沈阳市商场冬季热舒适现场调查与分析

1沈阳市商场冬季热舒适现场调查与分析陈其针牛润萍黄晓燕摘要：采用调查问卷的方式，对沈阳市商场内热环境的人体热感觉，吹风感觉及热舒适感觉进行了研究，分析了沈阳市商场冬季室内的设计参数，计算了室内的中和温度和舒适范围；并就此分析了性别、年龄等人员行为因素对热舒适的影响。关键词：热舒适中和温度热舒适范围相对湿度我国地域辽阔、气候类型复杂多样，人员行为特点的差异，造成人们对于建筑环境热舒适性的不同要求。针对不同地区不同结构特点和功能要求的建筑物的室内热环境分别进行调查研究，研究人员行为特点对于热舒适感的综合影响，根据建筑物内人员行为的变化，实现对于不同类型和功能建筑物室内热环境参数的动态优化和调节，在改善室内热环境的同时，对实现建筑节能也具有一定的促进作用。然而，目前关于人员热舒适性的实地调查研究，基本主要集中在热带、亚热带地区夏季制冷工况。对于寒冷地区，冬季供暖热环境下人员行为特点与建筑物热舒适性的研究，目前还非常不足。针对这种情况，我们对沈阳市冬季采用空调供热的商场进行了实测调查。1研究方法关于人员热舒适感的研究方法，通常有两种：人工环境小室2试验研究与实测调查。环境小室的可控实验室研究能够对环境参数实施完善的测量与控制，可以更加突出的研究某一个或某几个变量的作用，但只是一种简化的热舒适试验，不能即时地反映热环境和人员行为的随机性和非稳态变化。通过实地观测和问卷调查，借助统计学的研究方法，可以从一定程度上弥补实验研究的不足，更好的揭示人员行为的随机动态变化对建筑物室内热环境参数的影响，以及不同行为状态人员对热环境的接受程度。因此本文采取了实测调查的方法。2实测调查2.1调查对象选取沈阳市3座全年中央空调的商业大厦进行了实测调查。调查时间为2002年1月8日到1月16日。采用问卷调查的方式，调查人员进入被调查的建筑中，对被调查人员进行面谈，详细讲解，协助他们正确理解调查表，以作出公正的客观评价。同时在选择被调查者时，要考虑到有一定比例的男性和女性，有一定比例的年龄混合群。被调查者多为营业员和进入商场的顾客。2.2调查数据利用温湿度仪和风速仪测试室内的热环境参数：干球温度，湿球温度，相对湿度，风速。收集了284名被调查者的数据。被调查者需要填写个人背景资料如：性别、年龄、身高、体重等。除此之外，被调查人员还须填写对热环境的感觉。采用的是世界上普遍公认的Fanger的热感觉标尺，即热（+3）、暖（+2）、稍暖（+1）、中性（0）、稍凉（-1）、凉（-2）、冷（-3）。3调查结果分析3.1中和温度和舒适范围由测3的数据得知，室内最高温度为27℃，最低温度为15℃，平均温度为22.4℃，标准差为2.6℃。由表1可以看出，在284名被调查者中，有6名即2.1%选择稍凉（-1），而有115人即40.5%选择了中性（0），有162人即57.1%选择了中性以上的选票。这些数据表明，选择暖的选票要远远大于凉的一侧,也说明人们对室内环境普遍感到偏热。表1热感觉投票分布表热感觉投票值-10+1+2+3频率61151163314百分比2.1％40.5％40.8％11.6％4.9％对于中和温度和舒适范围的计算，可利用统计学中的线性回归方法得出。即温度对热感觉的线性回归。根据线性回归方程：热感觉选票值y＝a＋bt0，式中a为截距，b为斜率。t0为室内温度。令热感觉选票值为0时，对应的温度为中和温度。线性拟合如图1。图1干球温度与热感觉回归图线性回归方程为：y＝-4.234+0.224t0,r2=0.434.r2是判定系数，是判定线性回归直线的拟合优度,r2越大，拟合程度越好。r2=0,表示自变量与因变量无线性关系，r2=1，表示所有的观测点全部落在回归直线上。由该回归方程可计算得出中和温度为18.9℃，舒适范围为16.6℃～21.3℃。与ASHRAE55-1992[1]舒适标准中冬季的舒适区t0=19.5～23.0℃，ISO7730标准中的冬季舒适区t0=20.0～24.0℃相比偏低。主要4原因是上述标准是以新陈代谢率为1.2met（70w／m2），衣服阻值为1.0clo为前提条件的。本次调查由于是在商场进行，调查对象又是顾客和营业员，其新陈代谢率在1.6met（93w／m2）到2.0met（116w／m2）之间，平均值为1.7met，衣服阻值为典型的冬季装，最小阻值为0.738clo，最大阻值为1.353clo，平均阻值为1.32clo。3.2相对湿度与热舒适在调查问卷中，湿感觉评价分为七个等级：1非常潮湿2潮湿3有点潮湿4适中5有点干燥6干燥7非常干燥；热舒适标准中推荐：相对湿度φ=25%～70%。由实际测得数据中，最大湿度为43％，最小湿度为29％，平均湿度为36％。实际测试结果表明：当φ=25%～30%时，88.9%的人感到空气干燥，11.1%的人认为尚可；当φ=30%～45%时，50.7%的人感到空气干燥，45.2%的人认为尚可，5.1%的人感到空气闷热非常干燥。在所测的问卷中，没有任何人选择有点潮湿的。由此可见:当相对湿度为20%～30%时，80%以上的人感到空气干燥,而当相对湿度为30%～45%时,只有45.2%的人感到空气尚可。显然热舒适标准的下限偏低。3.3性别与热舒适设男性为1，女性为0。在284名被调查者中，男性为105人，占总数的37％，女性为179人，占总数的63％。表2男女性别分别对应的热感觉投票分布性别热感觉投票-10+1+2+3女（0）频率27473237百分比（％）1.141.340.812.83.9男（1）频率04246107百分比（％）04043.859.56.7从表2中可看出：男的有42人即40％的男性选中性，女的有74或41.3％选中性。ASHRAE标准和ISO7730标准中规定：80%的居民能接受的环境即为热舒适环境,即ＰＰＤ≤20%的温度为人们可接受的温度。选-1～+1之间的选票，可认为是人的热舒适范围。由此得女性中有149名即83.2%的人感到舒适，男性中88人即83.8%的人感到舒适。这些数据表明对于同样的环境范围，男性比女性更容易适应环境。平均舒适选票男性为+0.828，女性为+0.77，这表明男性的舒适温度比女性的要低。图2女性干球温度与热感觉的回归图图3男性干球温度与热感觉回归图由图2和图3分别计算男女的中和温度和舒适范围。女性回归方程为：y=0.320+0.198t女性的中和温度为18.5℃，舒适范围为16.1℃～21.1℃；男性回归方程为：y=1.298+0.158t男性中和温度为17.1℃,舒适范围为14℃～20.1℃。由此数据得女性中和温度比男性高1.4℃。回顾一些研究，Fanger[2]对丹麦和美国人的实验中表明在男女之间所喜欢的热环境没有明显的区别。然而，丹麦人男性要比女性更喜欢温暖的环境。Ellis[3]发现对于不同的男女群组中，男女中和温度有1℃左右的区别，但整体来看没有太大的区别。Busch[4]1988年也进行了研究，发现女性的中和温度比男性高0.8℃，女性中和温度为25.4℃，男性6为24.6℃。Olgyay[5]表明总的来讲女性比男性的舒适指标高1℃。从本次研究结果表明：女性中和温度是18.5℃，男性中和温度为17.1℃，女性比男性的中和温度高1.4℃。3.4年龄与热舒适我们把年龄段分开两大段，分40岁以上和40岁以下。尽管没有充分的证据，但理论上年龄对舒适温度的决定有着一定的作用。由于随着年龄的增长新陈代谢率减少，所以年老的人喜欢较温暖的环境。20岁的人与65岁的人基本新陈代谢率相差4.7w／m2。Ashare表明所有40岁以上的男女均比40岁以下的人的舒适温度高0.6℃。Olgyay[5]表明年龄对热舒适要求起一定的作用：40以上的人普遍比40以下的人舒适温度高1℃。然而，Fanger[2]发现年老的与年轻人的中和温度却是统一的。年老年轻的人有相同的中和温度是由于年老的人有着较低的蒸发损失，正好作为对低新陈代谢率的补偿。悉尼的Wong调查表明夏天年老的人比年轻人穿的要厚些。这正证明了年老的人喜欢较高的温度。本项调查数据中有216人，占总数的76.1%是40岁以下的，68人占总数的23.9％为40岁以上。其中40岁以上的人的中和温度为17.9℃，40岁以下的人的中和温度为18.5℃,可见40以上的人比40以下的人的中和温度低0.6℃。4结论（1）沈阳市商场冬季供热室内人员的中和温度为18.9℃，舒适范围为16.6℃～21.3℃。比ASHRAE55-1992舒适标准中冬季的舒适区t0=19.5～23.0℃，ISO7730标准中的冬季舒适区7t0=20.0～24.0℃要低。（2）热舒适标准中推荐:相对湿度φ=25%～70%。当相对湿度为20%～30%时,80%以上的人感到空气干燥,而当相对湿度为30%～45%时,只有45.2%的人感到空气尚可。与热舒适标准推荐值:相对湿度φ=25%～70%相比较，显然热舒适标准的下限偏低。（3）男女性别的不同，其中和温度有所区别。女性中和温度是18.5℃，男性中和温度为17.1℃，女性比男性的中和温度高1.4℃。（4）年龄的不同，对热舒适的要求也不同。其中40岁以上的人的中和温度为17.9℃，40岁以下的人的中和温度为18.5℃,可见40岁以上的人比40岁以下的人的中和温度低0.6℃。参考文献［1］ASHRAEANSI/ASHRAEStandard55-1992.Thermalenvironmentconditionsforhumanoccupancy.Atlanta:AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAirconditioningEgineers.Inc,1992.［2］FangerPO.ThermalComfortAnalysisandApplicationsinEnvironmentalEngineering.Copenhagen:DanishTechnicalPress,1970.［3］EllisFP.ThermalComfortinWarmHumidAtmosphereObservationsonGroupsandIndividualsinSigapore.JournalofHygiene1953;51:386-404.［4］BuschJF.ThermalResponsestotheThaiOfficeEnvironment.ASHRAETransactions1972;78(1):131.［5］8OlgyayV.DesignWithClimateBioclimaticApproachtoArchitecturalRegionalism.NewJersey,USA:PrincentonUniversityPress,1963.