白魯建,楊 柳,李署婷,宋 冰
(西安建筑科技大學(xué)建筑學(xué)院,陜西 西安 710055)
隨著生活水平的提高,室內(nèi)熱舒適問(wèn)題越發(fā)引起人們關(guān)注.20世紀(jì)60年代美國(guó)學(xué)者Givoni通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)舒適的室內(nèi)熱環(huán)境不僅有利于居住者的身心健康同時(shí)也有利于提高工作效率[1-2].教室作為學(xué)生的主要學(xué)習(xí)空間,中小學(xué)生除去休息時(shí)間以外全天有67 %的時(shí)間在教室渡過(guò).因此,研究及提高中小學(xué)教室室內(nèi)熱環(huán)境狀況將對(duì)中小學(xué)生的學(xué)習(xí)效率及身心健康產(chǎn)生重要影響.
近年以來(lái)不少國(guó)外學(xué)者通過(guò)儀器設(shè)備對(duì)中小教室室內(nèi)的客觀環(huán)境參數(shù)進(jìn)行了大量測(cè)試研究.意大利學(xué)者Valeria De Giuli在春季通過(guò)對(duì)28間無(wú)空調(diào)設(shè)備的小學(xué)教室進(jìn)行對(duì)比研究后發(fā)現(xiàn)教室內(nèi)通風(fēng)不足CO2濃度過(guò)高,且學(xué)生在多數(shù)時(shí)間里感覺(jué)較熱[3].以往研究表明教室溫度過(guò)高易于導(dǎo)致學(xué)生頭痛和胸悶,進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)法集中精力上課[4-5].美國(guó)學(xué)者Gwen C. Marchand以大學(xué)生為對(duì)象開(kāi)展了對(duì)比性試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)處在不舒適室內(nèi)環(huán)境下的學(xué)生要比舒適環(huán)境下學(xué)生學(xué)習(xí)效率差[6].
除空氣溫度、風(fēng)速及相對(duì)濕度等室內(nèi)客觀環(huán)境參數(shù)以外,室內(nèi)熱環(huán)境的優(yōu)劣主要取決于人體的主觀熱感覺(jué)及熱需求.早在19世紀(jì)70年代法國(guó)學(xué)者Humphreys便從人體熱舒適的角度出發(fā)來(lái)研究小學(xué)生的熱感覺(jué)及熱需求,研究發(fā)現(xiàn)兒童對(duì)熱環(huán)境的敏感度要低于成年人,并且不同兒童之間對(duì)熱環(huán)境的感受也各不相同,并分析出這是由于小孩在上課期間的新陳代謝水平較高的原因[7].荷蘭學(xué)者 Sander ter Mors對(duì)本國(guó)小學(xué)生熱舒適狀況進(jìn)行了研究并將結(jié)果與適應(yīng)性熱舒適理論模型進(jìn)行了對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)小學(xué)生的熱舒適溫度要比以往熱舒適模型理論預(yù)測(cè)的結(jié)果更低,且期望較低的溫度[8].近兩年韓國(guó)學(xué)者 Hyunjun Yun[9]及西安建筑科技大學(xué)岳鵬[10]分別對(duì)本國(guó)幼兒園室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)在熱感覺(jué)方面幼兒與成人之間存在著明顯的差異.Hyunjun Yun對(duì)研究結(jié)果分析后指出,由于小孩的新陳代謝率更高因而熱舒適溫度范圍也較成人偏低.
依據(jù)人體熱舒適的適應(yīng)性理論,不同地域人群因地域氣候不同而具有不同的熱需求,國(guó)外的研究成果不能完全適用于我國(guó)[11].此外,人體的熱舒適需求是建立室內(nèi)舒適熱環(huán)境的基礎(chǔ),而不同年齡段人群對(duì)熱環(huán)境的需求各異,因此有必要針對(duì)我國(guó)中小學(xué)生的室內(nèi)熱需求及自身熱感覺(jué)特點(diǎn)進(jìn)行研究.鑒于前人的研究成果及基礎(chǔ)本次研究主要針對(duì)以下四個(gè)問(wèn)題:(1) 過(guò)渡季(春季)中學(xué)與小學(xué)的室內(nèi)熱環(huán)境現(xiàn)狀;(2) 不同年齡段學(xué)生對(duì)熱環(huán)境需求的差異性;(3) 影響中小學(xué)生主觀熱感覺(jué)的主要因素;(4) 教室室內(nèi)熱環(huán)境改善應(yīng)注意的問(wèn)題及改善措施.旨在初步發(fā)掘教室熱環(huán)境存在的問(wèn)題并為以后中小學(xué)校建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化提供參考.
本次實(shí)驗(yàn)研究以西安地區(qū)中小學(xué)教室為研究對(duì)象,以春季為時(shí)間節(jié)點(diǎn),通過(guò)主觀問(wèn)卷調(diào)查與現(xiàn)場(chǎng)熱環(huán)境參數(shù)測(cè)試相結(jié)合的方法分別從客觀環(huán)境參數(shù)和人體熱舒適需求兩方面展開(kāi)研究.
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究分兩次進(jìn)行.小學(xué)調(diào)查測(cè)試開(kāi)展于4月10日~12日為期3 d,測(cè)試教室面積為60 m2,學(xué)生數(shù)為46人;中學(xué)調(diào)查測(cè)試開(kāi)展于4月16日~18日為期 3 d,測(cè)試同時(shí)選取了相同建筑面積的無(wú)人教室作為對(duì)比房間,有人教室面積為76 m2,學(xué)生數(shù)為 60人.中小學(xué)校均位于西安市內(nèi),測(cè)試期間教室均未采用任何采暖和降溫措施.
研究對(duì)象均為在校中小學(xué)生,小學(xué)回收有效問(wèn)卷118份、中學(xué)回收有效問(wèn)卷195份.現(xiàn)場(chǎng)研究中每個(gè)班級(jí)固定挑選10 ~15人來(lái)填寫(xiě)主觀問(wèn)卷,并使問(wèn)卷填寫(xiě)人員均布于室內(nèi)各個(gè)位置.中學(xué)問(wèn)卷填寫(xiě)起止時(shí)間為:7:50~17:50,時(shí)間間隔為1 h;小學(xué)問(wèn)卷填寫(xiě)起止時(shí)間為:8:00 ~16:00,時(shí)間間隔為1 h.問(wèn)卷填寫(xiě)工作共持續(xù)2 d.
室外環(huán)境參數(shù)測(cè)試包括空氣溫濕度和風(fēng)速.室內(nèi)環(huán)境參數(shù)測(cè)試包括空氣溫濕度、黑球溫度、風(fēng)速以及壁面溫度.測(cè)量采用的儀器型號(hào)可見(jiàn)表 1.測(cè)量所用儀器的精度和響應(yīng)時(shí)間均滿足 ASHRAE 55-2004和ISO 7726-2002標(biāo)準(zhǔn)要求.
表1 測(cè)試用儀器名稱及記錄間隔Tab.1 Test instrument and measure parameters
調(diào)查問(wèn)卷的內(nèi)容包括:(1) 性別、體重、身高以及衣著情況等基本信息;(2) 對(duì)房間環(huán)境的接受程度評(píng)價(jià)和期望溫度;(3) 熱感覺(jué)、濕感覺(jué)以及通風(fēng)主觀感覺(jué),其中熱感覺(jué)采用ASHRAE的7級(jí)指標(biāo)表示;(4) 填寫(xiě)問(wèn)卷時(shí)室內(nèi)溫濕度及風(fēng)速.
在計(jì)算前期對(duì)數(shù)據(jù)中的新陳代謝率和服裝熱阻參數(shù)進(jìn)行了處理,其中新陳代謝率依據(jù) GB/T 18049-2000《中等熱環(huán)境PMV和PPD指數(shù)的測(cè)定及熱舒適條件的規(guī)定》中的規(guī)定來(lái)確定.[12]考慮到本次調(diào)研測(cè)試過(guò)程中學(xué)生在填寫(xiě)問(wèn)卷過(guò)程中均為坐姿且全天從事輕體力活動(dòng),因而新陳代謝率定為1.2 met.
服裝熱阻按照GB/T 18049—2000中的方法,估算出學(xué)生所穿單件服裝的熱阻值,并依據(jù)以下公式估算出整套服裝的熱阻[12]:
式中:clI為單人整套服裝熱阻,clo;compI 為單件衣服熱阻,clo.
中小學(xué)教室在使用過(guò)程中門(mén)窗長(zhǎng)期處于開(kāi)啟或半開(kāi)啟狀態(tài),尤其是中學(xué)教室上課期間門(mén)窗均處于完全開(kāi)啟狀態(tài),室內(nèi)外空氣流通性大,室內(nèi)熱環(huán)境易受到室外同期環(huán)境的影響.因此,在分析前期我們將測(cè)試期間室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)進(jìn)行了歸納整理,具體環(huán)境參數(shù)參見(jiàn)表2.
表2 室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Environment parameters indoors and outdoors
由表2可見(jiàn),測(cè)試期間室外空氣溫度日較差大,平均相對(duì)濕度?。淌沂覂?nèi)空氣溫度均值高于室外均值2 ℃左右,室內(nèi)平均風(fēng)速偏低,基本處于靜風(fēng)狀態(tài).
空氣溫度是影響人體熱感覺(jué)的主要因素之一.通過(guò)對(duì)中學(xué)和小學(xué)室內(nèi)外溫度測(cè)試結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)(圖1~2),中學(xué)教室相對(duì)于小學(xué)教室受室外溫度波動(dòng)的影響更為嚴(yán)重.中學(xué)教室白天室內(nèi)溫度波動(dòng)趨勢(shì)與室外基本一致,上午室內(nèi)溫度高于室外0.8 ℃,下午室內(nèi)溫度平均低于室外 0.5 ℃,而夜間(20:00-次日 6:00)室內(nèi)溫度平均高于室外溫度3.5 ℃以上.分析這與教室使用規(guī)律有關(guān),白天教室由于上課門(mén)窗均處于完全開(kāi)啟或半開(kāi)啟狀態(tài),這不僅降低了圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)室外溫度波動(dòng)的抵御能力,同時(shí)較高的室內(nèi)溫度也易于導(dǎo)致熱不舒適感增加;在夜間關(guān)閉的門(mén)窗使得室內(nèi)熱空氣無(wú)法散出,直至次日6時(shí)室內(nèi)溫度仍高于外界空氣溫度5.3 ℃,從圖2可以看出次日清晨門(mén)窗開(kāi)啟通風(fēng)時(shí)室內(nèi)溫度有顯著的下降,降溫幅度達(dá) 3 ℃.小學(xué)教室白天僅有部分窗開(kāi)啟,門(mén)在上課時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài),室內(nèi)外空氣流通速度小,白天室內(nèi)溫度波動(dòng)幅度較小,為3.2 ℃.由于夜間室內(nèi)沒(méi)有足夠的通風(fēng)溫度比室外平均高1.2 ℃.但小學(xué)教室室內(nèi)溫度整體受外界環(huán)境變化影響較?。偨Y(jié)當(dāng)前中小學(xué)教室的使用模式我們發(fā)現(xiàn),教室的使用方式會(huì)使得室內(nèi)熱量無(wú)法及時(shí)散出,長(zhǎng)期累積進(jìn)而降低建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄冷作用,白天長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟的門(mén)窗也會(huì)降低房間抵御室外溫度升高的能力.
為進(jìn)一步分析室內(nèi)全天人體熱感覺(jué)與室內(nèi)空氣溫度變化的趨勢(shì),文章將二者結(jié)合進(jìn)行了對(duì)比分析.如圖3~4所示,隨著全天室內(nèi)空氣溫度的持續(xù)升高舒適感比率不斷下降,熱感增加.尤其在下午時(shí)間中小學(xué)生的熱不舒適比率均超過(guò)了60 %.此外,中小學(xué)生在13:00~14:00時(shí)間的熱不舒適比率均有一個(gè)高峰,這是由于午后剛剛回到教室運(yùn)動(dòng)量大所導(dǎo)致.圖3~4也從側(cè)面說(shuō)明了降低室內(nèi)空氣溫度(尤其是下午時(shí)間段)對(duì)于提高室內(nèi)舒適度有很大作用.
從室內(nèi)外環(huán)境溫度波動(dòng)的趨勢(shì)(圖 1~2)可以看出,通過(guò)夜間通風(fēng)的方式對(duì)室內(nèi)進(jìn)行降溫具有很大潛力.夜間通過(guò)有效地通風(fēng)將室外冷空氣引入室內(nèi)以降低空氣溫度,加之圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄冷作用,進(jìn)而可以降低次日白天室內(nèi)溫度的升高速度,但蓄熱夜間通風(fēng)的降溫效果需要白天盡量關(guān)閉門(mén)窗以減少白天外部熱量流入[13-15].由于學(xué)校教室人口密度大,內(nèi)部得熱量大,如果白天通風(fēng)不足會(huì)造成室內(nèi)二氧化碳濃度過(guò)高以及積蓄熱量過(guò)多而產(chǎn)生悶熱感,進(jìn)而降低學(xué)生注意力的集中和學(xué)習(xí)效率[16-18].如圖5所示,通過(guò)對(duì)本次調(diào)研問(wèn)卷中室內(nèi)空氣品質(zhì)感受一項(xiàng)分析發(fā)現(xiàn)中學(xué)教室由于人員密度大(約0.8人/m2),人員密集共處室內(nèi)時(shí)間長(zhǎng),室內(nèi)悶熱感要明顯高于小學(xué)教室,有 71%的人認(rèn)為室內(nèi)空氣悶或很悶,悶熱的空氣也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下.這同時(shí)也是我國(guó)大部分中小學(xué)教室在使用過(guò)程中所面臨的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題.因此白天室內(nèi)適量的低溫新風(fēng)輸入是十分有必要的.
圖1 室內(nèi)外逐時(shí)空氣溫度對(duì)比分析Fig.1 Contrast analysis of indoor and outdoor hourly air temperature
圖2 室內(nèi)外逐時(shí)空氣溫差值對(duì)比分析Fig.2 Analysis of indoor and outdoor hourly air temperature difference value
圖3 中學(xué)生全天熱感覺(jué)與室內(nèi)空氣溫度對(duì)比分析Fig.3 Contrast analysis of the middle school students thermal sensation and indoor air temperature
圖4 小學(xué)生全天熱感覺(jué)與室內(nèi)空氣溫度對(duì)比分析Fig.4 Contrast analysis of the primary thermal sensation and indoor air temperature
圖5 室內(nèi)空氣感覺(jué)對(duì)比分析Fig.5 Contrast analysis of the indoor air feeling
熱中性溫度是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)熱感覺(jué)及操作溫度線性回歸而得,該指標(biāo)綜合考慮了人體主觀熱感覺(jué)及空氣溫度、輻射溫度、空氣流速等客觀指標(biāo),旨在提出科學(xué)合理的室內(nèi)舒適熱環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),為建筑設(shè)計(jì)及暖通設(shè)計(jì)工作提供相應(yīng)的指導(dǎo).文章將實(shí)測(cè)熱感覺(jué)及計(jì)算出的PMV值分別于相應(yīng)的操作溫度進(jìn)行線性回歸求解,進(jìn)而求出熱中性溫度值.
依據(jù)20世紀(jì)70年代Fanger提出的著名的PMVPPD熱感覺(jué)指標(biāo),該指標(biāo)依據(jù)四個(gè)環(huán)境因素和兩個(gè)人體因素來(lái)對(duì)給定的熱環(huán)境進(jìn)行人體熱感覺(jué)預(yù)測(cè)分析[19].在前期數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上,將實(shí)測(cè)的空氣溫度、該溫度下的飽和水蒸汽分壓力、相對(duì)濕度以及代謝率和服裝熱阻代入編寫(xiě)的Matlab程序進(jìn)行PMV及PPD值計(jì)算.然后依據(jù)溫度頻率法[20]將操作溫度每隔0.5 ℃劃分一個(gè)組,分組進(jìn)行平均值計(jì)算,然后分別將每個(gè)區(qū)間內(nèi)的操作溫度均值與熱感覺(jué)投票均值MTS以及預(yù)測(cè)熱感覺(jué)均值PMV運(yùn)用SPASS數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行線性回歸分析,分析結(jié)果見(jiàn)圖6~7.
通過(guò)圖6可以看出中學(xué)生對(duì)于熱感覺(jué)的敏感性要比預(yù)測(cè)的低.中學(xué)生在操作溫度較低時(shí)實(shí)測(cè)熱感覺(jué)值比預(yù)測(cè)值偏高,在操作溫度較高時(shí)實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值基本一致.小學(xué)生實(shí)測(cè)值整體偏高于預(yù)測(cè)值.統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)中小學(xué)生實(shí)測(cè)熱感覺(jué)值要比同期預(yù)測(cè)值總體高出0.5~0.8.熱敏感性偏低說(shuō)明長(zhǎng)期處于當(dāng)前熱環(huán)境已使得學(xué)生對(duì)環(huán)境有一定的適應(yīng)和自我調(diào)節(jié)能力,因而對(duì)于環(huán)境溫度的適應(yīng)范圍廣.但由于空間人口密度、通風(fēng)不暢及衣著調(diào)節(jié)不便導(dǎo)致學(xué)生心理感覺(jué)整體偏熱.
通過(guò)分析分別建立了中小學(xué)實(shí)測(cè)和預(yù)測(cè)熱感覺(jué)與操作溫度的回歸方程式(見(jiàn)表3),令方程式中y值歸零可以分別求得實(shí)測(cè)和預(yù)測(cè)熱中性溫度.
圖6 中學(xué)生熱中性溫度求解Fig.6 The solution of middle school students thermal neutral temperature
圖7 小學(xué)生熱中性溫度求解Fig.7 The solution of primary thermal neutral temperature
表3平均熱感覺(jué)回歸方程Tab.3 Regression equation of the average thermal sensation
通過(guò)表3可以看出,中小學(xué)實(shí)測(cè)中性溫度均低于預(yù)測(cè)中性溫度,據(jù)以往研究結(jié)果分析這是因常住人群對(duì)地區(qū)氣候的適應(yīng)性所致.對(duì)比中小學(xué)的實(shí)測(cè)中性溫度發(fā)現(xiàn)小學(xué)比中學(xué)低2.5 ℃.西安建筑科技大學(xué)茅艷根據(jù)廣泛的人體熱舒適調(diào)查建立了我國(guó)不同氣候區(qū)的人體熱舒適適應(yīng)性模型,其中寒冷地區(qū)的適應(yīng)性模型如下[21]:
依據(jù)該模型,代入本次實(shí)測(cè)室外空氣溫度計(jì)算出預(yù)測(cè)中性溫度分別為26.88 ℃和25.23 ℃.該計(jì)算值均高于本次調(diào)研分析得到的中性溫度,但以上模型的建立是基于大規(guī)模的實(shí)測(cè)調(diào)研得出的,調(diào)研人群主要為中青年.不同年齡段的人群因其自身的代謝速率、活動(dòng)量及衣著習(xí)慣不同對(duì)熱環(huán)境的適應(yīng)能力及感知也不相同[7-8].如西安建筑科技大學(xué)岳鵬通過(guò)對(duì)西安地區(qū)幼兒園室內(nèi)熱環(huán)境調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)幼兒的熱感覺(jué)與成人是有差異的,不能使用同一標(biāo)準(zhǔn)判定[10].本文的研究結(jié)果與該觀點(diǎn)一致.人群密度較大的教室環(huán)境全天處于低風(fēng)速狀態(tài),且適用人群新陳代謝量大活動(dòng)量大,因而更傾向于獲得較低的室內(nèi)溫度.
由于本次測(cè)試期間室內(nèi)平均風(fēng)速均處于 0.09 m/s以內(nèi)、全天服裝熱阻不變.鑒于此本文僅探討了空氣溫度at和平均輻射溫度 MRT對(duì)人體熱感覺(jué)的影響.
影響因子的敏感性研究以中學(xué)熱舒適問(wèn)卷為樣本,篩除少量靠窗和靠墻位置學(xué)生問(wèn)卷后,根據(jù)室內(nèi)實(shí)測(cè)壁面溫度推算不同位置學(xué)生所受到的平均輻射溫度 MRT.按照美國(guó) ASHRAE Handbook 2009[22]中提供的計(jì)算方法將室內(nèi)不同壁面對(duì)人體形成的輻射溫度進(jìn)行疊加計(jì)算,考慮到教室北窗面積較大計(jì)算時(shí)以實(shí)測(cè)的玻璃溫度替代北墻作為主要輻射面.計(jì)算公式如下:
計(jì)算后完成后,根據(jù)溫度頻率法分別以平均輻射溫度和空氣溫度為基準(zhǔn)每0.5 ℃劃分一組,并求得每組熱感覺(jué)、平均輻射溫度和空氣溫度的均值.然后分別對(duì)熱感覺(jué)與平均輻射溫度和空氣溫度進(jìn)行線性回歸分析.分析結(jié)果如圖8所示.
圖8 熱感覺(jué)影響因子敏感性分析Fig.8 Sensitivity analysis of the thermal sensation influencing factors
通過(guò)圖8可以看出測(cè)試期間空氣溫度總體高于平均輻射溫度.熱感覺(jué)與平均輻射溫度MRT的相關(guān)性要高于與空氣溫度at的,此外人體對(duì)平均輻射溫度的敏感性高于對(duì)空氣溫度的.通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)在低風(fēng)速環(huán)境下較低的平均輻射溫度更易于使人體獲得舒適狀態(tài),這是因?yàn)樵谌梭w熱平衡方程中正常比例散熱條件下輻射散熱約占 45%~50%,而對(duì)流換熱僅占 25%~30%[19].且春季學(xué)生衣著量較大,身體暴露于空氣中的部位較少,依據(jù)ASHRAE Handbook 2009中的有關(guān)研究表明衣服透氣性小、空氣流速低的情況下,對(duì)流導(dǎo)熱方式散熱所占比例較小,輻射散熱為主要散熱方式[22].因此,室內(nèi)較低的壁面溫度也有利于提高學(xué)生的熱舒適感.
學(xué)校建筑因其功能特點(diǎn)及使用人群特點(diǎn)而不同于居住建筑及辦公建筑,長(zhǎng)時(shí)間高密度人群的特點(diǎn)使得室內(nèi)低風(fēng)速情況下易產(chǎn)生悶熱感.當(dāng)前一些高校及中小學(xué)針對(duì)于教室現(xiàn)存的問(wèn)題采用加裝空調(diào)設(shè)備的方式來(lái)加以解決,表面上似乎解決了現(xiàn)存的問(wèn)題,但深入研究可以發(fā)現(xiàn)教室建筑自身的特點(diǎn)(多為外廊式 ? 窗墻面積比高)以及使用模式(門(mén)開(kāi)啟頻率高)決定了僅采用空調(diào)設(shè)備既不利于降溫也不利于建筑節(jié)能.此外,長(zhǎng)期處于空調(diào)房間對(duì)于人體抵抗力等生理機(jī)能有一定影響.因此,本文建議針對(duì)問(wèn)題應(yīng)采用被動(dòng)式手段加以解決:(1) 對(duì)于室內(nèi)溫度升速快、溫度高的問(wèn)題,通過(guò)對(duì)室外環(huán)境溫度波動(dòng)趨勢(shì)的分析發(fā)現(xiàn)在過(guò)渡季采用夜間通風(fēng)的方式可以有效降低室內(nèi)白天積蓄的熱量,建議采用蓄熱加夜間通風(fēng)的方式(夜間通風(fēng)量不足時(shí)需采用機(jī)械通風(fēng)加以補(bǔ)充)來(lái)處理白天溫度升速過(guò)快、溫度過(guò)高的問(wèn)題,同時(shí)注意白天應(yīng)將量減少窗扇開(kāi)啟;(2) 對(duì)于室內(nèi)空氣悶的問(wèn)題,建議白天采用機(jī)械通風(fēng)方式引入室外新風(fēng)以滿足室內(nèi)需求,但為了防止室內(nèi)溫度升高需要對(duì)新風(fēng)采用預(yù)冷處理,建議利用校園室外場(chǎng)地采用地下埋管方式對(duì)新風(fēng)進(jìn)行降溫.
中小學(xué)教室是中小學(xué)生主要的活動(dòng)及學(xué)習(xí)空間,其室內(nèi)熱環(huán)境的優(yōu)劣將直接影響中小學(xué)生的身心健康及學(xué)習(xí)效率.通過(guò)本次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)了教室熱環(huán)境較為突出的幾個(gè)問(wèn)題并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行了一定研究,問(wèn)題如下:
(1) 在過(guò)渡季(春季)由于教室使用模式人為降低了教室圍護(hù)結(jié)構(gòu)抵御外界溫度波動(dòng)的能力,白天中學(xué)室內(nèi)外溫差均值僅為0.2 ℃,室內(nèi)外溫度波動(dòng)趨勢(shì)一致,小學(xué)教室室內(nèi)溫度相對(duì)穩(wěn)定,白天室內(nèi)溫度平均低于室外1.6 ℃.由于夜間門(mén)窗的關(guān)閉中小學(xué)室內(nèi)溫度平均高于室外3.5 ℃和1.2 ℃.
(2) 中學(xué)教室由于人員密集、室內(nèi)風(fēng)速過(guò)低(均值<0.1 m/s),空氣質(zhì)量差學(xué)生悶熱感強(qiáng)烈.中學(xué)教室相對(duì)小學(xué)教室悶熱感覺(jué)比例高41 %.
(3) 中小學(xué)生由于生理差異,其熱感覺(jué)均不同于成人.本文通過(guò)對(duì)回收問(wèn)卷的分析計(jì)算得出中小學(xué)生熱中性溫度分別為:20.1 ℃、17.7 ℃.相對(duì)于以往的研究成果該值分別偏低5.7 ℃和7.5 ℃.
(4) 在室內(nèi)風(fēng)速較低的情況下,人體熱感覺(jué)對(duì)平均輻射溫度的敏感度高于對(duì)空氣溫度的.
References
[1] GIVONI B, RIM Y. Effect of the Thermal Environment and psychological factors upon subject's responses and performance of mental work[J]. Ergonomics, 1962, 5:99-114.
[2] GIVONI B. A new method for evaluating industrial heat exposure and maximum permissible work load[J]. Int. J.Biometeor, 1964, 8(2): 115-124.
[3] VALERIA De Giuli, OSVALD Da Pos. Indoor environmental quality and pupil perception in Italian primary schools[J]. Building and Environment, 2012, 56: 335-345.
[4] PUTEH Marzita, IBRAHIM Mohd Hairy. Thermal comfort in classroom: constraints and issues[J]. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 2012, 46: 1834-1838.
[5] TURUNENA Mari, TOYINBOA Oluyemi. Indoor environmental quality in school buildings, and the health and wellbeing of students[J]. International Journal of Hygiene and Environmental Health, 2014, 217: 733-739.
[6] MARCHAND C Gwen, NARDI M Nicholas. The impact of the classroom built environment on student perceptions and learning[J]. Journal of Environmental Psychology,2014, 40: 187-197.
[7] HUMPHREYS MA. A study of the thermal comfort of primary school children in summer[J]. Building and Environment, 1977, 12(4): 231-239.
[8] MORS S T, HENSEN L M Jan. Adaptive thermal comfort in primary school classrooms: Creating and validating PMV-based comfort charts[J]. Building and Environment, 2011, 46(12): 2454-2461.
[9] YUN Hyunjun, NAM Insick. A field study of thermal comfort for kindergarten children in Korea An assessment of existing models and preferences of children[J].Building and Environment, 2014, 75(5): 182-189.
[10] 岳鵬, 劉加平, 閆杰. 幼兒園室內(nèi)熱環(huán)境研究[J]. 西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2009, 41(4): 549-555.YUE Peng, LIU Jiaping, YAN Jie. Study on the indoor thermal environment of kindergarten[J]. J. Xi'an Univ. of Arch. & Tech.: Natural Science Edition, 2009, 41(4):549-555.
[11] 閆海燕. 基于地域氣候的適應(yīng)性熱舒適研究[D]. 西安:西安建筑科技大學(xué), 2013.YAN Haiyan. Study on adaptive thermal comfort on the basis of regions and climates of China[D]. Xi'an Univ. of Arch. & Tech., 2013.
[12] 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化與信息分類(lèi)編碼研究所, 中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院勞動(dòng)衛(wèi)生與職業(yè)病研究所. GB/T 18049-2000中等熱環(huán)境PMV和PPD指數(shù)的測(cè)定及熱舒適條件的規(guī)定[S]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2000.Institute of standardization and information classification and coding. GB/T 18049-2000 Moderate thermal environments-Determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort[S]. Beijing: China Standard Press, 2000.
[13] GIVONI B. Passive and Low Energy Cooling of Buildings[M]. New York: Van Nostrand-Reinhold, 1994, .
[14] GIVONI B. Man, Climate and Architecture[M]. London:Applied Science Publishers, 1976.
[15] GIVONI B. Comfort, climate analysis and building design guidelines[J]. Energy and Buildings, 1992(18):11-23.
[16] CLEMENTS D J, AWBIA H B, BAKó-BIRó Z. Ventilation rates in schools[J]. Building and Environment,2008, 43(3): 362-367.
[17] BAKó-BIRóB Z, CLEMENTS D J. Ventilation rates in schools and pupils’ performance[J]. Building and Environment, 2012, 48(2): 215-223.
[18] 陳威威. 北方地區(qū)高校教室內(nèi)空氣品質(zhì)研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué), 2007.CHEN Weiwei. Research on Indoor Air Quality of University Classroom in Northern Area in China[D]. Harbin:Harbin Engineering University, 2007.
[19] 劉加平. 建筑物理[M]. 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.LIU Jiapin. Architectural Physics[M]. Beijing: China Building Industry Press, 2009.
[20] 王昭俊. 現(xiàn)場(chǎng)研究中熱舒適指標(biāo)的選取問(wèn)題[J]暖通空調(diào), 2004, 34(12): 39-42.WANG Zhaojun. Selection of thermal comfort indexes in the field study[J]. HV&AC, 2004, 34(12): 39-42.
[21] 茅艷. 人體熱舒適氣候適應(yīng)性研究[D]. 西安: 西安建筑科技大學(xué), 2007.MAO Yan. Study on Climate Adaptability of Human Beings to Thermal Comfort in China[D]. Xi'an Univ. of Arch. & Tech., 2007.
[22] ASHRAE HandBook 2009 Fundamentals[M]. SI Edition.Atlanta: ASHRAE Inc. 2009.