陈凤+毛建西+符文瑜+卞根+王龙龙+黄浩志

摘要：人们的生活质量随着社会的发展而不断提高，人们对室内活动环境的舒适要求也在不断提高，特别是室内的热舒适度有了更高的要求，所以舒适和节能已成为当今建筑、设备设计的基本课题。大学教室作为校园建筑的一个重要组成部分，其热舒适度对高校教学活动产生重要影响。然而，现阶段对夏热冬冷地区大学教室热舒适度设计的研究还比较少，所以急需对夏热冬冷地区大学教室热舒适度设计进行研究。本文将对夏热冬冷地区大学教室热舒适度设计进行相关阐述，希望对相关参与者与研究人员带来一定帮助。

关键词：夏热冬冷地区；大学教室；热舒适

0引言

舒适和节能已成为当今建筑、设备设计的基本课题。目前人们生活质量随着社会的发展而不断提高，人们对室内活动环境的舒适要求也在不断提高，特别是室内的热舒适度有了更高的要求。然而，当人们把目光集中在一些高档居住建筑、办公建筑以及其它一些大型公建的室内环境之上时，却往往忽略了高校教室的一切热舒适设计的问题。大学教室作为校园建筑的一个重要组成部分，其热舒适度对高校教学活动产生重要影响。根据目前高等教育体制，一个在校大学生在教室学习的时间可以达到4-8小时，大学生的主要互动场所也就是教室。所以教室内热舒适的设计好坏会直接影响到学生的健康和学习效率，改善教室室内热舒适度环境是非常必要的任务。本文将在研究背景及研究方案、热舒适适应性研究分析、我国夏热冬冷地区大学教室热舒适度模型及其应用等方面对夏热冬冷地区大学教室热舒适度设计进行相关阐述，希望对相关参与者与研究人员带来一定帮助。

1研究背景及研究方案

1.1 研究背景

针对夏热冬冷地区建筑房间热舒适度这一研究课题，国内外众多研究者进行了大量的研究，并得到了很多有用的研究成果。Humphreys通过亲自调查测试，并对所测得的实测数据进行处理和分析，得到了在自然通风建筑中，建筑房间的室内舒适温度 和室外月平均温度 之间的显著相关性，Humphreys得到的函数关系式[1]为：

（1）

Auliciems等人延续了Humphreys的研究，并在Humphreys的研究基础上，对Humphreys得到的函数关系式进行了补充和修正，并提出了一个能应用于包含自然通风建筑和空调建筑在内的所有建筑的室内舒适温度 和室外月平均温度 之间的相关性方程[2]：

（2）

Nicol等人基于其在不同气候条件下所测得的实测数据，经研究后得出了室内舒适温度 和室外月平均温度 之间的另一种相关函数方程[2]：

（3）

式中， 是该地区30年内的室外月平均温度。

这些研究者的研究充分地说明了室内舒适温度和室外空气温度也就是当地的气候特征之间是存在明显的相关性的。而在我国，对于在一些夏热冬冷地区，还尚未得出适用于当地气候条件的热舒适度与室外空气温度之间的相关性关系。本文对2016年冬季和2017年夏季于所在的夏热冬冷地区（以南京为例）进行了调研，并对调研数据进行的分析处理、统计学回归和函数拟合，初步得出了夏热冬冷地区大学教室热舒适度的影响因素。

1.2 研究方案

（1）测试地区概况：南京属亚热带季风气候，雨量充沛，年降水1200毫米，四季分明，年平均温度15.4°C，年极端气温最高43°C，最低-13.1°C，年平均降水量1106毫米。

（2）测试过程、方法：本次测试分为冬夏两季进行，分别在冬至日、夏至日附近五天对南京地区的教室进行测量与问卷调查。所测物理环境参数为：室内空气温度、相对湿度、空气流动速度。（早上9：00到傍晚4：30）

（3）填写主观问卷调查表：问卷调查对象主要是室内上课学生，每天早上第一小节（40分钟）下课后我们随机对40名同学进行随机问卷调查。同学们主要来自江苏省，长江南北比例较为均衡。主要调查指标为：热感、热舒适度、热可接受度、潮湿感。

（4）测试时间：第一阶段为2016年12月1日至2016年12月30日，并着重对2016年12月18日至2016年12月23日冬至前后这6天的数据进行测试；第二阶段为2017年6月1日至2017年6月30日，并着重对2017年6月18日至2017年6月23日夏至前后这6天的数据进行测试。

2热舒适适应性研究分析

2.1 着装习惯随温度的适应性调节

本文通过在大学教室内采取调查问卷的形式，并结合由仪器测得的客观数据进行这分析，得出了在夏季和冬季反应人们热舒适度的服装平均热阻和室内、外空气温度的关系，函数分析结果如图1所示。

a室外 b室内

图1服装平均热阻与室内、外空气温度的关系

由图1可以看出，季节性变化对该地区大学生的室内着装量的影响比较大，在冬季，大学生的室内服装热阻分布在1.0～2.0clo之间，主要在1.5clo左右；在夏季，大学生的室内服装热阻分布在0.4～0.6clo之间，主要在0.5clo左右。该地区大学生的服装平均热阻与室内、外空气温度之间存在明显的线性相关性，服装平均热阻与室内、外空气温度的回归方程分别为：

式（4）、（5）中，C为服装平均热阻，单位为clo； 为室内空气温度；

为室外空气温度。

2.2 熱接受能力分析

通过对实测数据进行分析处理，并进行函数拟合，得出了冬季和夏季热不可接受率与室内空气温度的关系拟合曲线，如图2所示。

a冬季 b夏季

图2冬季、夏季热不可接受率与室内空气温度的关系

通过对图2进行分析可知，在夏热冬冷地区的实际生活中，夏季大部分人可接受的热环境为27～31℃的室内空气温度；冬季大部分人可接受的热环境为7～16℃的室内空气温度；冬季、夏季热不可接受率与室内空气温度的关系方程分别为：

式（6）、（7）中，PPD为热不可接受率，单位为%； 为室内空气温度，单位为℃。

式（6）、（7）反映了我国夏热冬冷地区热不可接受率与室内空气温度的关系。

2.3 热中性温度与热感觉值分析

通过对实测数据进行分析处理，并进行函数拟合，得出了冬季和夏季热感觉值与室内空气温度的关系拟合曲线，如图3所示。

a冬季 b夏季

图3 冬季、夏季热感觉值与室内空气温度的关系

冬季、夏季热感觉值与室内空气温度的关系方程分别为

式（8）、（9）中，TSV为热感觉值； 为室内空气温度，单位为℃。

式（8）、（9）反映了我国夏热冬冷地区热感觉值与室内空气温度的关系。

对图3及式（8）、（9）分析后可知，我国夏热冬冷地区大学教室冬季和夏季的热中性温度分别为13.72℃和26.89℃。在冬季，热感觉值有的为负数，有的为正数，这说明实测值与理论值基本接近。

3我国夏热冬冷地区大学教室热舒适度模型及其应用

将实测数据进行综合归纳，并进行函数拟合后可得出热中性温度与室外空气平均温度的关系方程为：

式（10）中， 为热中性温度，单位为℃； 为室外空气温度，单位为℃。

热中性温度与室外空气温度的关系拟合曲线，如图4所示。

图4 热中性温度与室外空气温度的关系

对图4及式（10）分析后可知，我国夏热冬冷地区大学教室室外空气温度每改变1℃，它所对应的热中性温度将改变0.7℃，拥有一定的节能潜力。

实际调研和工程实践表明，舒适温度和我国夏热冬冷地区大学教室室外空气温度是相互依赖的[4-5]，人体觉得舒适的温度不是固定不变的，而是随着室外空气温度的变化而变化。

结语

本文通过对研究背景及研究方案、热舒适适应性研究分析、我国夏热冬冷地区大学教室热舒适度模型及其应用等方面进行阐述与分析，对夏热冬冷地区大学教室热舒适度设计进行了初步探究，提出了一些相應的建议，对相关参与者与研究人员起到了一定帮助作用。

参考文献

[1]Humphreys M. Outdoor temperature and comfort indoors[J].Building Research and Practice，1978，3.

[2]Nicol F J，Raja I A，Allaudin A，et al. Climatic variations in comfortable temperatures： the Pakistan projects[J].Energy and Buildings， 1999，30： 261—279.