关于地板供暖住宅室内热湿环境及居住者舒适性的实测调查--采暖期前后的比较

   
    一 引言
   
    随着我国房地产业的蓬勃发展，各种新技术、新建材在住宅建筑中得到充分的开发和利用，使沿用了几二年的燃煤锅炉供暖以及近两年开发应用的燃气燃油供暖，包括即占用室内有效空间又妨碍美观的铸铁散热器的采暖方式，都有了较大的改变，地板供暖是近年来逐步获得住户和开发商认可的一种采用以水为媒介在地板垫层中辅设排管后种辐射采暖方式地板供暖。方式之所以在众多的采暖方式中备受欢迎，主要有节能、舒适、卫生等方面的优点。目前，大连市的诸多精品住宅小区皆有用低温辐射地板供暖装置，为了了解其实际运行状况，2001年冬季，对大连市地板供暖前后的室内热湿环境进行了实测调查及问卷调查。
   
    二 实测调查的目的和方法
   
    1 目的
    本次实测调查的目的主要是为了比较采暖前后室内热湿环境的变化及进入采暖期后，冷风渗透、楼板双向传热、分室控制热量等多种复杂因素对室内水平、垂直温度分布的影响。同时还调查了居住者对室内环境的满意程度。
   
    2 调查方法
    调查分两种方式进行，一种是对环境物理参数的测定，包括室内的温度、相对湿度、风速，室外空气的温度及相对湿度。所使用的仪器为日本产数字式温湿度记录仪及清华同方热球形式风速表。其中温湿度每隔10分钟自动记录一次数据。空气流动速度的测定为某一时间段内的不连续记录。由于调查住宅11月15日正式开始采暖，测试时间分为两段，11月9日～11月14日为采暖前的6天，11月20日～11月25日为采暖后的6天。另一种是对居住者主观感受的问卷调查，在采暖前后分别进行了一次。
   
    三 实测调查
   
    1 概要
    本次调查对象为位于大连市中心的一座新建高层住宅。建筑平面图及测点位置见图1。另在该住宅的露天阳台上布置有温湿度记录仪，用于记录室外温湿度变化。对象住宅于2000年竣工，为框架结构，建筑面积122m2的，家庭成员由一对中年夫妇和女儿组成。
   
    图1 建筑平面图
   
    2 实测结果和分析
    （1）室外温度的变化对室内温度的影响
    图2表示在测试期间内，不同房间的温度变化曲线。采暖前后，室外温度变化不大。但在11月24日，出现了明显的降温天气，室外温度下降了10℃左右。测试期间内，由不同房间室内平均温度（表1）可知，主卧室温度在采暖前后，与其他房间的温度相比均是最低的，这是由于主卧室有两面外墙。采暖前不同房间之间温差不大，其中客厅温度略高。主要因为客厅朝西，且西外墙为落地窗受西晒的影响较大。采暖后，不同房间之间的温差较采暖前有所增加。据调查，居住者经常根据自身的体感温度对不同房间的供热量进行量调节，否则感觉室内温度偏高。由图2可知，当室外天气出现急剧降温时，室内温度场仍然很稳定。充分体现了该住宅的三大节能特性：保温性能好的墙体结构（墙厚450mm），新型的隔热密封性中空玻璃窗，地板供暖的蓄热能力。
   
    不同房间室内平均温度 表1

    在测试期间内，不同房间逐时的平均温度变化见图3。采暖前后，室内温度的最低值均出现在上午8：00～9：00，主要是由于居住者每是在此时间段内有开窗换气的习惯。一日内，主卧室和客厅的温度变化大于次卧室和厨房的温度变化。采暖前，主卧室和客厅的温度变化在5.5℃左右，次卧室和厨房的温度变化在2.7℃左右。采暖后，主卧室温度变化最大，为4℃，其次是客厅的温度变化为2.6℃，次卧室和厨房的温度变化最小，为1.3℃。由此可见，采暖后，一日内室内温度变化较之采暖前减小了。
   
   
    图2 采暖前后各房间温度变化曲线
   
   
    图3 一日内，不同房间温度的变化
   
    早晚团聚时，主卧室和客厅的平均温度和标准偏差见图4。采暖前后，客厅温度均高于主卧室温度。采暖前的早晚温差为2.4℃～3.8℃，采暖后室内的早晚温差1℃左右，且采暖后的标准明显小于采暖前，表明采暖后的室温变化小于采暖前的室温变化。
   
    图4 早晚团聚时，主卧室和客厅的温度
   
    （2）垂直温度分布状况
    为了考察室内垂直温度分布，本次实测调查在垂直方向主卧室选取了三个测点（0.1m、1.2 m、2.3 m），客厅选取了两个测点(0.1 m、1.2 m)。主卧室的垂直温度分布见图5。采暖前后，主卧室温度均是由下向上逐步递增的趋势，且上下温差地明显变化。考虑原因有两点：1）测点位置离窗户较近，近窗面的冷风渗透使是在窗户附近形成低温区，冷空气下沉，地板表面处的空气温度反而低于地面上1.2m的空气温度[1]。2）楼板双向传热的影响，使得靠近顶部的空气温度升高。
   
   
    图5 主卧室垂直温度分布图
   
    图6表示的客厅室内外温差与上下温差的关系。采暖前后，上下温差同室内外温差的比值分别为0.11、0.06，该值越小，说明室内温度受室外温度影响的程度越小，室内越容易形成舒适的热环境[2]。采暖前，客厅的上下温差在0.1℃～3.7℃范围内，采暖后，客厅的上下温差多集中于-1.3℃～1.0℃范围内。
   
   
    图6 客厅室内外温度与上下温差的关系
   
    图7为采暖后某一日主卧室上下温度随时间推移的变化图。其中，白天12时的温度最高，上下温差最小，地板上0.1m和2.3m的温度差为1.3℃。深夜的室内温度高于早晨的室内温度，主要是因为混凝土板蓄热作用造成的。
   
   
    图7 主卧室上下温度随时间推移的分布
   
    （3）室内外相对湿度的变化
    客厅的相对湿度逐时变化曲线见图8。室外的相对湿度在采暖后比采暖前高21.8%，室内平均相对湿度采暖前为45.9%，采暖后为43.6%。室内相对湿度的变化范围，采暖后为41.5%～45.8%，采暖前为35.1%～50.5%。图9为室内外相对湿度的变化关系。采暖前的室内相对湿度多高于采暖的比值分别为0.19、0.13，说明室外相对湿度对室内的影响在采暖后较之采暖前小。低温辐射地板供暖的供暖方式为远红外线辐射，辐射面表面温度较低，水分的蒸发速度较慢，并且红外线辐射空过透明的空气，不改变空气的湿度，较好地克服了传统供暖方式造成的室内燥热、口干舌燥等不适，明显改善皮肤的微循环，使室内湿度适中。
   
    图8 一日内，室内外相对温度的变化
   
    图9 室内相对湿度的关系
   
    （4）居住者对室内环境的主观评价
    根据问卷调查结果，居住者对室内环境的主观评价在采暖前后无显著差别，均感到舒适。对室内湿度的评价，即使采暖后也不感到干燥。由于采暖形式为辐射传热，不会导致室内空气因对流而产生的尘埃飞扬，因此居住者对室内空气品质的评价良好。热感觉的投票值采用ASHRAE的7级指标表示（-3冷，-2凉，-1稍凉， 1稍暖冷， 2暖， 3稍暖），采暖前后的实际热感觉值（TSV）与Fanger的PMV计算值比较结果如表2所示，PMV值明显低于实测的热感觉值（TSV）。考虑其原因，在计算PMV值时，近似认为室内平均辐射温度等于空气温度，实际上该住宅采光效果好，而且采用辐射采暖形式，室内平均辐射温度实际上高于空气温度。采暖后，依据居住者的个人需求分室控制供热量，使得不同房间存在温差，但在暖和的室温中，人体并未到温差的存在。
   
    PMV和TSV的比较 表2

    四 结论
   
    2001年冬季，对大连市一户地板供暖住宅在采暖前后的室内外温湿度善及人体舒适性进行了实测调查，其主调查结果如
    下：
    1.地板供暖住宅具有蓄热能力。表现在三个方面：一日内室内温度波动范围采暖后小于采暖前：室外温度降低了10℃，室内仍保持稳定的温度；采暖后，凌晨（0：00）的温度高于早晨（6：00）的温度。
    2.采暖后，由一居住者可根据个人需要分室调节控制供热量，不同房间的温差较采暖前有所增加同时室温也升高了，人体在暖和的室温中，并未感到不同房间之间的温差。
    3.在测试期间，主卧室温度低于客厅温度，其原因为主卧室有西南两面外墙，客厅仅有朝西的外墙。
    4.受冷风渗透及楼板双向传热的影响，主卧室内靠近窗户的垂直方向出现了上部温度高，地面温度低的温度分布状况。但就住宅其他位置的垂直温度分布看，客厅的上下温差（0.1m、1.2m）多集中在-1.3℃～1℃，地板供暖的舒适性仍很高。
    5 采暖后的室外相对湿度较采暖前提高了20%，而室内相对湿度变化不大，并处于舒适的范围（40%～60%）之内。可见辐射采暖方式可使室内相对湿度适中，居住者无干燥感。
    6 对于人体舒适性的评价指标值PMV低于实测的热感觉值TSV，主要是在PMV的计算中，近似认为平均辐射温度等于空气温度造成的。