建筑热环境与人体热舒适

建筑热环境与人体热舒适

前言

        建筑，从洪荒人类的洞穴到树巢，再至今时今日的鳞次栉比的高楼大厦，它都在体现与鉴证着人类文明的发展与进步。在人类空前文明的今天，建筑的意义已不再是简单的遮风挡雨，而更是一种人文的体现。

        随着人们健康舒适意识的加强，越来越多的人们开始追求舒适的室内环境。人的一生中有80%以上的时间是在室内度过的，良好的室内热环境对人体的健康舒适和工作效率都会产生积极有利的影响。人的热感觉和舒适感不能视为同一概念，舒适感具有更广泛的含义，除了与空气温度、湿度相关外，还与气流速度、室内空气品质密切相关，而热感觉在舒适感中无疑起着举足轻重的作用。

（一）热环境

        将影响人体冷热感觉的各种因素所构成的环境称为热环境。人体的冷热感觉是室内的温湿度，风力大小、热辐射情况、衣着和个人心理及身体素质等因素综合作用的结果。建筑热环境的设计目标是舒适、健康、高效，以最少的能源消耗提供舒适、健康的工作和居住环境，提高生活质量。优质节能的建筑热环境的创造要依靠城市规划、建筑、建筑环境及设备工程乃至园林等学科学者的共同努力与协作，是一个长期摸索与探究的过程。

（二）热舒适

        所谓人体热舒适，指人体对热环境感到满意的主客观评价。热平衡是人感到舒适的必备条件。人的热平衡即人体新陈代谢产生的热量与自身蒸发、导热、对流和辐射的失热量的代数和相平衡。对人体而言，与周围环境的导热、对流及辐射换热是得热或失热的过程，而汗液蒸发则完全是失热的过程。人在不同的活动状况下，所要求的舒适温度是不同的。新陈代谢的产热量取决于活动的程度，在周围没有辐射或导热不平衡的状况下，新陈代谢产热量有不同的平衡温度，例如睡觉时产热量为70W～80W，空气平衡温度是28℃；人坐着时产热量为100W～150W，空气平衡温度是20℃～25℃；马拉松运动员产热量会达到1000W，此时，无论环境温度如何，他的热感觉都为极不舒适。

（三）影响人体热舒适的因素

        影响人体热舒适感觉的因素有空气温度、空气相对湿度、空气流速、平均辐射温度、人的新陈代谢率、衣服热阻和个人心理因素，前4 个因素为室内物理因素，后3 个因素为个人因素。当某一要素达不到预期的要求时，可以在一定范围内通过调节其他要素来弥补所造成的不利影响。

人体热感觉及热舒适性分析

1. 温度与人体热舒适的关系

        研究显示，室内最适宜的温度是20℃～24℃。在人工空调环境下，冬季温度控制在16℃～22℃，夏季控制在26℃～28℃时，能耗比较经济，同时又较为舒适。室内温度低于16℃时，人手指的温度会低于25℃，将无法正常使用。根据调查研究表明：空气温度在25℃左右时，脑力劳动的工作效率最高；低于18℃或高于28℃时，工作效率会急剧下降。空气温度35℃时的工作效率是25℃时的50%；空气温度10℃时的工作效率只有25℃时的30%。

2. 相对湿度对人体热舒适的影响

        舒适区内（干球温度16℃～25℃），相对湿度在30%～70%范围内变化对人体的热感觉影响不大，一般认为最舒适的相对湿度应为50%～60%。室内湿度过高，会加速细菌、霉菌及微生物的繁殖，导致室内卫生水平大为降低并使人患呼吸道、消化道及各种过敏性疾病。室内湿度过低，会使人对疾病的抵抗力降低。

3. 风速对人体热舒适的影响

        室内空气的流动为室内环境的通风换气提供了简捷有效的途径，合理的空气流动速度范围为良好的室内空气品质提供了保障。一般情况下，令人体舒适的气流速度应小于0.3m/s。夏季广州、上海等地室内风速在0.3 m/s～1m/s 时多数人感到愉快。

4. 热辐射对人体热舒适的影响

        平均辐射温度Tmrt 是一个复杂的概念，与人在室内所处的位置、着装及姿态有关，是室内热辐射指标，它取决于空间周围表面温度。另外热辐射具有方向性，因此在单向辐射下，只有朝向辐射的一侧才能感到冷或者热，这样人体是无法感到热舒适的。因此可以通过改善围护结构热工性能来提高热舒适水平。

改善室内热环境并提高人体热舒适的措施

        要使人们真正处于舒适的室内环境中, 应使人体按正常比例散热, 即辐射散热应占总人体散热量的45% ~ 50%, 对流散热约占25% ~ 30% , 而呼吸和无感觉蒸发散热约占25% ~ 30%。

这就要求在建筑设计过程中充分重视室内空间质量和功能分区问题,注意室内的防热处理,充分利用有利的环境因素而防止不利的环境因素, 创造舒适的室内热环境。还要求空调系统设计时慎重选择空调室内设计温度并进行合理的气流组织。防热途径有室内外环境绿化、窗户遮阳(内、外遮阳)、自然通风和外围护结构的隔热等防热措施。

个体可通过改变着衣量, 开关窗户, 启停室内空调采暖设备及改变温度、风速等个人行为调节措施来改变环境舒适度及个人热舒适感; 个体还可从生理上和心理上适应某一热环境, 生理适应指长期暴露在热环境中人体热应力的逐渐减小的一种生理反应, 它包括基应性和环境适应性; 心理适应指根据过去的经历和期望适时改变现在的热环境期望值。

对理论上未达到舒适标准的某一热环境,个体换一种心态去评价和感受也许会觉得舒适。空调设计专家们应高度重视室内气流组织, 积极采纳各种新型空调方案, 例如: 置换式空调、工位调节、背景空调与桌面空调相结合、椅下低速送风及地板送风等等, 当然某些空调方案只适合于特定的建筑类型和房间功能, 设计师们应慎重选用。

高层建筑物业管理人员应积极配合空调专家定量评价室内气流组织优劣, 进一步对空调系统作出总体评价, 并适时调查用户室内热环境和热舒适性情况, 为今后空调设计的改进和优化提供依据。

研究存在的问题及其分析

        国内外关于热环境对人体舒适性的影响研究非常之多, 涉及的方向和内容比较广, 但还是存在一些问题和不足, 比如具体体现在以下几点:

1) 热环境的各影响因素对人体的影响是复合的,而各因素之间又是互相影响的,因此, 应该把热环境看作一个整体, 综合考虑各因素对人体的影响。然而,热环境和人体热舒适的现状研究很多是集中在单一因素或两三个因素对人体的热舒适影响而没有得出综合考虑所有因素的影响结果。

2) 目前的热环境对人体热舒适性影响研究主要偏重于物理环境测试分析, 而没有考虑人的心理、生理影响, 综合考虑主客观因素。今后应侧重于热环境对人的心理、生理影响的研究, 采取物理测试和问卷调查两种试验方法对室内热环境进行考察和分析。

3) 通过调查, 目前室内热环境相对恶劣的建筑为大型超市、商场、影剧院、体育馆等, 其原因是以上建筑空间大, 人员密度大加上室内空气流通性不好, 导致室内空气污浊沉闷, 易引起人的抱怨。所以, 应着重进行以上建筑的热环境对人体舒适性的影响研究, 提出一些具有借鉴意义的方案和标准, 以供建筑师、暖通空调工程师参考。

4) 国内气候比较特殊的地区(如夏热冬冷地区、湿热地区)的室内热环境对人体舒适性的影响尚无人研究。笔者依托重庆地区所特有的气候和重庆大学优越的实验条件以及一支团结奋进的科研队伍, 正在开展重庆地区的建筑热环境的舒适性研究, 希望能提出针对湿热地区的舒适性指标。

5) 建筑能耗的一大部分是用来维持室内热环境状况, 因此, 为了获得人体可以接受的舒适热环境, 可接受状态的定义在决定建筑能耗和设计方案选择方面显得极其重要, 而且各典型气候地区的舒适性标准又不尽相同, 应加以区分, 并形成标准或规范。

6) 室内热环境包括建筑室内热环境和交通工具(如汽车、火车、飞机、轮船等)的内部热环境。目前的研究很少涉及到交通工具的室内热环境方向。实际上交通工具由于室内人员密度大, 外围环境差等原因, 其内部热环境极其恶劣, 应加强这方面的研究及探讨,重庆大学学报(自然科学版) 2005年出一些建设性结论以供暖通空调设计师们借鉴, 并为空调系统的操作提供指导。

7) 如今的热环境对人体舒适性影响方面的研究还不够深入, 真正转化为现实生产力的科学研究并不多, 所以, 各研究院所和机构、各高校的专家学者应选准方向, 深入研究, 直到项目研究成果真正转化为影响社会经济发展的生产力为止。

结论

        随着人们生活水平的提高, 人们对其生活、工作环境的要求有所改变,调节室内热环境可采用空调、供暖设备及一些辅助措施等。从节能的角度考虑, 应尽量提高夏季空调温度，降低冬季供暖温度，但会造成室内热环境质量变差，容易引起室内人员的抱怨， 人体的热舒适得不到保证， 导致生活质量下降、工作效率降低。

        如今的热环境对人体舒适性影响方面的研究还不够深入， 真正转化为现实生产力的科学研究并不多，所以各研究院所和机构、各高校的专家学者应选准方向，深入研究，直到项目研究成果真正转化为影响社会经济发展的生产力为止。

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发布日期：2018-11-20 19:35:11 浏览量：832