搜索
上海地区地下公共场所热环境状况调查*上海交通大学蒋淳潇叶晓江连之伟摘要：本文对上海地铁的热环境状况进行了研究，测量了15个站点的空气温度、辐射温度、相对湿度、风速等环境参数以及站台污染物浓度，并收集了801位受试者填写的热舒适、空气品质等主观调查表。计算出的热中性温度为20.02℃，期望温度为20.7℃，80％的人可接受的温度范围上限为23.2℃（均以操作温度表示），略低于ASHAREhandbook中的舒适区标准。在对地下空气品质的研究中，发现各个站点的粉尘浓度超标均很严重，对人体的危害很大。另外，本文还对“病态建筑综合症”（SBS）进行了一定研究，试图找出热舒适与空气品质对其的影响。结果发现某些污染物浓度的超标和人们对环境的不舒适感都会引发SBS相关症状的发病率上升。最后，针对地铁空气品质的改善，提出了自己的建议。关键词：热环境，热舒适，中性温度，空气品质，病态建筑综合症0引言随着经济技术的发展和生活水平的不断提高，公共场所热舒适状况与室内空气品质，已逐渐成为人们关注的话题。上海地铁一号线已经运行多年，而地下站台的热环境状况也与人们的健康生活息息相关。因此，笔者对地铁一号线沿线的数十个站点进行了一番调查。其目的在于：收集上海地铁热环境的相关资料、客观评价各地铁站的污染物浓度是否符合相关标准并提出改进建议。1研究方法1.1样本选择选择地铁一号线，从首个地下车站上海南站站开始沿线依次调查了15个车站，至上海马戏城站结束。调查问卷采用抽样调查的方法，向地铁站台的人员发放调查问卷，在对象填写问卷的过程中测量记录下此刻的环境参数与相关污染物浓度。最终共完成问卷801份，得到了801个人体热反应样本。1.2数据采集测量时间为2005年4月7日至4月24日，主要集中在上午9：00～12：00与下午13：00至16：00之间。根据上海地铁平时的客流规律，基本上是处于均值时段。调查小组由2人组成，其中一人负责指导受试者填写问卷调查表，另外一人负责测量此刻的热环境参数与污染物浓度。1.2.1环境参数与污染物浓度测量本次测量的热环境参数包括空气温度、辐射温度、相对湿度与空气流速4项；污染物浓度包括CO、CO2、甲醛、粉尘。其中对粉尘的测量分别采用三种滤嘴进行：PM10（粉尘颗粒直径小于10μm）、PM2。5、PM1。0。空气温度、湿度、CO、CO2浓度采用美国TSI公司的Q-TRAK8551室内空气质量检测仪进行测量。粉尘浓度的测量采用美国TSI公司的DUSTTRAK8520粉尘测定仪。甲醛浓度测量采用英国PPM-Technology公司生产的PPM-400甲醛检测仪。风速的测量采用德国Testo415风速仪。辐射温度采用直径150mm黑球温度计测量。1.2.2主观调查*国家自然科学基金项目（No.50478018）请受试者填写调查表并对地铁热环境与空气品质做主观评价，内容包括：（1）受试者的背景情况，如性别、年龄、类型（行人或店员）。（2）调查时刻人员的热感觉。（3）空气状况调查，如潮湿程度、空气洁净度等。（4）舒适度、期望度调查。（5）“病态建筑综合症”调查，包括头疼、头晕、困乏、鼻痒、眼睛刺激、皮肤痒、疲劳。2热舒适调查结果与分析2.1人员背景对801名受试者的背景进行了统计。其中男性467名（58.3%），女性334名（41.7%）；受试者平均年龄为29.3岁；受试者中大部分为候车的行人。2.2热环境参数分布总体的热环境参数统计结果见表2-1。其中为空气温度，t为辐射温度，t为操作温度(空气温度与辐射温度的平均值)，φ为相对湿度，v为空气流速。atro表2-1总体热环境参数统计表at℃rt℃ot℃φ%vm/s平均值23.623.623.653.50.13标准偏差1.871.841.847.780.13最大值27.426.927.267.51.78最小值19.920.420.335.60.01操作温度主要分布在两个区域，即21℃～21.5℃与23.5℃～25℃，占总体样本的70.3％，而21℃～21.5℃的较低操作温度主要集中在新投入使用的上海南站站点以及北延升段的三个新站点中山北路站、延长路站和马戏城站。92.8％样本的空气流速≤0.35m/s。202122232425262728-2-10123热感觉投票值操作温度℃2.3中性温度与期望温度本次问卷调查考察了人们主观热感觉的投票。是按照ASHRAE七点表度进行的热感觉投票：1.热，2.暖，3.稍暖，4.舒适，5.稍凉，6.凉，7.冷。根据该投票值可反映出何种环境温度为人们普遍接受的通常温度。以操作温度为自变量，以该温度对应的热感觉投票值为因变量作图进行回归分析，线性拟合的结果见图2-1图2-1热中性温度计算图2-2期望温度计算2021222324252627280102030405060708090100回答率％操作温度℃冷期望点热期望点线性回归方程如下：平均热感觉投票值＝0.180－3.604。式中代表操作温度。otot令平均热感觉投票值为零，得热中性温度为20.02℃(以操作温度表示)。期望温度的计算采用数理统计的方法：统计某一温度区间内（0.5℃为组距），期望环境温度比此刻稍暖或稍冷的人数占总人数的百分数。期望稍冷的点为冷期望点，期望稍暖的点为热期望点，分别进行回归分析得图2-2。由两曲线交点得期望温度约为20.7℃(以操作温度表示)。中性温度与期望温度的值相近，且均低于地铁平均操作温度。说明人们普遍感觉室内温度偏高。2.4热接受率把热环境的舒适区定义在有80％的人可接受的范围内，认为热感觉投票值在-1～＋1之间的都对热环境表示接受。从-1～1热感觉投票率占总投票率的77.4％，22％的乘客的热感觉投票值为＋2或＋3。可见人们对上海地铁的热环境基本满意。适当地降低环境温度将会带来更高的满意程度。统计每0.5℃内热感觉投票值在-1～＋1的频数，可估计出80％的人可接受的舒适区。相关的投票频数和二阶回归曲线见图2-3。对应的80%可接受的温度范围的上限为23.2℃。2021222324252627556065707580859095100热接受率％操作温度℃图2-3热接受率2.5与热舒适区比较首先可将中性温度、期望温度与80％的人接受的温度上限转化为标准有效温度指标[1]。查阅文献[1]的热舒适图，中性温度20.02℃与期望温度20.7℃转化为标准有效温度约为22℃。80％的人接受的温度上限23.2℃转化为标准有效温度约为25℃。再查ASHAREhandbook（1993）[2]中的舒适区，冬季的舒适区为20℃～22.9℃，夏季的舒适区为22.8℃～26.1℃，发现中性温度、期望温度略低于夏季标准，可接受温度上限低于夏季舒适区上限。经分析可能有以下原因：1）实测时间在4月，接近夏季。2）地下建筑缺少通风，人们更偏爱于较低的温度来消除闷热感。同时参考文献[3]的观点，从较高温的室外转入地下，人们希望在短暂的停留时间中从温度较大幅度的动态变化中获得舒适、愉快感。3）ASHARE标准是欧美国家制定的，我国与欧美国家的经济发展水平不同，人民生活水平、经济承受能力不同，人们对热环境的心理适应、期望值不同。3空气品质与SBS3.1室内空气品质标准根据我国的大气环境质量标准GB/T18883-2002(1h均值)和一些较先进国家和地区建议室内空气标准[4]，列出了一套标准建议值作为地铁室内空气品质客观评价的标准。见表3-1。表3-1地铁室内空气品质客观评价标准温度18－28℃相对湿度30－70%一氧化碳10mg/m3二氧化碳1000ppm甲醛0.1mg/m3可吸入粉尘PM100.15mg/m3可吸入粉尘PM2。50.065mg/m33.2室内污染物客观评价3.2.1甲醛与一氧化碳地铁车站的甲醛来自于建筑材料、装饰物品，由于地铁一号线已经投入运行多年，甲醛已经得到有效的挥发，各站点符合标准建议值。北延升线上新投入使用的三个站点的甲醛浓度也很低，说明在建筑材料的选择和验收把关的工作上是做得很严格的。地铁车站内部不存在燃烧现象，因此站台站厅的一氧化碳浓度保持在0－4ppm的水平上，远低于标准建议值。3.2.2二氧化碳徐家汇、黄皮南路、人民广场、新闸路等许多站的二氧化碳均偏高，接近或超过标准值。人民广场的最大值甚至达到了1400ppm。主要因为这些站点的人流量比较大，站台候车的人流密度比较集中，导致空气中二氧化碳含量的积累，且由于地铁建筑密闭的特殊性，站台的二氧化碳一时很难排出，所以导致超标比较严重。3.2.3粉尘各地铁站点的粉尘浓度基本均超标比较严重。分析原因，粉尘可能主要来自隧道和空调系统，悬浮于空气中，较难排出室外。而且当有列车驶入站台时，粉尘测试仪指数都有一定的增加，说明隧道中含有大量粉尘。人流量大的车站，粉尘浓度也普遍较大。PM10、PM2。5超标程度分别达到了1.1～5.4倍、1.5～10.9倍，而且，从图3-1来看，直径10μｍ的粉尘颗粒中，直径1μｍ的颗粒更是占到了很大一部分，其更容易进入人体内，对人体健康是一种很大的危害，需要引起有关部门的重视。0.0000.2000.4000.6000.8001.000上海南站漕宝路体育馆徐家汇衡山路常熟路陕西南路黄陂南路人民广场新闸路汉中路火车站中山北路延长路马戏城粉尘浓度mg/m3系列1系列2系列31μｍ2.5μｍ10μｍ图3-1粉尘浓度站点分布图头疼症状0123鼻子痒症状0123图3-2热感症状图3-3舒适度与SBS相关症状觉与SBS相关3.3室内污染物与SBS症状我们尝试寻找CO2浓度与SBS症状的一些相关性，因此我们挑选了四个CO2浓度最高的站点（均超过1000ppm）以及四个CO2浓度最低的站点进行比较。结果发现对于头晕、想睡觉、疲劳这三种SBS症状，低CO2浓度站点调查表中，选择“无该症状”的人群比例明显上升。说明低浓度站点受该三种症状困扰的人减少，而CO2浓度与该三种症状确实具有联系。研究中并没有发现其他污染物与SBS症状的相关性，对于SBS的影响因素还有待进一步研究。3.4热感觉﹑舒适度与SBS症状以Fanger七点标度的热感觉投票值为标准，统计某一热感觉状态下，SBS相关症状的严重程度，将调查表中四点分度的SBS症状严重程度以数值量0～3表示（0表“无”，3表“严重”）发现SBS症状与人们的热感觉具有较高的相关性，热感觉为零（舒适）处，SBS相关症状的严重程度最低。见图3-2。图中点的大小代表调查问卷数量。利用人们的舒适度评价寻找SBS相关症状与环境舒适度之间的关联。将五点分度的舒适度评价转换为0～1的数值量（0表“不舒适”，1表“很舒适”）。由图3-3发现随着人们对环境舒适度不满意程度的增加，SBS相关症状的发病率也随之增加。综合图3-2与图3-3，说明人们对环境的舒适感一定程度上影响了他们SBS症状的发生频率。而SBS症状决非是某一单一环境因素作用的效果，它更与整体环境对人体产生的影响有关。4总结与改善本文对上海地铁一号线的地下热环境状况进行了调查和研究。获取了大量实测数据，结合热舒适与空气品质两方面对数据进行了统计分析。得出的主要结论如下：（1）地铁车站中性温度20.02℃、期望温度20.7℃，略低于ASHARE舒适区温度。（2）大部分受试者对所处热环境达到认可，80％的人可接受的温度范围上限为23.2℃。-3-2-10123热感觉投票值SBS症状0123严重程度SBS症状严重程度00.250.50.751-0.500.511.522.53舒适度（3）15个地铁车站甲醛与一氧化碳浓度符合规范标准。部分站点二氧化碳浓度超标。粉尘浓度在各站点超标现象比较严重。（4）CO2污染对头晕、想睡觉、疲劳等SBS症状影响比较明显，未发现其他污染物与SBS症状的相关性。（5）热感觉与环境舒适度对SBS症状有一定影响，调查显示人们在不舒适的环境中的发病频率比较高。对于空气品质的改善，提出自己的几条建议：（1）车站的新风量应取决于人员和室内气体污染源两个方面，对人流量大的地铁车站，应增加新风量以保证新风对污染物的稀释。（2）