成都某高校教室夏季热舒适调查研究

刘晓艳 向 艳

（成都纺织高等专科学校建筑工程学院 成都 611731）

成都某高校教室夏季热舒适调查研究

刘晓艳 向 艳

（成都纺织高等专科学校建筑工程学院 成都 611731）

以6月份成都某高校教室为研究对象，在开窗通风和可自由开启吊扇的条件下，现场测试了教室内的温度、相对湿度和风速等参数，通过问卷调查了学生对室内外热环境的主观热感觉，并与本地住宅和国内其他城市同类建筑的研究成果进行了比较。结果表明：71.8%的学生对该时段内的热感觉表示接受；热中性温度为25.96℃，热期望温度为25.89℃，热舒适温度范围为25.44～27.26℃，与ISO7730标准中提供的教室推荐设计温度上限基本一致；另外，教室中测试拟合的TSV斜率大于PMV斜率，表明对温度的敏感性，学生实际的感觉比PMV预测的变化要快，并且人员在教室中比住宅中对温度的变化感觉更灵敏。

高校教室；热舒适；热感觉；现场测试；设计温度

0 引言

热舒适是居住者对室内热环境满意程度的一项重要指标。近年来，随着人们对生活质量要求的提高，对室内环境的舒适性也越来越重视；高校教室作为大学生的学习场所，其热舒适状况被学生和家长所关注。目前在高校教室中，窗户通风和吊扇开关是学生可利用的改善热环境的主要方式。为了了解现有条件下成都地区教室的热环境和热舒适性，本课题组于2014年6月份对成都某高校教室进行了热舒适现场的调查和研究，并与近几年国内相似的研究相比较，得到了该高校教室夏季的各项热物理参数及对此类环境的评价结果。

1 研究方法

本研究采用现场实测和主观问卷调查相结合的方法。

1.1 测试对象及地点

成都属于夏热冬冷地区，6～8月气温较高，测试和问卷调查为6月中下旬，这段时期高校学生仍在教室上课或进行实训，教室内热环境的好坏关系到学生的学习状态和效果；本研究以供热通风与空调工程专业的大一及大二学生（共4个班，135名学生，61名女生，74名男生，90%为长期在四川生活居住。）为测试和调查对象；测试地点为学校教学楼和实训楼两幢楼中的16间教室；测试时每班根据上课时间和地点选取典型时段测试，有效测试次数共计23次，收集有效样本724人次。

1.2 测量仪器及测量过程

室内空气温度、相对湿度采用逸品博洋HTC-1室内温湿度计；风速测量采用BENETECH GM8908数字风速仪。由于仪器的限制，本研究中将平均辐射温度取值为室内环境温度。

测试时，上课铃响将温湿度表放置于教室中心课桌上，室内吊扇根据需求由同学自行开关，下课铃响（在教室内端坐45分钟）同学记录教室编号、温湿度、吊扇开关情况。

1.3 调查问卷

在现场测试的同时进行主观问卷调查，调查内容包括姓名、性别、室外气侯状况、室外热感觉和室内热感觉，热感觉投票值按照ASHRAE 55-2004标准将冷热感觉分为7级（冷（-3）、凉（-2）、稍凉（-1）、中性（0）、稍暖（1）、暖（2）、热（3）。

2 测试及调查结果

2.1 室外气候参数

成都地处川西平原东南部，属亚热带季风气侯，具有日照少、降雨多、湿度大的气候特征。据1971～2000年30年累年气象统计资料可知，成都地区6月份月平均气温23.7℃，月极端最高气温35.2℃，月极端最低气温13.2℃，月平均相对湿度81%[1]。夏季感觉闷热。

2014年6月份成都市以阴雨天气为主，风向以北风和南风为主，风力均为微风，气温处于14.1～32℃之间，月平均气温23.9℃[2]，比30年累年气象统计资料中6月平均温度仅高0.2℃，因此，测试数据具有代表性。

2.2 室内环境参数

本次研究所测得的室内温湿度情况见图1，平均温度26.5℃，平均相对温度63%。其中，室内空气温度分布在文献[3]提供的热舒适温度设计范围24～28℃[3]之间的占总样本的80%以上，表明成都6月份室内温度较适宜；室内相对湿度处中有接近70%的样本数值大于60%，不满足ISO7730-2005中热舒适相对湿度40%～60%的要求，表明成都夏季室内相对湿度较高。

本研究室内风速经统计，平均风速为0.3m/s。由于测试中，吊扇可自由开启，且当吊扇开启时，人员在吊扇下方的位置不同，风速也不同，因此本次测试统计了吊扇在各温度区间的开启百分比，即处于开启吊扇附近的同学占该温度区间内总共被测试同学的百分比，数据见图2。随着温度的升高，吊扇的开启数量越来越多，当温度达到28℃以上时，由于处于这一温度区间的样本数较少，并且有一个教室测试时无法打开吊扇，造成开启比例略有减少。

图1 测试期间室内温湿度图Fig.1 The indoor temperature and humidity chart during the test

图2 处于开启吊扇附近的同学占该温度区间总共被测试同学的比例Fig.2 The percentage of the students near the running ceiling fan to the total students

2.3 问卷调查结果

经统计，调查问卷中热感觉投票值位于-2～3之间，室内外热感觉投票值TSV见图3。室内TSV统计见图4，室内TSV处于[-1,1]间的比例为71.8%，平均值为0.16，属于中性偏暖。

图3 测试期间室内外TSV与室内计算PMVFig.3 The indoor and outdoor TSV and indoor calculating PMV during the test

图4 室内TSV统计Fig.4 The indoor TSV statistics

3 测试结果分析

3.1 PMV与TSV比较

采用PMV计算公式[4]来计算PMV，得到室内计算PMV见图3。计算室内PMV时，由于同学是在教室座位上学习时填写调查表的，故其平均新陈代谢率取1.2met；根据同学的着装情况，夏天以短袖和裙装为主，服装热阻Icl取0.25clo，教室中所坐的木椅，附加热阻为0[4-6]；计算中风速采用所在教室中所开吊扇的平均风速作为计算数据，风速处于0～0.5m/s之间，可以使用PMV计算公式计算[7]。由于不同地区的人热感觉并不一定相同，此处修正系数取0.7[8,9]。将室内空气温度、相对湿度、风速、服装热阻和新陈代谢率等代入PMV计算程序，计算出对应的预测热感觉投票值PMV，具体数值见图3。

图5 室内PMV、TSV（纵坐标）与室内温度ta（横坐标）的线性拟合图Fig.5 The linear fitting chart of indoor PMV, TSV (vertical) and ta (horizontal)

将室内计算得到的PMV值与问卷调查得到的室内热感觉投票平均值TSV进行数据统计并与室内温度ta相拟合，结果见图5（横坐标为室内温度ta，纵坐标为PMV和TSV）；得出PMV及TSV的拟合方程式如下：

表1 本研究与北京、西安、南阳等地住宅热舒适的研究成果的比较Table1 The comparison between this study and the result of residential thermal comfort such as Beijing, Xi,an, Nanyang

从图5和式（1）和式（2）中可以看出，TSV的斜率0.5593大于PMV的斜率0.1782，说明该地区学生对温度的敏感程度要比PMV预测的明显；这与包括成都在内的大多数城市夏季住宅热舒适研究成果不同[10-15]，与广州、天津、重庆等地高校建筑内的热舒适的研究成果相近[16-18]，表明在教室内的热感觉与住宅中的热感觉不同，由于教室人员集中，人体散热对人员彼此的影响较大，同样的温度变化教室中热感觉的变化要比住宅中大。表1为本研究与北京、西安、南阳等地住宅热舒适研究成果的比较，表2为本研究与广州、天津、重庆等地高校教室热舒适研究成果的比较。

表2 本研究与成都、天津、重庆等地高校教室热舒适的研究成果的比较Table2 The comparison between this study and the result of the college classrooms thermal comfort such as Chengdu, Tianjin, Chongqing

3.2 热中性温度

根据文献[19]的论述，热感觉TS和平均热感觉MTS相比，MTS可以更好的预测人体热感觉[19]。本研究采用温度频率法统计MTS[13]，得出MTS和ta的拟合关系式见式（3），拟合曲线见图6。

在式（3）中，令MTS=0，得出实测的热中性温度NT为25.96℃；在式（1）中，令PMV=0，得出预测热中性温度为26.31℃，比实测的热中性温度高0.35℃，可见PMV预测的热中性温度与MTS实测的热中性温度两者相差不大。

将MTS实测得到的热中性温度25.96℃，与文献[20]中采用湿度和风速计算修正后的成都6月份自然通风评价温度（评价温度指评价该地区热舒适的温度标准）25.3℃相比[20]，高了0.66℃，表明使用文献[20]中夏热冬冷地区评价温度计算公式计算成都市教室评价温度时，仍有一定的差距。

图6 平均热感觉MTS与室内温度ta的线性拟合图Fig.6 The linear fitting chart of MTS and ta

3.3 热期望温度

通过概率统计法获得热期望温度PT，即将期望更热与期望更冷的人数百分比画在同一坐标系中，两条拟合的百分比曲线的交点所对应的温度即为热期望温度[21,22]。

图7 热期望温度的计算Fig.7 The calculation of the thermal expected temperature

图7 为热期望温度回归结果。由图可以计算出人们所期望的温度约为25.89℃，比实测中性温度低0.07℃，基本持平，受试者认为目前温度比较适宜，这与TSV的统计结果相一致。

3.4 热接受率

统计各温度区间热感觉在[-1,1]间的人数占总人数的百分比，作为该温度区间受试者的热接受率，并将热接受率与ta进行拟合，结果如图8所示。对于自然通风建筑，80%居民能接受的环境即为热舒适环境[1]。

图8 热接受率与ta的拟合曲线Fig.8 The fitting curve of the thermal accept rate and ta

由图8可得，该高校教室内受试者可接受的温度范围为25.44～27.26℃。ISO7730标准[2,3]中提供的教室温度推荐设计标准24.5±2.5℃（最大平均风速0.24m/s），与本次研究的温度上限基本一致。

3.5 室内外TSV间关系

室内的热感觉与室内热感觉是互相关联的。本次调查时，同学在进入教室前将在室外的热感觉先进行记录，统计后得出室外TSV值；本研究将室外获得的TSV值和室内测试获得的TSV进行回归，得到回归方程式（4）。从式中可以看出，室外TSV每变化1个单位，室内变化0.58个单位。

拟合曲线如图9所示，该图中横坐标为室外TSVOUT，纵坐标为室内TSVIN。

图9 室内外TSV间的线性拟合Fig.9 The linear fitting chart of indoor TSV and outdoor TSV

4 结论

（1）成都地区教室，在6月份上课时段内室内平均温度为26.5℃、平均相对温度63%、平均风速0.3m/s，热感觉处于中性偏暖，71.8%的同学认为该段时间热感觉在可接受范围内。

（2）在教室中，同学通过开窗通风和使用吊扇来改善室内热环境，并且该时段在使用吊扇后风速处于可接受范围内，对同学学习没有显著的影响[23]。

（3）测试结果显示，成都地区该时段教室内热舒适中性温度为25.96℃，热期望温度为25.89℃，两者相差不大，表明该段时期内教室内温度较适宜，这与调查获得的TSV统计结果一致。可接受的热环境温度上限为27.26℃，与ISO7730标准中提供的教室类建筑室内设计温度上限基本一致。

（4）与大多数城市夏季住宅热舒适研究成果不同，教室中TSV的斜率一般大于PMV的斜率，表明对温度的敏感性教室中要比住宅中高的多，即教室中温度的变化对人体的热舒适影响较大。

（5）成都地区教室的室内外热感觉的变化系数为0.5808，即当室外热感觉变化1个单位时，室内热感觉变化0.58个单位，测试时段室内热稳定性较室外强，舒适度比室外好。

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Thermal Comfort Investigation of College Classrooms in Summer of Chengdu

Liu Xiaoyan Xian Yan
( Architectural Engineering Institute, Chengdu Textile College, Chengdu, 611731 )

Tests the indoor temperature, relative humidity and air velcity in the college classrooms in June of Chengdu. Surveys the subjective assessment of students on the indoor and outdoor thermal environment by questionnaires. The results show, 71.8% of the students accept the thermal sensation in this period; the thermal neutral temperature is 25.96℃and the thermal preferred temperature is 25.89℃, the thermal comfort temperature range of 80% is 25.44～27.26℃, the upper limit is consistence with the recommended classroom design temperature limit in ISO7730 standard; thermal sensation of the actual test is more sensitive than thermal sensation of PMV prediction in the classroom, and thermal sensation of in the classroom is more sensitive than thermal sensation of the residence.

college classrooms; tehermal comfort; thermal sensation; field survey; design temperature

TU83

A

1671-6612（2017）01-096-06

校级自然科学科研项目《成都地区夏季人体热舒适状况调查研究》项目（编号：2010fzlk05）

作者（通讯作者）简介：刘晓艳（1979-），女，讲师，工程师，硕士研究生，E-mail：180843428@qq.com

2015-09-21