陈 勰，熊 宸，程 楠，李依然，刚文杰(华中科技大学 环境科学与工程学院，湖北武汉430074)

1 概述

作为学习的主要场所，高校教室的热环境对学生的热舒适感及学习效率影响较大。然而，在同一环境下，因年龄、性别、生活习惯等差异，用户热舒适感觉并不相同。了解用户个性化特征与建筑热环境的相关性，有助于针对用户特征营造舒适环境，改进建筑热环境的设计，为用户提供更加适宜的环境，从而提热舒适感和学习效率。

刘魁星等人[1]研究发现，用户冬季的中性温度(Neutral Temperature)低于秋季，曹彬[2]的研究表明，夏季的中性温度最高。曹宏芳等人[3]研究发现，夏季女性相对于男性更倾向于温暖的环境。Jin等人[4]研究发现，过渡期女性的中性温度比男性高。Lan等人[5]研究发现女性的皮肤温度比男性低，同时女性对较冷的环境更为敏感。Dear等人[6]研究发现，儿童的中性温度比成年人低。除了性别外，用户的体重也影响其热舒适感。Rupp等人[7]研究发现，超重人群更容易产生由温暖引起的不适。Thapa[8]研究发现，体重较轻的受试者偏好较高的中性温度。

由以上分析可知，现有研究多关注用户个性化特征(性别、体型)与温度的关系，然而对于用户个性化特征与室内空气相对湿度、二氧化碳体积分数的相关性研究较少。本文采用实测与调研方法，以某高校教学楼为测试地点，在供冷期调查受访者(高校学生)对教室热环境满意度(及不满意原因)、学习效率评价(及影响因素)，分析用户个性化特征对受访者热舒适感的影响。

2 研究内容和方法

2.1 研究内容

监测教室内环境参数(温度、相对湿度、二氧化碳体积分数)，并对教室内学生发放调查问卷，收集不同性别和体型受访者对热舒适感的评价，分析用户个性化差异与温度、相对湿度、二氧化碳体积分数的关系。

本文采用身体质量指数(BMI)表征用户的体型，身体质量指数IBMI的计算式为：

式中IBMI——身体质量指数

m——体质量，kg

h——身高，m

2.2 测试地点与时间

测试地点位于武汉某高校东九、东十二教学楼，测试时间为2019年9月，进行测试的典型教室见图1。两座教学楼均安装分体式空调装置(嵌入式空调器、立式空调器)，测试教室的空调装置开启，受访者均处于静坐状态。女性着装为短袖T恤、短裤或裙子，男性着装为短袖T恤、短裤或长裤。

图1 进行测试的典型教室

2.3 测试方法

实测与调研期间，随机抽取上课、自习教室，使用手持式二氧化碳监测仪对教室内的温度、相对湿度、二氧化碳体积分数进行测量。手持式二氧化碳监测仪性能参数见表1。

表1 手持式二氧化碳监测仪性能参数

在向受访者发放纸质调查问卷的同时，监测记录教室内环境参数，但受访者并不知道当前室内环境参数。调查问卷的主要内容：个性化特征参数：性别、年龄、身高、体质量等。受访者对教室环境满意度及不满意原因、热感觉、湿感觉、憋闷感觉。受访者对学习效率评价以及影响因素。

收集到672份问卷，为确保分析结果的准确性，避免人体热活动产生的影响，剔除了在教室停留时间短于30 min受访者的问卷，最终得到638份有效问卷，其中男性问卷448份，女性问卷190份。

3 结果与分析

实测与调研期间，教室内温度在24～30 ℃，相对湿度在70%以下，二氧化碳体积分数范围为300×10-6～1 600×10-6。

3.1 主观评价

① 教室环境满意度及不满意原因

受访者对教室环境满意度及不满意原因分别见表2、3。由表2可知，受访者对教室环境满意度为比较满意的最多，占总人数的42.79%。认为一般的次之，占总人数的37.62%。由调查结果可知，教室环境可满足大部分受访者的需求。由表3可知，在回答该问题的受访者中，对教室环境不满足的原因主要集中在空气清新程度、房间布局及人员密度，对室内温度、相对湿度、照明情况不满意的人数有限。

表2 受访者对教室环境总体满意度

表3 受访者对教室环境的不满意原因

调研期间为供冷期，大部分情况下，教室内空调开放窗户关闭，开窗通风情况较少，且个别情况下教室内会因个别人员使用香水、饮食等导致室内产生异味，影响空气清新程度。对于房间布局和人员密度，调研结果表明，受访者更倾向于挑选左右无人，甚至是四周没人的座位。当自习教室不足，由于人员密度变大导致的不满意人数出现增多。部分受访者所在教室的空调装置为嵌入式空调器，送风口在上方，易出现送风口附近的人员因吹风感出现不舒适的情况。

② 学习效率评价及影响因素

受访者对学习效率评价以及影响因素分别见表4、5。由表4可知，表示学习效率一般的受访者占绝大多数，其次是比较满意。由表5可知，在回答该问题的受访者中，表示学习效率低的影响因素主要集中在前一晚熬夜、精神状况不好，而反映由于教室内热湿环境不佳的人数仅为55人。在选择具体原因的受访者外，还有76名受访者选择了“以上均不是”的选项，经进一步沟通了解到，主要是受手机、计算机等电子设备影响导致学习效率下降。因此，教室环境能保证绝大多数受访者的学习效率。

表4 受访者对学习效率的评价

表5 学习效率低的影响因素

3.2 个性化特征的影响

① 性别

热感觉采用7级指标：很冷、冷、有点冷、中性、有点热、热、很热。将受访者的投票按照当时室内温度、性别进行归类。发现室内温度在26～28 ℃时，大多数男女受访者的热感觉为中性。在24～26 ℃时，大多数男女受访者的热感觉为有点冷。在28～30 ℃时，大多数男女受访者的热感觉为有点热。总体上，女性的中性温度高于男性。

湿感觉采用5级指标：很潮湿、潮湿、适中、干燥、很干燥。将受访者的投票按照当时室内相对湿度、性别进行归类。发现相对湿度在50%～60%时，大多数男女受访者的湿感觉为适中。总体上，相同相对湿度条件下，女性比男性觉得更加干燥。

憋闷感觉采用5级指标：不憋闷、有点憋闷、比较憋闷、很憋闷、非常憋闷。将受访者的投票按照当时室内二氧化碳体积分数、性别进行归类。由投票结果可知，受访者的憋闷感觉主要集中在有点憋闷、比较憋闷，而且在二氧化碳体积分数分布范围内(300×10-6～1 600×10-6)，均有受访者表示有点憋闷、比较憋闷。即使教室内二氧化碳体积分数低于1 000×10-6，受访者仍表示有点憋闷。而当教室内二氧化碳体积分数高于1 500×10-6时，表示有点憋闷、比较憋闷的受访者数量也没有明显增加。因此，憋闷感觉与二氧化碳体积分数的关系并不十分紧密。在教室二氧化碳体积分数相同时，女性受访者的憋闷感觉要高于男性受访者，说明女性更容易感到憋闷。

② 体型

我们将受访者的体型根据身体质量指数分为3类：将小于18.5视为偏瘦体型，18.5～23.9视为正常体型，大于23.9视为偏胖体型。

由调研结果可知，偏胖人群的中性温度在26.4 ℃左右，正常和偏瘦人群的中性温度在27.2 ℃左右，说明供冷期偏胖人群的中性温度比正常和偏瘦人群低。由调研结果可知，偏胖人群对相对湿度的感知比较敏感，正常和偏瘦人群则不太敏感。当教室内相对湿度在40%～60%时，偏胖人群的湿感觉适中。教室内二氧化碳体积分数相同时，3种体型人群的憋闷感觉并没有明显的差异，而且并未随着教室内二氧化碳体积分数上升而感到明显不适。

4 结论

① 教室环境满意度及不满意原因：教室环境可满足大部分受访者的需求。对教室环境不满意的原因主要集中在空气清新程度、房间布局及人员密度，对室内温度、相对湿度、照明情况不满意的人数有限。

② 学习效率评价及影响因素：教室环境能保证绝大多数受访者的学习效率，学习效率低的影响因素主要集中在前一晚熬夜、精神状况不好。

③ 性别的影响：女性的中性温度高于男性。相对湿度在50%～60%时，大多数男女受访者的湿感觉为适中。相同相对湿度条件下，女性比男性觉得更加干燥。憋闷感觉与二氧化碳体积分数的关系并不十分紧密，在教室二氧化碳体积分数相同时，女性受访者的憋闷感觉要高于男性受访者，说明女性更容易感到憋闷。

④ 体型的影响：供冷期偏胖人群的中性温度比正常和偏瘦人群低。偏胖人群对相对湿度的感知比较敏感，正常和偏瘦人群则不太敏感。当教室内相对湿度在40%～60%时，偏胖人群的湿感觉适中。教室内二氧化碳体积分数相同时，3种体型人群的憋闷感觉并没有明显的差异，而且并未随着教室内二氧化碳体积分数上升而感到明显不适。