簡介： 通過上海、長沙自然通風(fēng)建筑內(nèi)進(jìn)行的人體熱舒適調(diào)查研究，并結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)中北京和天津熱舒適研究的成果，對(duì)我國目前不同城市自然通風(fēng)建筑內(nèi)熱舒適狀況進(jìn)行探討。結(jié)果認(rèn)為，我國自然通風(fēng)建筑內(nèi)熱中性溫度均略高于ASHRAE推薦范圍。 關(guān)鍵詞：熱感覺 熱舒適 自然通風(fēng)
關(guān)鍵字：熱感覺 熱舒適 自然通風(fēng)
0 前言
目前我國的熱舒適標(biāo)準(zhǔn)以國際上通用的ASHRAE 55-1992標(biāo)準(zhǔn)[1]和ISO 7730標(biāo)準(zhǔn)[2]為基礎(chǔ)，詳見表1。ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)與ISO標(biāo)準(zhǔn)比較類似, ISO標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定濕度的范圍。ASHRAE舒適標(biāo)準(zhǔn)的適用條件是，人員是坐姿，從事輕體力活動(dòng)（新陳代謝率M≤1.2met），所穿著服裝的熱阻夏季為0.5clo，冬季為0.9clo。ISO 7730舒適標(biāo)準(zhǔn)的適用條件是，人員是坐姿，從事輕體力活動(dòng)（新陳代謝率M≤1.2met），所穿著服裝的熱阻夏季為0.5clo，冬季為1.0clo。盡管ASHRAE 55-1992標(biāo)準(zhǔn)和ISO 7730標(biāo)準(zhǔn)在全世界廣泛使用，但是由于這兩個(gè)熱舒適標(biāo)準(zhǔn)并沒有考慮地域、氣候變化等因素，所以其適用性受到各國學(xué)者不同程度的質(zhì)疑。
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ASHRAE 55-1992 |
ISO 7730 | ||
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Summer |
Winter |
Summer |
Winter |
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Top |
22.6~26.0； Tdp=16.7℃ |
19.5~23.0；Tdp=16.7℃ |
23.0~26.0 |
20.0~24.0 |
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ET* |
22.8~26.1 |
20.0~23.6 |
- |
- |
|
v |
≤0.25 |
≤0.15 |
≤0.25 |
≤0.15 |
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≤3 |
- |
- | ||
|
△Ta┴ |
≤5 |
- |
- | |
|
△Ta// |
≤10 |
- |
- | |
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Tf |
18~26 |
18~29 |
- |
- |
例如，Nicol[3,4]在巴基斯坦進(jìn)行的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在巴基斯坦，冬、夏季人體感覺舒適的溫度相差7℃，推導(dǎo)出的熱中性溫度回歸公式為Tn=17.0+0.38Top。按此公式計(jì)算出舒適溫度比現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)高4℃，這意味著如執(zhí)行新的舒適度可大幅度降低能耗。在巴基斯坦的伊斯蘭堡和卡拉奇執(zhí)行上述標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果總的冷負(fù)荷分別減小了23%和20%。?
1 現(xiàn)場調(diào)查
為探討中國境內(nèi)自然通風(fēng)建筑夏季熱舒適狀況，我們分別在長沙（98人）和上海（554人）進(jìn)行了短期熱舒適調(diào)查。調(diào)查問卷分為兩部分，背景調(diào)查和感覺投票。背景調(diào)查包括人口統(tǒng)計(jì)學(xué)內(nèi)容。感覺投票調(diào)查表主要包括熱感覺和個(gè)人舒適程度。調(diào)查表的格式和尺度都參照相關(guān)文獻(xiàn)[5,6]。調(diào)查的對(duì)象主要包括學(xué)生、公司職員、居民等人員，被調(diào)查者的詳細(xì)信息見表2。測量儀器的精度和測量位置均參照和符合ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)（ASHRAE Standard 55-1992）和ISO標(biāo)準(zhǔn)[7]（ISO 7726）。
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Items |
Min |
Max |
Mean |
S D | |||
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Changsha |
Age, year |
12.0 |
62.0 |
31.8 |
12.0 | ||
|
Sh, cm |
120.0 |
186.0 |
164.2 |
8.7 | |||
|
Aw, kg |
34.0 |
84.0 |
58.7 |
10.5 | |||
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Sa, m2 |
1.01 |
1.93 |
1.60 |
0.18 | |||
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Shanghai |
Age, year |
22.0 |
40.0 |
28.2 |
4.2 | ||
|
Sh, cm |
158.0 |
187.0 |
168.7 |
7.7 | |||
|
Aw, kg |
42.0 |
75.0 |
59.7 |
7.4 | |||
|
Sa, m2 |
1.36 |
1.89 |
1.64 |
0.13 | |||
2 結(jié)果分析與討論
通過對(duì)長沙和上海熱舒適調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，我們得到長沙的熱中性溫度為27.5℃ ET*，見圖1；上海的熱中性溫度為26.5℃ ET*，見圖2；兩者相差1℃ ET*。國內(nèi)也有不少學(xué)者在夏季進(jìn)行了短期熱舒適研究，文獻(xiàn)[8]給出了北京的熱中性溫度為26.7℃ ET*，文獻(xiàn)[9]給出了天津的熱中性溫度為26.4℃ ET*。表3給出了上海、長沙、北京和天津4個(gè)城市的氣候參數(shù)與熱中性溫度的對(duì)比結(jié)果。從表3中可知，上海與北京、天津的熱中性溫度差異不大（最大相差為0.2℃ ET*），而長沙與北京、天津熱中性溫度的差異分別為0.8℃ ET*和1.1℃ ET*。北京和天津是北方城市，屬于南溫帶亞濕潤氣候，而長沙和上海是南方城市，屬于北亞熱帶濕潤氣候。長沙的最熱月平均溫度高于上海、北京和天津，其熱中性溫度分別比上海、北京和天津高出1℃ ET*，0.8℃ ET*和1.1℃ ET*。這說明生活在夏季溫度較高環(huán)境下的居民，其對(duì)所生活的環(huán)境已相當(dāng)?shù)倪m應(yīng)，其夏季熱中性溫度可以略高于夏季溫度較低環(huán)境下的居民。
此外，我們把上海、長沙、北京和天津4個(gè)城市的熱中性溫度與表1中ASHRAE 55-1992的熱中性溫度范圍進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，中國這些城市的熱中性溫度都超出了ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)的22.8~26.1℃ ET*的范圍。這也說明我國的熱中性溫度與國外的標(biāo)準(zhǔn)和研究結(jié)果存在著差異，我國的暖通空標(biāo)準(zhǔn)不需要直接套用ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容，而應(yīng)該采用適合自身特點(diǎn)的熱舒適標(biāo)準(zhǔn)。這樣不僅可以提高人體舒適度，而且可以節(jié)約大量的能量。
圖1 長沙熱感覺投票與操作溫度
圖2 上海熱感覺投票與操作溫度
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地點(diǎn) |
上海(上海) |
長沙(湖南) |
北京(北京)[8] |
天津(天津)[9] | |
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(1971-2000年)氣候標(biāo)準(zhǔn)值 |
北緯 |
31°24'N |
28°13'N |
39°56'N |
39°06'N |
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東經(jīng) |
121°29'E |
112°55'E |
116°17'E |
117°10'E | |
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海拔高度米 |
8.3 |
65.5 |
54.7 |
5.2 | |
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最熱月平均溫度 |
27.8 |
29.3 |
25.8 |
26.4 | |
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年平均氣溫 |
16.6 |
17.1 |
12.3 |
12.6 | |
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年極端最高氣溫 |
37.8 |
39 |
41.9 |
40.5 | |
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年極端最低氣溫 |
-7.7 |
-10.3 |
-18.3 |
-17.8 | |
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年平均相對(duì)濕度 |
76 |
82 |
57 |
62 | |
|
年平均風(fēng)速 |
3.2 |
2.2 |
2.5 |
2.4 | |
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熱中性溫度，ET*，℃ |
26.5 |
27.5 |
26.7 |
26.4 | |
3 結(jié)論
本章通過在上海、長沙進(jìn)行的短期熱舒適調(diào)查，研究和探討各地?zé)崾孢m度存在的差異，并與國際上通用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，所得到的結(jié)論如下。
通過對(duì)長沙和上海熱舒適調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，我們得到長沙的熱中性溫度為27.5℃ ET*；上海的熱中性溫度為26.5℃ ET*。結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)論述的在中國北京和天津的熱舒適研究，發(fā)現(xiàn)中國這些城市的夏季熱中性溫度都超出了ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)的22.8~26.1℃ ET*的范圍，這也說明我國的暖通空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)不能直接套用ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容，應(yīng)該采用適合自身特點(diǎn)的熱舒適標(biāo)準(zhǔn)。
參考文獻(xiàn)
1 ASHRAE. ANSI/ASHRAE Standard 55-1992, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. Atlanta, GA, 1992.
2 ISO. International Standard 7730-1994. Moderate thermal environments- determination of the PMV and PPD indices and specification of conditions for thermal comfort, ISO, Geneva, 1994.
3 F.J.Nicol, I.A.Raja, A.Allaudin, N.G.Jamy. Climatic variations on comfortable temperature: the Pakistan projects. Energy and Buildings, 1999, 30(3):261-279.
4 F.J.Nicol, S.Roaf. Pioneering new indoor temperature standards: the Pakistan project. Energy and Buildings, 1996, 23(3):169-174.
5 X.J.Ye, H.L.Lu, L.Dong, B.Y.Sun, Y.M.Liu. Thermal comfort and air quality in passenger rail car. International Journal of Ventilation, 2004, 3(2):183-191.
6 Ye, X.J., Lian, Z.W. and Liu, H.M. (2003) Study of air quality and thermal comfort in sleeper carriage of passenger car. Proceedings of ICCR’ 2003, Edit by Chen, G.B., Hebral, B. and Chen, G.M., Cryogenics & Refrigeration, Beijing: World Publishing Corporation, pp 629-632.
7 ISO. International standard 7726: Thermal environment-Instruments and methods for measuring physical quantities, Geneva: International Organization for Standardization, 1998.
8 夏一哉,趙榮義,江億.北京市住宅環(huán)境熱舒適研究.暖通空調(diào),1999,29(2):1-5.
9 朱能.人體熱舒適性與室內(nèi)空氣品質(zhì)若干關(guān)鍵問題的研究[博士學(xué)位論文].天津:天津大學(xué), 2003.
基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No.50478018）
來源：網(wǎng)易暖通