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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