不同城市自然通风建筑热舒适状况研究
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内容提示:通过上海、长沙自然通风建筑内进行的人体热舒适调查研究,并结合有关文献中北京和天津热舒适研究的成果,对我国目前不同城市自然通风建筑内热舒适状况进行探讨。结果认为,我国自然通风建筑内热中性温度均略高于ASHRAE推荐范围。
0 前言
目前我国的热舒适标准以国际上通用的ASHRAE 55-1992标准[1]和ISO 7730标准[2]为基础,详见表1。ASHRAE标准与ISO标准比较类似, ISO标准中没有规定湿度的范围。ASHRAE舒适标准的适用条件是,人员是坐姿,从事轻体力活动(新陈代谢率M≤1.2met),所穿着服装的热阻夏季为0.5clo,冬季为0.9clo。ISO 7730舒适标准的适用条件是,人员是坐姿,从事轻体力活动(新陈代谢率M≤1.2met),所穿着服装的热阻夏季为0.5clo,冬季为1.0clo。尽管ASHRAE 55-1992标准和ISO 7730标准在全世界广泛使用,但是由于这两个热舒适标准并没有考虑地域、气候变化等因素,所以其适用性受到各国学者不同程度的质疑。(参考《建筑中文网》)
表1 目前通用的热舒适标准
|              |                          ASHRAE 55-1992  |                          ISO 7730  |         ||
|              |                          Summer  |                          Winter  |                          Summer  |                          Winter  |         
|              Top  |                          22.6~26.0; Tdp=16.7℃  |                          19.5~23.0;Tdp=16.7℃  |                          23.0~26.0  |                          20.0~24.0  |         
|              ET*  |                          22.8~26.1  |                          20.0~23.6  |                          -  |                          -  |         
|              v  |                          ≤0.25  |                          ≤0.15  |                          ≤0.25  |                          ≤0.15  |         
|              T1.1-T0.1  |                          ≤3  |                          -  |                          -  |         |
|              △Ta┴  |                          ≤5  |                          -  |                          -  |         |
|              △Ta//  |                          ≤10  |                          -  |                          -  |         |
|              Tf  |                          18~26  |                          18~29  |                          -  |                          -  |         
例如,Nicol[3,4]在巴基斯坦进行的调查发现,在巴基斯坦,冬、夏季人体感觉舒适的温度相差7℃,推导出的热中性温度回归公式为Tn=17.0+0.38Top。按此公式计算出舒适温度比现行标准高4℃,这意味着如执行新的舒适度可大幅度降低能耗。在巴基斯坦的伊斯兰堡和卡拉奇执行上述标准,结果总的冷负荷分别减小了23%和20%。?
1 现场调查     为探讨中国境内自然通风建筑夏季热舒适状况,我们分别在长沙(98人)和上海(554人)进行了短期热舒适调查。调查问卷分为两部分,背景调查和感觉投票。背景调查包括人口统计学内容。感觉投票调查表主要包括热感觉和个人舒适程度。调查表的格式和尺度都参照相关文献[5,6]。调查的对象主要包括学生、公司职员、居民等人员,被调查者的详细信息见表2。测量仪器的精度和测量位置均参照和符合ASHRAE标准(ASHRAE Standard 55-1992)和ISO标准[7](ISO 7726)。
     
表2 长沙、上海测试人员人体调查数据
|              Items  |                          Min  |                          Max  |                          Mean  |                          S D  |         |||
|              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  |         |||
|              Sa, m2  |                          1.01  |                          1.93  |                          1.60  |                          0.18  |         |||
|              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  |         |||
通过对长沙和上海热舒适调查数据进行回归分析,我们得到长沙的热中性温度为27.5℃ ET*,见图1;上海的热中性温度为26.5℃ ET*,见图2;两者相差1℃ ET*。国内也有不少学者在夏季进行了短期热舒适研究,文献[8]给出了北京的热中性温度为26.7℃ ET*,文献[9]给出了天津的热中性温度为26.4℃ ET*。表3给出了上海、长沙、北京和天津4个城市的气候参数与热中性温度的对比结果。从表3中可知,上海与北京、天津的热中性温度差异不大(最大相差为0.2℃ ET*),而长沙与北京、天津热中性温度的差异分别为0.8℃ ET*和1.1℃ ET*。北京和天津是北方城市,属于南温带亚湿润气候,而长沙和上海是南方城市,属于北亚热带湿润气候。长沙的最热月平均温度高于上海、北京和天津,其热中性温度分别比上海、北京和天津高出1℃ ET*,0.8℃ ET*和1.1℃ ET*。这说明生活在夏季温度较高环境下的居民,其对所生活的环境已相当的适应,其夏季热中性温度可以略高于夏季温度较低环境下的居民。
此外,我们把上海、长沙、北京和天津4个城市的热中性温度与表1中ASHRAE 55-1992的热中性温度范围进行比较发现,中国这些城市的热中性温度都超出了ASHRAE标准的22.8~26.1℃ ET*的范围。这也说明我国的热中性温度与国外的标准和研究结果存在着差异,我国的暖通空标准不需要直接套用ASHRAE标准的相关内容,而应该采用适合自身特点的热舒适标准。这样不仅可以提高人体舒适度,而且可以节约大量的能量。
     
     图1 长沙热感觉投票与操作温度
     
     图2 上海热感觉投票与操作温度
表3 各城市的气候条件与热中性温度
|              地点  |                          上海(上海)  |                          长沙(湖南)  |                          北京(北京)[8]  |                          天津(天津)[9]  |         |
|              (1971-2000年)气候标准值  |                          北纬  |                          31°24'N  |                          28°13'N  |                          39°56'N  |                          39°06'N  |         
|              东经  |                          121°29'E  |                          112°55'E  |                          116°17'E  |                          117°10'E  |         |
|              海拔高度米  |                          8.3  |                          65.5  |                          54.7  |                          5.2  |         |
|              最热月平均温度  |                          27.8  |                          29.3  |                          25.8  |                          26.4  |         |
|              年平均气温  |                          16.6  |                          17.1  |                          12.3  |                          12.6  |         |
|              年极端最高气温  |                          37.8  |                          39  |                          41.9  |                          40.5  |         |
|              年极端最低气温  |                          -7.7  |                          -10.3  |                          -18.3  |                          -17.8  |         |
|              年平均相对湿度  |                          76  |                          82  |                          57  |                          62  |         |
|              年平均风速  |                          3.2  |                          2.2  |                          2.5  |                          2.4  |         |
|              热中性温度,ET*,℃  |                          26.5  |                          27.5  |                          26.7  |                          26.4  |         |
原文网址:http://www.pipcn.com/research/200601/8316.htm
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