高校教室室内温湿度测试及其舒适度评价

王海滔 陈雪 宋军杰 黄慧君 高菁

摘要：高校教室是教师教学、大学生学习的主要场所，研究教室环境品质的现状并创造良好的教室环境品质，对教师和学生的身体健康、工作学习效率意义重大。本文以苏州大学建筑学院教学楼为研究对象，通过对4个不同方位、楼层的专业教室进行实验测试，分析比较各教室的室内温湿度差异，进而进行教室舒适度评价，并提出相应的改善措施。

关键词：温度；湿度；测试；舒适度

1.引言

随着生活水平的提高，人们对室内热舒适度提出了更高的要求，目前研究主要集中在对居住、办公建筑的探索，对大量存在的高校教室的室内环境问题却有所忽略[1]。在众多的高校教室中，建筑学专业教室利用率较高，根据建筑学院教学体制，学生在专业教室内学习的时间长达8-12h，教室已成为学生的主要活动场所之一。因此，教室内热舒适度的好坏直接影响到学生的身心健康和学习效率，监测及改善教室室内热舒适度环境显得极为重要。

影响建筑学院教室室内热环境的因素有很多，主要包括室内温度、室内湿度、气流速度、环境辐射以及师生的衣着、活动强度等[2]。由于已有研究对苏南亚热带湿润季风气候地区研究较少，因此，本文选取苏州大学建筑学院的专业教室为测试对象，选取温度和湿度作为研究热舒适度的重要监测因子，通过比较与分析不同教室的温湿度，建立对热舒适的客观评价，有助于未來的建筑节能设计，改善目前对空调的依赖和能源的浪费。

2 测试方法与目的

2.1 测试方法

采用仪器测试法，实验设备为HOBO温湿度记录仪，可测室内温度、室内湿度等热参数，通过相关软件处理，计算温湿度变化曲线。为保证测试对象具有代表性，实验依据相关规范，将温湿度记录仪测试高度定为0.7m，测试点选择教室内四角和中部位置，测试时间为连续性测试，从早上8：00到晚上8：00，选取有代表性的四个教室同步开展测试。

2.2 测试环境

实验对象为苏州大学建筑学院南部教学区的部分设计教室，选取其他条件相同，楼层和方位不同的教室，分别于三楼中部的1303室，五楼西部的1509室，中部的1503室，东部的1505室放置记录仪（图1）。教室长16m，宽8m，单向采光，共四扇窗户，窗墙比为0.8，教室内共有30个学生座位，课桌椅均为钢材。测试过程中受试者所处的环境门窗关闭或自然通风，由于教室为单面开窗，测试期间平均空气流速较小，受试者在测试期间内均为静坐休息状态。

图1 测试教室及HOBO仪器分布图 （图片来源：笔者制作）

2.3 测试目的

苏州地处北纬31°.3′ 东经120°.6′。属亚热带湿润性季风海洋性气候，四季分明，冬冷夏热，雨量充沛。年平均气温17℃上下，年降水量1300 毫米左右，无霜期230 天左右，日照约2000 小时。苏州气候表现为冬季温度低，相对湿度低，夏季温度高，相对湿度高，人体感觉不够舒适，主要通过门窗自然通风和空调调节达到室内舒适。5月份的苏州温度和湿度均达到人体舒适度要求，因此，在自然通风的状态下，分析比较不同教室和单个教室室内温度与湿度之间的变化关系，有助于判断室内热舒适度，为监测和改善室内环境提供依据。

3 测试过程与数据分析

测试过程：测试从四个方面进行温湿度的分析对比，即同楼层不同方位、同方位不同楼层、同教室不同测点以及某测点情况。

3.1 同楼层不同方位的温湿度分析

根据1509、1503和1505三个教室中五个测点的平均温度值、湿度值对比分析，绘制折线图表如图2所示。分析结果显示：

图2 1503、1505、1509教室温湿度折线图（图片来源：笔者制作）

（1）8：00-20：00，三个教室内温度总体呈上升趋势，并逐渐趋于平缓，最高值出现在14：00-15：00左右。温度变化主要受光照影响较多，与教室的通风情况也有一定关系。其中，8：00-11：00，1505教室温度较其他两个教室高，1503教室最低。三个教室在11：00时温度达到统一，均为24.1℃。在之后的11：00-20：00，1509教室温度显然高于其他两个教室。分析原因可知，1505教室朝东，在8：00-11：00接受到的光照显然高于其余两个教室。而11：00，太阳位置逐渐发生变化，处于朝西方向的1509教室西晒情况增强，温度也随之升高。处于中间位置，朝南的1503教室相对温度则较平稳，受光照影响不大。

（2）8：00-20：00时间段内，三个教室内的湿度变化总体呈先降后升的趋势。主要与教室受光照情况、温度以及通风情况等有关。其中，11：00时，三个教室的湿度达到统一，为47%。11：00以后，1509教室的湿度显然低于其他两个教室，主要与1509教室朝向为西有关。

（3）三个教室的温度与湿度关系密切，温度升高时，其湿度相对降低；温度降低时，其湿度相对升高。

3.2 同方位不同楼层的温湿度分析

根据1303和1503两个教室中五个测点的平均温度值、湿度值对比分析，绘制折线图表如图3所示。分析结果显示：

图3 1303、1503教室温湿度折线图（图片来源：笔者制作）

（1）8：00-20：00，两个教室内的温度总体呈上升趋势，并逐渐趋向平缓，最高值出现在14：00-15：00左右。其中，8：00-11：00，1303教室温度高于1503。两个教室在12：00时温度达到统一，均为24.1℃。在之后的12：00-20：00时间段内， 1503教室的温度显著高于1303。主要与太阳高度、太阳照射，以及师生的进入有关。12：00后，1503教室人流开始增多，体热也对温度产生了一定影响。

（2）8：00-20：00，两个教室内的湿度变化总体呈先降后升的趋势。主要与教室受光照情况、温度以及通风情况等有关。其中，9：00时，两个教室的湿度达到统一，为53%。9：00以后，1503教室的湿度低于1303。主要与1303教室楼层较低，空气流通缓慢有关。

（3）两个教室的温度与其湿度关系密切。一般温度升高时，其湿度相对降低；温度降低时，其湿度相对升高。

3.3 同教室不同测点的温湿度分析

选取1303教室，测试12小时内整点时刻五个测点的数据作为分析的基本数据，经整理可绘制1303室内不同测点间的温湿度对比，如图4所示。通过测量对比发现，同一教室五个测量点在相同时刻所处环境的温湿度各异。具体情况如下：

图4 1303教室温湿度折线图（图片来源：笔者制作）

（1）室内温度介于23.0-25.7℃之间，平均温度为24.4℃。随着日出后测试时长增加，测点温度均呈上升状态，测点3先于其他测点变化，呈较快上升趋势至11：00，随后平缓下降，其余测点则呈平缓状态至17：00时达到最高值，而后逐渐降低。测点3温度波动最大，平均温差为0.2℃，而测点2与3位置相似，同靠南窗且正对两扇出入门，但由于测点3处出入频率小于测点2，空气流动较小，使得局部空气积聚，温度更易于升高。测点1、4位置相似，均为北向靠门处，但由于测点1出入频率大，受外界温度影响较大，随着外界温度的升高，温度较4高。除测点3外，其他测点几乎处于同一温度变化幅度范围内，除测点5于17：00后温度有小幅度迅速增长而高于测点1、2外，其余时段相差不大。

（2）随着日照时间与日照强度的增加，五个测点所测湿度值均呈下降趋势，并于14：00降至最低。由于测点3靠南窗处，受日照影响较大，区域内空气温度较高且不流通，致使其湿度值最低，平均为45.0%，而测点1、2、4、5湿度值相差不大，平均湿度值为49.5%、51.3%、49.7%、51.3%，但测点1、4湿度较测点2、5低2%左右，测点1、4处于门口位置，测点2处于正对门口的靠南窗位置，测点5处于教室中心位置，由此说明空气流通导致湿度减小。随着日照强度降低，空气温度下降，室内湿度略有上升，但在14：00-17：00时间内保持稳定。至17：00后，伴随着日落，空气渐冷，所测室内的湿度值呈直线上升趋势。

（3）总体而言，受太阳直射影响，教室内南部方位处温度高于北部方位、湿度低于北部方位，室内中心区域位置温度高于北部而低于南部；而在同一方位情况下，受人员流动而导致的空气流通影响，出入频繁处温度明显高于不频繁处温度，湿度则较出入不频繁处湿度低。

3.4 某测点的温湿度分析

选取1505教室中间节点位置的10号测试点分析其温湿度变化，经整理繪制温湿度变化状况如图5所示。分析结果显示：

图5 1505中间节点10温湿度变化图（图片来源：笔者制作）

（1）测点10处室内温度介于22.9-23.9℃之间，最低温度为8：00时22.9℃，最高温为16：00时 23.9℃，平均温度为23.9℃。由图看出，8：00-16：00，温度基本处于上升状态，16：30左右，开始下降，至17：00时基本保持恒定状态，随后由于在18：00后，教室内人数陆续增加，且出入频率逐渐增大，空气流动较为强烈，故而温度趋于下降；而在19：00后，教室内人数固定，人员活动范围趋于稳定，于19：00-20：00间温度又有所回升。

（2）测点10处室内湿度介于23.0-24.4%之间，最高湿度值为8：00时24.4%，最低湿度为16：30时23.0%，平均湿度为23.7%。由图看出，随着太阳升起，温度逐渐增加，室内湿度呈平缓下降，至16：30左右降至最低。而后，随着日照强度减弱，室内外温度降低，空气湿度逐渐增加，室内测试点湿度以较快的速率呈直线上升，于19：15时趋于稳定，湿度值为24.3%。

（3）测点处温度和湿度，在8：00时分别处于测量时间段内最低值与最高值，而在16：00时又分别处于最高值与最低值。故而得出，日照时间与日照强度对于室内特定点温湿度的影响较大。此外，教室内人员活动对温度值影响较大，而对湿度值的影响效果不明显。由于18：00时测定教室内人数的增加，且进出教室频率较高，导致室内空气流动加快，使得温度有下降趋势；待教室内人数稳定、人员活动范围固定，温度又逐渐上升至正常室温。

4 结论

学生在舒适度较差的环境中学习，会感觉不适或出现厌学现象，导致学习效率降低。实验表明，在室温为22℃～25℃、相对湿度为40%～60%RH的环境下进行思维活动，有助于提高学习和工作效率。本次实验测试中，温湿度处于舒适范围内，而由于建筑朝向不同，形成的温湿度变化对学生的舒适度产生影响。

通过上述实验数据分析，得出以下几点结论：

（1）不同高度与朝向对室内的温度与湿度有一定的影响。具体而言，高度越高，湿度越小。朝西的教室于午后温度显著高于其余朝向教室，处于其中的师生舒适度较差，因而不适宜长期作为学习的环境。

（2）统一教室不同位置的温湿度情况也不同。西南角的温湿度变化较其余位置较大。在进行室内座位布局时，应避开西南角位置，将其用于其他功能使用。

（3）一天之中13：00～14：00太阳能辐射热量最大，室内的温湿度也发生较大变化。因此在进行建筑布局时，应使建筑物方向尽量为南偏东5°～15°，以降低太阳辐射对室温的影响，提高环境热舒适度。

此外，室内的温湿度情况与通风情况、人流等方面也有一定关系，设计时应当综合考虑。

参考文献：

[1]张樱子，刘加平. 湿热气候区典型中学教室室内热环境[J]. 建筑科学，2008（10）：43-46+68.

[2]霍小平， 葛翠玉. 建筑室内热环境测试与分析[J]. 建筑科学与工程学报，2005（02）：79-82.

[3]杨晓敏. 高校教室环境品质实测与评价[D].南华大学，2013.

[4]谢东坡. 室内环境监测与舒适度评判系统研究[D].重庆理工大学，2009.

[5]王洪光. 西安地区高校教室室内热环境研究[D].西安建筑科技大学，2005.

作者简介：王海滔，男，汉，江苏无锡，研究生，苏州大学，城乡规划。

陈雪，女，汉，江苏盐城，研究生，苏州大学，城乡规划。

宋军杰，男，汉，河北邯郸，研究生，苏州大学，艺术设计。

黄慧君，女，汉，江苏无锡，研究生，苏州大学，风景园林。

高菁，女，汉，河南平顶山，研究生，苏州大学，风景园林。