朱 珠,王夢婷,王明月,王思佳,于佳琪
(南京師范大學中北學院,江蘇 鎮(zhèn)江 212000)
中國對空氣室內環(huán)境品質已進行了一定的研究,很多研究都是以國際上通用的標準為依據,但每個國家的人群體質特征并不相同,因此一些國際標準不一定適用于每個國人,所以需要建立適應中國實際情況的舒適度控制系統(tǒng)和室內熱舒適理論。
關于熱舒適的研究,可從研究內容和研究方法方面進行分類。研究內容主要包括環(huán)境參數、人的生理、穿衣習慣、心理和行為調節(jié)等因素與熱舒適性的關系。現行國內研究熱舒適的方法有2 種,一種是利用實驗進行研究,另一種是利用理論進行研究,2 種方法都包括了現場人員的主觀問卷調查。
理論研究主要分析室內空調舒適度的影響及其產生的原因,可以嚴格控制及精確測量環(huán)境變量,但對于人的生理、穿衣習慣、心理和行為調節(jié)等因素,理論研究很難兼顧。因此,實驗研究更能反映熱環(huán)境狀況和人體真實的熱感覺。采用實驗研究方法,結合熱舒適性的主觀問卷調查,對中北學院的宿舍樓空調熱舒適性的指標、熱舒適度的期望溫度進行調查研究。通過對空調間溫度和室外溫度的調查,得到熱感覺、濕感覺、風感覺投票以及熱期待、濕期待和風期待的數據分析。
采用紅外線測溫儀(如圖1 所示)測試宿舍內學生的中心部位、頭部、手部、腳部的溫度。調查問卷如圖2 所示,問卷包含了對學生衣著情況的調查及對采用7 級標度設定的熱濕環(huán)境指標的調研。
圖1 紅外線測溫儀
圖2 問卷調查
中北學院氣候為夏熱冬冷,對采用空調采暖的宿舍進行了熱舒適度的現場調查研究,得出宿舍環(huán)境內的空氣流速、相對濕度、服裝熱阻等參數。
分別對宿舍樓空調房內的空氣流速(如圖3所示)、相對濕度(如圖4 所示)和服裝熱阻(如圖5 所示)進行了分析。風速一般為0~0.4 m/s,空氣平均流速為0.25 m/s。宿舍樓空調采暖房間的相對濕度為40%~80%,而接近50%的房間相對濕度為50%~60%,說明中北學院夏季濕度較低。服裝熱阻大部分在0.3~1.1 Clo 之間,占整個調查服裝熱阻頻率表圖的84%,大部分穿衣組合為T 恤+常規(guī)外褲+到踝短襪+運動鞋。
圖3 空氣流速頻率分布
圖4 空氣相對濕度分布
圖5 服裝熱阻頻率分布
測試了空調采暖房間內的熱環(huán)境,利用教學樓下的紅外線成像儀來記錄學生頭部、胸部、手部和腳部4個部位的溫度,記錄不同操作溫度下人體各部位的溫度情況,如圖6 所示。由圖可知,頭部溫度最高,但隨著操作溫度升高而變化不大,基本維持在36 ℃左右,由此可知人體的產熱與散熱會隨著周圍環(huán)境的改變而自我調整,使人體體溫維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài);胸部溫度變化最大,大部分為22~30 ℃,由于胸部表面積較大,各種服裝的差異性都有可能造成胸部溫度的變化較大;手部溫度為28~32 ℃,造成這種差異的原因可能為個人體質及新陳代謝率差異;腳部溫度最低,為17~20 ℃。
圖6 不同操作溫度下空調房間內受試者各部分溫度
對南京師范大學中北學院丹陽校區(qū)宿舍樓空調房內學生的熱感覺和熱期望、濕期望和濕期望進行統(tǒng)計得到分布圖,如圖7 和圖8 所示。對比圖7(a)、圖7(b)發(fā)現熱感覺投票值與熱期望投票值存在差異,43%的學生表示環(huán)境溫度稍低,僅有13%的學生希望溫度升高,說明多數空調采暖房間內的學生喜愛中性偏涼的環(huán)境溫度;3%的學生表示環(huán)境溫度較高,卻有48%的學生希望溫度降低,說明空調采暖房間內大部分學生喜愛中性偏涼的環(huán)境溫度。如圖8(a)所示,濕感覺投票在-1 時人數最多,無人感覺很潮濕。與圖8(b)相比,學生中55 人期望濕度適中,79 人期望相對濕度增大,21 人期望相對濕度降低,說明大多數學生喜歡相對濕一點的環(huán)境。
圖7 熱感覺投票和熱期望分布頻率
圖8 濕感覺投票和濕感覺期望分布頻率
服裝熱阻與操作溫度、熱感覺投票的關系如圖9、圖10 所示。
圖9 操作溫度與服裝熱阻圖
圖10 熱感覺投票與服裝熱阻圖
由圖9 所示曲線得出兩者關系=-0.038+2.108(=0.023),該圖還反映了空調房間學生的服裝熱阻與室內操作溫度的線性關系。可以看出,秋季學生的衣著量與操作溫度存在一定的線性關系,學生會在室內的操作溫度增大的時候減少衣著量。由圖10得出兩者關系=-0.193+1.471(=0.023),該圖還反映了空調房間學生的服裝熱阻與熱感覺的線性關系??梢钥闯?,秋季學生的衣著量與熱感覺存在一定的線性關系。隨著熱感覺由負到正增大,人們會相應減少衣著量。
空調房間內相對濕度和空氣流速均在規(guī)定范圍內,空氣溫度的變化范圍為30~37 ℃,平均溫度為33.5 ℃,其中操作溫度較空氣溫度低7 ℃;實測空調房間有70%的室內空氣溫度高于26 ℃。
空調房間學生的服裝熱阻值在0.3~1.1 Clo 范圍內,平均值為0.7 Clo。大部分穿衣組合為T 恤+常規(guī)外褲+到踝短襪+運動鞋。統(tǒng)計結果顯示,空調采暖房間的居民較少調整衣著量。通過對衣著量的相關分析,結果顯示,空調房間衣著量與操作溫度、熱感覺投票線性擬合度不高,這與空調房間較少調整衣著量的行為有關。實測熱感覺投票為中性偏涼,通過對熱感覺投票和熱期望投票的分析反省,空調房間內85%受試者可接受溫度范圍為20~28 ℃。