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不同城市自然通风建筑热舒适状况研究*上海交通大学叶晓江周正平连之伟蒋淳潇摘要：通过上海、长沙自然通风建筑内进行的人体热舒适调查研究，并结合有关文献中北京和天津热舒适研究的成果，对我国目前不同城市自然通风建筑内热舒适状况进行探讨。结果认为，我国自然通风建筑内热中性温度均略高于ASHRAE推荐范围。关键词：热感觉热舒适自然通风1前言目前我国的热舒适标准以国际上通用的ASHRAE55-1992标准[1]和ISO7730标准[2]为基础，详见表1。ASHRAE标准与ISO标准比较类似,ISO标准中没有规定湿度的范围。ASHRAE舒适标准的适用条件是，人员是坐姿，从事轻体力活动（新陈代谢率M≤1.2met），所穿着服装的热阻夏季为0.5clo，冬季为0.9clo。ISO7730舒适标准的适用条件是，人员是坐姿，从事轻体力活动（新陈代谢率M≤1.2met），所穿着服装的热阻夏季为0.5clo，冬季为1.0clo。尽管ASHRAE55-1992标准和ISO7730标准在全世界广泛使用，但是由于这两个热舒适标准并没有考虑地域、气候变化等因素，所以其适用性受到各国学者不同程度的质疑。表1目前通用的热舒适标准ASHRAE55-1992ISO7730SummerWinterSummerWinterTop22.6~26.0；Tdp=16.7℃19.5~23.0；Tdp=16.7℃23.0~26.020.0~24.0ET*22.8~26.120.0~23.6--v≤0.25≤0.15≤0.25≤0.15T1.1-T0.1≤3--△Ta┴≤5--△Ta//≤10--Tf18~2618~29--例如，Nicol[3,4]在巴基斯坦进行的调查发现，在巴基斯坦，冬、夏季人体感觉舒适的温度相差7℃，推导出的热中性温度回归公式为Tn=17.0+0.38Top。按此公式计算出舒适温度比现行标准高4℃，这意味着如执行新的舒适度可大幅度降低能耗。在巴基斯坦的伊斯兰堡和卡拉奇执行上述标准，结果总的冷负荷分别减小了23%和20%。2现场调查为探讨中国境内自然通风建筑夏季热舒适状况，我们分别在长沙（98人）和上海（554人）进行了短期热舒适调查。调查问卷分为两部分，背景调查和感觉投票。背景调查包括人口统计学内容。感觉投*国家自然科学基金项目（No.50478018）票调查表主要包括热感觉和个人舒适程度。调查表的格式和尺度都参照相关文献[5,6]。调查的对象主要包括学生、公司职员、居民等人员，被调查者的详细信息见表2。测量仪器的精度和测量位置均参照和符合ASHRAE标准（ASHRAEStandard55-1992）和ISO标准[7]（ISO7726）。表2长沙、上海测试人员人体调查数据ItemsMinMaxMeanSDAge,year12.062.031.812.0Sh,cm120.0186.0164.28.7Aw,kg34.084.058.710.5ChangshaSa,m21.011.931.600.18Age,year22.040.028.24.2Sh,cm158.0187.0168.77.7Aw,kg42.075.059.77.4ShanghaiSa,m21.361.891.640.133结果分析与讨论通过对长沙和上海热舒适调查数据进行回归分析，我们得到长沙的热中性温度为27.5ET℃*，见图1；上海的热中性温度为26.5ET℃*，见图2；两者相差1ET℃*。国内也有不少学者在夏季进行了短期热舒适研究，文献[8]给出了北京的热中性温度为26.7ET℃*，文献[9]给出了天津的热中性温度为26.4℃ET*。表3给出了上海、长沙、北京和天津4个城市的气候参数与热中性温度的对比结果。从表3中可知，上海与北京、天津的热中性温度差异不大（最大相差为0.2ET℃*），而长沙与北京、天津热中性温度的差异分别为0.8ET℃*和1.1ET℃*。北京和天津是北方城市，属于南温带亚湿润气候，而长沙和上海是南方城市，属于北亚热带湿润气候。长沙的最热月平均温度高于上海、北京和天津，其热中性温度分别比上海、北京和天津高出1ET℃*，0.8ET℃*和1.1ET℃*。这说明生活在夏季温度较高环境下的居民，其对所生活的环境已相当的适应，其夏季热中性温度可以略高于夏季温度较低环境下的居民。此外，我们把上海、长沙、北京和天津4个城市的热中性温度与表1中ASHRAE55-1992的热中性温度范围进行比较发现，中国这些城市的热中性温度都超出了ASHRAE标准的22.8~26.1ET*℃的范围。这也说明我国的热中性温度与国外的标准和研究结果存在着差异，我国的暖通空标准不需要直接套用ASHRAE标准的相关内容，而应该采用适合自身特点的热舒适标准。这样不仅可以提高人体舒适度，而且可以节约大量的能量。2224262830323436-3-2-10123TSV=0.333ET*-9.148r=0.816,SD=1.016P0.0001ThermalSensationVoteET*,oC图1长沙热感觉投票与操作温度22232425262728293031-3-2-10123TSV=0.252ET*-6.614r=0.353,SD=1.271P0.0001ThermalSensationVoteET*,oC图2上海热感觉投票与操作温度表3各城市的气候条件与热中性温度地点上海(上海)长沙(湖南)北京(北京)[8]天津(天津)[9]北纬31°24'N28°13'N39°56'N39°06'N东经121°29'E112°55'E116°17'E117°10'E海拔高度米8.365.554.75.2最热月平均温度27.829.325.826.4年平均气温16.617.112.312.6年极端最高气温37.83941.940.5年极端最低气温-7.7-10.3-18.3-17.8年平均相对湿度76825762(1971-2000年)气候标准值年平均风速3.22.22.52.4热中性温度，ET*，℃26.527.526.726.44结论本章通过在上海、长沙进行的短期热舒适调查，研究和探讨各地热舒适度存在的差异，并与国际上通用的相关标准进行比较，所得到的结论如下。通过对长沙和上海热舒适调查数据进行回归分析，我们得到长沙的热中性温度为27.5ET℃*；上海的热中性温度为26.5ET℃*。结合相关文献论述的在中国北京和天津的热舒适研究，发现中国这些城市的夏季热中性温度都超出了ASHRAE标准的22.8~26.1ET*℃的范围，这也说明我国的暖通空调标准不能直接套用ASHRAE标准的相关内容，应该采用适合自身特点的热舒适标准。参考文献[1]ASHRAE.ANSI/ASHRAEStandard55-1992,ThermalEnvironmentalConditionsforHumanOccupancy.Atlanta,GA,1992.[2]ISO.InternationalStandard7730-1994.Moderatethermalenvironments-determinationofthePMVandPPDindicesandspecificationofconditionsforthermalcomfort,ISO,Geneva,1994.[3]F.J.Nicol,I.A.Raja,A.Allaudin,N.G.Jamy.Climaticvariationsoncomfortabletemperature:thePakistanprojects.EnergyandBuildings,1999,30(3):261-279.[4]F.J.Nicol,S.Roaf.Pioneeringnewindoortemperaturestandards:thePakistanproject.EnergyandBuildings,1996,23(3):169-174.[5]X.J.Ye,H.L.Lu,L.Dong,B.Y.Sun,Y.M.Liu.Thermalcomfortandairqualityinpassengerrailcar.InternationalJournalofVentilation,2004,3(2):183-191.[6]Ye,X.J.,Lian,Z.W.andLiu,H.M.(2003)Studyofairqualityandthermalcomfortinsleepercarriageofpassengercar.ProceedingsofICCR’2003,EditbyChen,G.B.,Hebral,B.andChen,G.M.,Cryogenics&Refrigeration,Beijing:WorldPublishingCorporation,pp629-632.[7]ISO.Internationalstandard7726:Thermalenvironment-Instrumentsandmethodsformeasuringphysicalquantities,Geneva:InternationalOrganizationforStandardization,1998.[8]夏一哉,赵荣义,江亿.北京市住宅环境热舒适研究.暖通空调,1999,29(2):1-5.[9]朱能.人体热舒适性与室内空气品质若干关键问题的研究[博士学位论文].天津:天津大学,2003.