)給出了 PMV-PPD 指標(biāo)的計算方法與具體分級。美國制冷與空調(diào)協(xié)會制定的建筑熱環(huán)境與人員舒適性的標(biāo)準(zhǔn) ASHRAE55—2013(Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy)[7]在考慮上述 6 個變量的基礎(chǔ)上,給出了空調(diào)環(huán)境下的舒適區(qū)間以及自然通風(fēng)條件下的適應(yīng)性模型。
20 世紀(jì) 90 年代開始,綠色建筑的概念被引入中國,對建筑內(nèi)部人員舒適性的關(guān)注度也逐漸增加。為了規(guī)范綠色建筑的設(shè)計與運行,相關(guān)部門陸續(xù)出臺了一系列相關(guān)的辦法和規(guī)范文件,其中包括對建筑舒適性的條文規(guī)定。GB/T 50378 —2006《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》 于 2006 年首次發(fā)布。該標(biāo)準(zhǔn)為建筑行業(yè)的資源節(jié)約發(fā)展提供了系統(tǒng)全面的規(guī)范,是我國綠色建筑發(fā)展實踐成果和實踐經(jīng)驗的凝練精華。該標(biāo)準(zhǔn)借鑒了國際上的先進(jìn)經(jīng)驗,是我國制定的第一部綠色建筑綜合評價標(biāo)準(zhǔn)。2019 年,該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布了修編版,相比于舊版,新版 GB /T 50378—2019 《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》[8]增加了健康舒適板塊,考慮了室內(nèi)污染物(甲醛、TVOC 等)、噪聲、照明和室內(nèi)溫濕度對人員的影響,并做出了相應(yīng)的規(guī)定。
室內(nèi)環(huán)境滿意度是建筑內(nèi)人員對周圍環(huán)境的主觀感覺,受多種因素的干擾。人們評估室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量時,通常使用等級而不是數(shù)值[9]。國內(nèi)外的眾多學(xué)者都開展了人員滿意度調(diào)研,對于滿意度評價標(biāo)尺的選擇也有所不同?,F(xiàn)有研究對滿意度影響因子的考察主要有以下幾種:IAQ 與通風(fēng)效果[10-11]、室內(nèi)熱舒適[12-13]、光環(huán)境[14-15]、聲環(huán)境[16]、辦公室裝修風(fēng)格[17]、視野[18]、色彩感受[19-20]。目前,針對室內(nèi)單個影響因子的研究較多,如 Fanger 對室內(nèi)熱環(huán)境、空氣質(zhì)量進(jìn)行實驗分析,研究 PMV-PPD 的內(nèi)在關(guān)系及新風(fēng)量與空氣質(zhì)量不滿意度百分比的關(guān)系。以上研究成果均為室內(nèi)環(huán)境的控制提供了重要依據(jù)。
Huang L 等人[9]在對熱環(huán)境、光環(huán)境和聲環(huán)境以及整個室內(nèi)環(huán)境滿意度進(jìn)行研究時,采用四級標(biāo)尺,為“相當(dāng)滿意”“剛好滿意”“剛好不滿意”“非常不滿意”。上述每個等級代表滿意度等級范圍 0.5~1、0~0.49、-0.49 ~0、-1~-0.5。曹斌等人[21]采用斷裂標(biāo)尺 -1~+1 表示熱、聲、光和IAQ 的滿意程度,若投票結(jié)果在 +0 以上,則表示滿意,投票值越接近+1,滿意度越高。Altomonte S 等人[22]在進(jìn)行滿意度調(diào)研時采用 7 級標(biāo)尺,-3 表示非常不滿意,0 表示剛好滿意,+3 表示非常滿意。這也是目前被采用較多的一種滿意度評價標(biāo)尺。
不同的學(xué)者在進(jìn)行滿意度調(diào)研時采用的方法不同,根據(jù)研究目的差異,關(guān)注的具體的影響因素也有所區(qū)別。本文梳理了幾篇相關(guān)文獻(xiàn)的研究方法和研究內(nèi)容,以及重點關(guān)注的室內(nèi)環(huán)境因素,整理結(jié)果如表 1 所示。可見對影響因子的關(guān)注點集中在熱環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境和 IAQ 幾個方面。
表 1 滿意度影響因子梳理
相比于熱、聲、光等傳統(tǒng)滿意度影響因子,空間因素方面的滿意度研究較少,且大多應(yīng)用在人員生產(chǎn)效率研究方面。Hugh B 等人[3]在一棟綠色建筑內(nèi)開展了人員工作效率調(diào)研問卷,問卷包含 35 個問題,其中 7 個是環(huán)境因素(日光、空氣質(zhì)量、眩光、人造光、視野、溫度、噪聲),其余的是社會因素??臻g因素相關(guān)的影響因子有視野、私密性、室內(nèi)裝修、環(huán)境整潔。許晶晶[26]分別以物種知覺形式與空間受眾心理為切入點,探索出一套適合公共建筑與環(huán)境空間滲透性設(shè)計的策略與方法,她指出促進(jìn)公共建筑室內(nèi)空間與室外空間相互滲透,可以豐富人們可獲取的感覺信息,強調(diào)了視覺延續(xù)性的重要性;同時空間的交通通達(dá)性也非常重要,空間內(nèi)交通通達(dá),道路的可選擇性有利于實現(xiàn)使用者的多種需求。
使用后評估(Post Occupancy Evaluation,簡稱 POE)方法目前被廣泛應(yīng)用在既有建筑環(huán)境與人員滿意度的研究中。主要采用的調(diào)研方法是調(diào)查問卷和客觀環(huán)境參數(shù)測試。
清華大學(xué)林波榮教授對建筑熱環(huán)境、中英低碳建筑整體性能展開測試與模型研究,根據(jù)使用后評估(POE)的方法,對我國不同氣候區(qū)的 11 棟綠色建筑進(jìn)行了調(diào)研和分析研究,總結(jié)了設(shè)計、運行中的常見問題和優(yōu)化策略[27]。Deuble M P 等人[28]為了驗證 POE 結(jié)果的準(zhǔn)確性,對澳大利亞兩棟建筑的熱舒適和 IAQ 進(jìn)行了問卷調(diào)研,結(jié)果表明人員傾向于過分夸大表達(dá)對 POE 反饋,同時為建筑室內(nèi)環(huán)境的評估過程提出一些建議及意見。諸葛陽等人[29]對冬季南京某高校進(jìn)行了室內(nèi)環(huán)境實測及滿意度問卷調(diào)查,了解實際濕度水平,并研究基于實測的冬季空調(diào)環(huán)境中性溫度,對于 IAQ的評價則選用的指標(biāo)較為單一。
在滿意度模型的建立和數(shù)據(jù)處理方面,常見的研究方法為首先結(jié)合實際數(shù)據(jù),通過數(shù)理統(tǒng)計方法建立滿意度評價模型,再利用實際數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行驗證。清華大學(xué)朱穎心教授主持了人體動態(tài)熱舒適機理及評價研究、建筑環(huán)境適應(yīng)性熱舒適機理研究等相關(guān)課題,評價典型建筑 PMV修正模型和適應(yīng)模型,以建立一種適用于自然通風(fēng)環(huán)境的集總參數(shù)模型或評價指標(biāo)[30],同時基于準(zhǔn)現(xiàn)場調(diào)查方法研究了辦公環(huán)境下熱、光、聲對室內(nèi)環(huán)境舒適性的影響[23]。Amerigo M 和 Aragones J[31]提出了住宅滿意度的概念框架。這個模型暗示了居住者的滿意度和其環(huán)境之間的動態(tài)互動。該系統(tǒng)模型取代了認(rèn)知和行為情感作為直接或間接影響居住者滿意度的因素。曹斌等人[21]將環(huán)境參數(shù)與滿意度進(jìn)行二次擬合計算,提出了分項環(huán)境滿意度公式,總體滿意度公式。郭永聰?shù)热薣2]利用方差齊次性試驗的數(shù)理統(tǒng)計分析方法進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境的主觀評價。趙坤[1]采用 Spearman秩相關(guān)分析和有序 Logistic 回歸的方法,提出熱環(huán)境與 IAQ的人員舒適度綜合預(yù)測模型(IEQI)。Haynes B. P[32]采用SPSS 數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法,以平均生產(chǎn)率等級 PPI 值(平均生產(chǎn)率等級),實際的無生產(chǎn)力百分比 APU 評價室內(nèi)工作人員生產(chǎn)效率。李武濤[33]采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的建模方法,在分析空調(diào)、通風(fēng)設(shè)備及室內(nèi)人員和相關(guān)擾動對于室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)影響機理的基礎(chǔ)上,建立了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模型,貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型計算輸出參數(shù)與實驗采集的實際環(huán)境品質(zhì)參數(shù)基本一致,驗證了該模型的正確性和有效性。
建筑室內(nèi)人員滿意度評價結(jié)果受多種因素影響,現(xiàn)有研究對室內(nèi)熱舒適、聲環(huán)境質(zhì)量、光環(huán)境和 IAQ 幾個影響因子的關(guān)注度較高,部分研究考慮到了空間因素,如視野、裝修風(fēng)格等,但考慮的重點更偏向于空間因素對于人員工作效率的影響。同時,建筑室內(nèi)人員滿意度研究大多采用調(diào)查問卷和客觀環(huán)境參數(shù)測試結(jié)合的方法,通過對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計分析,得到滿意度模型,并用實測數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。BIM 技術(shù)的不斷成熟加速了建筑設(shè)計及暖通設(shè)計智能化和可視化的發(fā)展,在建筑設(shè)計初期加強對空間因素和環(huán)境因素的考量,更好地營造室內(nèi)環(huán)境,則能在優(yōu)化設(shè)計的同時提高人員滿意度與舒適度。本文的研究內(nèi)容為實現(xiàn)這一目標(biāo)提供了理論基礎(chǔ)。