前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇室内温度与湿度的变化关系范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
【关键词】通信基站通风冷却技术节能
通信基站是通信网络的基础,属于公共建筑的一种。但与其他的普通公共建筑相较而言,通信基站的空调系统全年全天运行,涵盖全年所有季节,因此发热量最大。
一、通信机房环境条件要求
根据2008年11月1日开始实施的《通信中心机房环境条件要求》(YD/T1821.2008)其中对通信机房的温度、相对湿度、洁净度、新风量做出了以下几个规定:通信机房的温度、相对湿度及温度变化率。
1.1通信机房的回风控制精度
在2011年1月1日实施的《通信机房用恒温恒湿空调系统》(YD/T2061―2009)对回风控制精度做出如下几个规定:(1)当回风温度大于等于十八摄氏度并且小于等于二十八摄氏温度时,温度上下幅度在一摄氏温度之内。(2)当回风湿度大于等于百分之三十并且小于等于百分之七十时,湿度上下幅度在百分之四到百分之五范围之内。
1.2通信机房的环境特点
送风量大,送风焓差小。一般来说,温度对于通信设备的影响不容忽视,因此通信设备的电子器件绝大多数都具有温度这一特性,因此通信机房要求温湿度相对稳定一些,不能剧烈变化,因为温度变化太快时很容易导致电子器件发生问题。一般来说,送风量比较大的时候,机房的温湿度指标都处于一个比较平稳的状态,换言之,送风量是影响机房的温湿度的一个重要指标。
散热量大,散湿量小。据统计显示,通信机房的散热量大,散湿量小。散热量大的原因主要是,设备散出的显热和围护结构传热。散湿量小的原因主要是,通信机房内一般来说不存在固定的湿源,湿量主要来自工作人员以及进入机房内部的室外空气,因此散湿量一般很小。
1.3送风方式的特殊性
一般来说,机房空调的送风形式只有两种,即分为上送下回方式以及下送上回方式。对于小型通信机房和通信基站来说,房空调的送风形式采用上送下回气流组织形式比较合适。但是,对于大型的通信机房来说,房空调的送风形式采用下送上回方式更加普遍。
1.4防尘要求
尘埃对通讯设备具有很强的伤害。停留在电子器件上的灰尘容易导致绝缘不良,金属接点和金属插接件积有灰尘也导致接触不良。当通信机房相对湿度偏低时,电子器件上的积尘可导致静电吸附现象。
当前建设的通信基站中,部分采用了智能新风系统,见图1。
二、风机状态影响系统耗电量
当风机处于间歇状态的时候,风机有两种不同的状态,即开启和关闭状态。开启条件是,室内温度达到室内气温的最高温度。关闭条件是,室温在室内温度最低温度之下。随着室内温度的循环变化,风机也随着变化,即从开启和关闭两种状态循环变化。系统处于风机和空调间歇运行状态时,在某些状况下系统的节电量会忽略不计,这种状况就是通过风机引入的冷量少,造成空调系统必须不断工作,已达到降低温度的效果,由于空调的不断工作,此时节电量会很小,计算时因此可以被忽略掉。
三、各个影响因素和节电量之间的关系
3.1风机风量
实际观测可得到,在一定范围内,节电量与通风换气的次数成正比例,即在这一范围内,通风换气的次数增加,节电量就增加;通风换气的次数减少,节电量就减少。但是过了这一特定范围,电量与通风换气的次数就不成正比例关系了,表现为即使通风次数增加,节电量也不一定会随之增加,反而有时候会呈下降趋势。造成这种现象的原因是,风机电耗能量会随着风机通风风量的增大而增大,因此造成了节电量与通风换气的次数不一定成正比例的关系。由此可得,设置一个合理的通风换气次数是非常必要的。
3.2空调系统设定的温度
实际观测可得到,全年节电量与空调系统设定的温度呈现出正比例的关系,即要想全年节电量大,空调系统设定的温度就要大;要想全年节电量小,空调系统设定的温度就要低。
3.3室内发热量
据统计可得,全年节电量一般和室内设备发热量呈现出正比例关系,室内设备发热量大,全年耗电量就会变大;反之,室内设备发热量变小的话,全年耗电量也会随之变小一些。室内设备发热量之,也会随着室内设备发热量减少而变小。但是实际情况是,室内发热量太小时,通风冷却技术并不适用,因为此时不符合经济性的原则。室内发热量小导致全年耗电量小,此时不值得使用通风冷却技术,因为使用此技术会有很长的投资期。
3.4空调系统能效比
节电量与空调系统能效比呈现反比例关系,即当空调系统能效比增加时,节电量会相应地变小,并且减少趋势会随着室内发热量的增大而表现更加明显;反之,当空调系统能效比减少时,节电量反而会相应地变大。
3.5风机功率
节电量与风机功率呈现出反比例关系,即风机功率增加时,节电量反而相应地减少,并且减少量会随着室内发热量的增加而更加明显;反之,风机功率减少的时候,节电量反而会相应地增大。
总的来说,在一定程度内,节电量与通风换气数成正比,但是超过这种程度之后,节电量不会再增加,反而会下降,因此需要根据室内发热量的不同,而设置不同的合适各自的通风换气数。节电量与空调系统设定温度成正比,就是设置温度越大,节电量越大,反之节电量越小。节电量与室内发热量也成正比,然而与空调系统能效比却成反比。
四、结论
本文章中提出的评价方法具有明显的局限性,因为是在针对的情况比较特殊,不具有一般性。换言之,是在针对特定基站情况下,提出的评价基站通风冷却技术的节能效果。通风冷却技术适合于发热量高的基站,而不适合于发热量过低的基站。
参考文献
[1]中国电信集团公司电源技术支撑中心.连载8:机房新风直接引入节能技术[J].广东通信技术,2009,(5):28-33
功能对梅雨季节手术室的湿度进行调节,同时监测温度变化,尤为重要。
1 对象
在梅雨季节,我们对5间手术室温湿度进行调控,并监测。手术室平均空间体积为30m3。
2 方法
2.1 空调配置体积大于30m3的手术室空调功率为5匹×1。
2.2 测定方法采用干湿温湿度计测定晨间开启空调除湿状态前1 h和后1 h的室内温度、湿度,连续测定2周。
3 结果
2周内5间手术室空调除湿功能开启前后观察其温度与湿度变化。
4 讨论
4.1 手术室的温湿度对机体代谢有重要影响手术室的温湿度控制要求为温度22~C一25~C、湿度50%~60%。这样的温湿度状态可以使人的体温相对稳定,人体产热和散热保持动态平衡。环境温度过高或过低可使机体的热平衡受到破坏而处于温度应激状态,当这种应激超过机体的代谢功能时,即引起机体一系列生理变化,导致疾病发生。空气湿度主要影响人体的蒸发散热。在高温环境下,湿度增高不利于蒸发散热,可引起人体代谢紊乱。因此,在梅雨季节相对温湿度较高的情况下,将手术室的空调设置在除湿状态,可将湿度调节在适当范围,同时不使房间温度过度降低,这样可以使处于禁食和低基础代谢率状态的手术患者感到冷暖适宜,预防再着凉。
4.2 空气中温湿度与细菌的存活时间密切相关空气中的飞沫、尘埃可携带细菌,带菌的微粒可直接污染伤口,或先落到手术器械、消毒物品上而后污染伤口。欧美多个医学中心研究表明,除了精细的清洁手术外,手术室空气的细菌含量与切口感染关系非常密切。清洁伤口的致病菌来自手术组人员的手占8%,鼻咽部占12%,来自患者的手和鼻咽部占5o%,来自伤口周围空气占68%。在浙江,6、7月份正值梅雨季节,空气湿度高,有利于微生物的存活。有研究表明,中等湿度(50% ~6o%)时细菌衰亡率最大。因此控制手术室的相对湿度在50% 60%之间可减少空气中细菌含量。此外,空调在开启状态时,尤其是在除湿通风状态,可将室外新鲜空气通过空调的活性碳和滤过装置送入室内,室内外空气交换率可达到15% ~20%,新鲜空气
在室内流通可以降低细菌微粒的密度,从而减少手术患者的感染率。4.3 空气湿度对金属器械也有影响空气湿度过高会掺合有毒气体腐蚀金属物品。手术室内湿度过高可增强血液、体液、消毒液对金属器械的腐蚀、氧化作用,缩短金属物品的使用寿命,如手术床、无影灯等。使用空调除湿功能后,可使手术室湿度稳定在适宜的范围,从而减少对金属用具的损害作用。
关键词: 地下车库;结露;分析原因;危害;防治措施; The analysis and prevention for the condensation phenomenon of basemeit
Abstract:It’s to find the reasons of condensation by analysingthe present
Situation of condensation of underground garage in jiaodong area.In the lighe of different engineerings, we can analyse the factors of condensation,then
Prpose the methods of solving questions.At the same time,we can provide useful experiena for solving relevant questions.
Key words:underground garage;conden satiom;analysing reasons;haim;preventionmethods
1.工程概况及现状
位于胶东地区某项目,地上十几幢高层住宅,地下整体大底盘单层地下车库,地下车库板顶的绝对标高1.8m ,地下车库顶板之上有1.6~2米左右厚覆土.地下水位枯水期绝对标高2.6 m,丰水期绝对标高3.1 m,地下车库外墙为250厚C30钢筋混凝土参12%UEA,2008年主体竣工,2009~2010年进行内部装饰和设备安装调试,小区的地下车库之上的单体住宅尚未入住,尽管地下车库内设置了机械排烟和送风系统,但均未启动。2010年7、8月份起发现外侧墙面、顶板出现泛潮、结露,局部墙面出现霉点。9月份之后,随气候变化,结露现象渐渐减轻。另外发现(1)地下车库顶板之上有1~2米覆土的项目,车库顶板与防水层之间未做保温层较做过保温层的项目结露现象严重的多(2)地下车库外侧墙防水层保护层采用120厚砖砌体比地下车库外侧墙防水层保护层采用聚苯板兼做保温层结露现象严重的多。
2.结露原因分析:
2.1按《民用建筑热工设计规范》GB50176-93第4.3.1条:围护结构热桥部位的内表面温度不应低于室内空气露点温度。当内表面温度低于室内空气露点温度时,就会产生结露现象。
(地下室顶板、外墙)热桥部位的内表面温度=室内计算温度-[ (室内计算温度-室外计算温度)/热桥部位的传热阻)]X内表面换热阻室外计算温度查《民用建筑热工设计规范》GB50176-93附录三附表3.1中围护结构的室外计算温度采用露点:露点是指含有一定量水蒸气(绝对湿度)的空气,当温度下降到一定程度时所含的水蒸气就会达到饱和状态(饱和湿度)并开始液化成水,这种现象叫做结露。
2.2在夏季多雨、高温季节,地下车库内的温度高于侧墙内壁、顶棚内表面温度。即侧墙内壁、顶棚内表面温度低于露点温度。室内空气湿度大,水蒸气在侧墙内壁、顶棚内表面形成结露。根据热传导规律,在地下室外侧土壤温度、室内温度以及地下室墙体温度间存在以下关系:(2.2.1)相对湿度(湿空气中水蒸气分压力与相同温度下水的饱和压力之比。):相对湿度是导致建筑物结露的一个重要因素,相同压力,同一温度,相对湿度高,水蒸气的分压力就大,露点温度就较高,就会使得室内温度与露点温度之间的温差较小。相对湿度越大,表示空气越潮湿;相对湿度越小,表示空气越干燥。室内空气湿度过高,产生结露现象。
(2.2.2)内外温差:如果地下室外墙面不做保温,在夏季闷热天气,由于地下土壤温度低,土壤温度低于墙面温度及室内温度,墙面温度低于室内温度。而结露现象的发生与空气湿度、温度密切相关.结露是内外温差造成的,外墙内表面的温度低于室内空气露点温度时,以致外墙的内表面就产生结露现象.
(2.2.3) 通风量:当高温雨季空气湿度加大,且该时段地下室内空气流通不畅,并且由于地下室地势较低,内部重的空气流向低处而加大了地下室的空气湿度,并且室内长期不见阳光,导致室内空气湿度接近甚至超过饱和状态,而地下室外墙外侧与周围土壤直接接触,且期间温差较大,尤其当室外地下水位偏高,外墙温度偏低,内外温差大,造成的墙壁温度低于水蒸气露点温度。地下室内阴角部位表现更为突(2.2.4)建筑材料固有的特性:混凝土的导热系数较高,因此湿热空气接触到较冷的内墙面时则易形成结露现象.
(2.2.5)形成结露现象的时间段:在新建或刚刚装修过的地下室尤为严重,由于该阶段地下室尚未完全干透,墙体或装修过的砂浆、涂料内的水分水温度上升而逐步挥发出来,因此在很大程度上增加了空气的湿度,即增加了结露的诱因,因此更易出现结露。
3.结露现象对建筑物的危害主要表现在以下几个方面:
(3.1) 结露现象会加速建筑物材料的破坏:由于长期处于潮湿的环境中,建筑物内的墙面涂料、吊顶、照明灯具、通风管道等容易发霉、变质。霉菌不仅破坏了建筑物内在材料影响外观效果同样危害着人体健康。
(3.2) 加快建筑物中的技术设施和金属物品的锈蚀老化破坏速度。
4.结露问题防治措施:
4.1 设计要素 :设计过程中应充分考虑地下室排湿、通风措施,结合混凝土导热系数偏大的现实,可采取地下室外墙利用保温层的隔热作用阻止周围土壤低温不能传递到外墙内表面,从而破坏结露形成的条件,使地下室内环境空气内的水汽不能在外墙内表面凝结为露珠。最终保证地下室的使用功能,
4.2 结露收集、疏导:对于功能单一、观感要求不高的地下车库可通过设置排水沟将结露水收集并排放,并沿外墙面附近四周设置截水沟并将其通入集水井内;由于顶面温度变化较墙面变化幅度较大且其影响实际散热效果,因此应根据理论计算的热量与实测散失热量进行比较后决定截排水沟槽。4.3 施工要素 : 在地下室外墙、地面及顶板混凝土施工时应严格按照施工防水抗渗要求进行,切实做好防止室外水体渗漏现象,并可通过增加混凝土内钢筋的保护层厚度来免除水分对钢筋锈蚀;在进行地下室内墙装修时应尽量将表面做成麻面状,并应保证所有的电气、线路等有良好的绝缘和防潮功能,对外露金属部件应做好防锈处理;
【关键词】 鼓浪屿疗养区;微小气候;观测
气候疗法是重要的自然疗养因子治疗方法,鼓浪屿疗养区微小气候与厦门大气候相关但又具有特点,而微小气候又直接关系到疗养效果。因此,为了摸清疗养区微小气候情况,掌握其变化规律,更好地指导疗养工作而开展本研究。2006年8月1日~2008年7月31日,利用美国生产的Davis 6162EU型自动气象站在鼓浪屿疗养区中心地带连续测定温度、湿度、气流、气压等气象因子。采用无线传输技术,传感器安装在室外,数据接收和控制台安装在室内。每间隔30 min采集数据一次。技术参数:①空气温度测量范围-40℃~65℃,精度±0.5℃。②相对湿度测量范围0~100%,精度±3%。③气压测量范围880~1 080 hPa,精度±1.0 hPa。现将部分结果报告如下。
1温度的变化
统计了每月平均温度、平均最高温度、平均最低温度。24个月温度变化的趋势(图1)。
由图1可见,24个月之中,月平均最高温度超过30℃的占12个月,月平均最低温度低于15℃的占11个月。而月平均温度在15℃~25℃之间的有16个月,表明每年约有8个月时间平均温度在这个范围。一年之中的月平均最高温度落在7、8月份,超过了35℃;一年之中月平均最低温度落在1、2月份,约7℃~8℃。
2相对湿度的变化
统计了每月平均湿度、平均最高湿度、平均最低湿度, 24个月湿度变化的趋势(图2)。
在24个月当中,月平均最高湿度在90%以上的占18个月,月平均最低湿度在30%以下的占11个月。而24个月的月平均湿度都在54%~83%之间,其中月平均湿度超过70%的占12个月,月平均湿度在50%~70%之间的主要是在9、10、11、12、1和2月份。
3气压的变化
厦门地区的年平均气压为998.3 hPa。自2006年11月起,选择该值作为气压的基准数值,发现2007年的10月~2008年的4月气压数值在年平均值之上。呈现冬春季节平均气压高于夏秋季节的趋势(图3)。
气压的日变化规律,呈现24 h的周期性,日最低气压低谷出现在下午和凌晨3点钟前后。
对北京88户自然通风居民住宅现场测试了夏季室内干球温度、相对湿度、风速等热环境参数,以问卷方式和ASHRAE的7级热舒适指标调查记录了居民的热感觉,考察了居室热环境改善措施。调查结果表明,自然通风条件下北京普通住宅的热环境基本处于ASHRAE舒适区之外,80%居民可接受的热环境对应的有效温度上限为30℃,对温度的敏感程度与其它地区相近。
关键词:住宅热舒适热环境热感觉
Abstract
Presentsafieldinvestigationinto88non-airconditionedresidentialunitsinBeijing,duringwhichtheindoorthermalenvironmentconditionsweremeasured,thethermalsensevalueoftheoccupantsquestionedandrecorded,andthemethodstoimprovetheindoorthermalconditionsexamined.TheresultsrevealthattheyarecoincidentwithlittleoftheASHRAEcomfortzone,thattheupperlimitoftheeffectivetemperaturecorrespondingtotheacceptedthermalenvironmentbyupto80%oftheoccupantsis30℃,andthattheresponseofthesubjectsinBeijingaresimilartothoseinsomeotherpartsofworld.
Keywords:residence,thermalcomfort,thermalenvironment,thermalsensation
1引言
热舒适是居住者对室内热环境满意程度的一项重要指标。关于人体热舒适和热环境之间关系的研究从本世纪初便开始了。目前,ASHRAE55-1992[1]和ISO7730[2]是世界上普遍采用的评价和预测室内热环境热舒适程度的标准。ASHRAE标准中给出了至少满足80%居住者的舒适区。ISO7730阐述了丹麦工业大学Fanger教授提出的预测人体热感觉指标PMV。与PMV模型相似的还有Gagge教授提出的有效温度指标(ET*)和标准有效温度指标(SET)[3]。这类模型共同的特点是它们变为环境参数不随时间改变,而且批人体看作是外界热刺激的被动接受者。一定的热环境参数对人体的作用,是通过两者之间的热湿交换来影响人体的生理参数,进而产生不同的热感觉。所以,这类模型可以被认为是稳态的和以热平衡方程为基础的。按照这一类模型制定的ASHRAE标准旨营造一种稳态的、至少80%居民能够接受的热环境。
可是,一系列实地测试表明,这类模型并不能准确地预测出人体的热反应[4~7]。人的适应性可以被认为是产生实验室研究和实地测试的结果差异的一个主要原因。这种适应性包括生理的、行为的和最主要是心理上的适应性。文献[8]就曾指出热感觉的评判在很大程度上取决于人员背景和对环境的一处种期望。所在,舒适性研究应该既有实验室的实验,又不能忽略实地的测试分析。
随着人们生活水平的提高,对热舒适的要求也相应提高。北京市居民安装家用空调的人数逐年增加,但随之而来的是较重的经济负担和时常听到的人们对空调环境的抱怨。究竟北京气候区应该采用什么样的空调方式和建筑模式,才能既保证居民的舒适和健康要求,又能尽可能多地节省能源?这正是需要探索的问题,为此,笔者在1998年夏季进行了一次北京市住宅热舒适调查。
2调查目的与方法
2.1本次调标题要解决的主要问题
2.1.1考察北京市普通居民住宅(基本上是没有安装空调的家庭)的热环境情况。
2.1.2调查在这类自然通风建筑内居民的热舒适状况,并将结果与ASHRAE标准和其它研究成果相比较。
2.1.3了解居民在改善居室热环境方面采取的措施。
2.1.4分析数据,用统计分析的办法确定现有热环境条件与居民热反应之间的相互关系。
2.2调查方法
2.2.1住宅的选择
因为本次调查主要想了解在自然通风方式下居民的热舒适情况,所以选择调查的88家住房基本上没有装空调,或虽然有空调,也处于极少开启的状态。在选择这些住房时,主要考虑了房间的楼层、朝向以及自然通风情况。调查了总楼层为2~6层的低层建筑及总楼层为20层的高层住宅;在这两类建筑中,即选择了位于整幢建筑物四个角上的房间,也选择了中部的房间。另外,还照顾到东、西、南、北四个朝向的房间在样本中分布均匀。一半的住宅位于北京市西南部的石景山区,另一半则在清华大学的校园内。住宅外部的绿化程度,也有明显的不同。调查过程中,对受试者的选择尽可能做到男女比例相近。
2.2.2数据的采集
调查是在1998年7月上旬进行的,此时北京进入盛夏不久,而且雨水较多,气候基本上属于温度较高,且比较潮湿的状态。
调查分析两种方式同时进行,一种是对房间物理参数的测量,包括空气温度、相对湿度和空气流动速度。所用的测量仪器是干湿球温度计和热线风速仪。另一种是问卷的形式,内容包括:①基本的背景情况,如年龄、性别,在北京居住的时间,办公室是否有空调等;②调查时刻居民的热感觉,以及对此时环境的风速、空气清新程度和潮湿状况的主观评价。热感觉投票值采用ASHRAE的7级指标表示(-3冷,-2凉,-1凉爽,0不冷不热的中性状态,+1有点热,+2热,+3很热);③通常采用的改善室内热环境的适应性措施,包括遮阳、风扇等有关改变房间物理参数的手段和人员增减衣服、喝饮料等自身的适应。
2.2.3调查的步骤
一个调查小组通常由3人组成。在征得住房主人同间的情况下,进行20~30min的调查。其中一个人负责测量环境参数,另一个人负责对整个居室的建筑特性进行测绘,最后一个人则进行问卷的询问和填写的工作。
2.2.4舒适性指标的计算
在调查过程中,详细记录了受试者当时的衣着情况,以及坐椅的形式(是硬椅还是沙发,是否铺有凉席等)。按照ASHRAE55-1992标准,计算出受试者所穿服装的热阻值,以单位clo①表示(1clo=0.155℃·m2/W)。目前在热舒适研究领域,有文章讨论椅子对坐姿受试者的服装热阻的作用[9],本文参考它们的研究结果,考虑不同坐椅对服装热阻的影响,对热阻值进行了修正。
新陈代谢率无法直接测量出来。因为整个调查过程历时至少20min,在这段时间内,受试者通常是坐着仔细看介绍材料和回答问题,所以把新陈代谢定为1.2met②,这是坐姿轻微活动者所具有的新陈代谢水平。
采用Gagge的人体二节点模型[3],编写程序,以现场测量的物理量、服装热阻和新陈代谢率为输入量,计算有效温度ET*和PMV指标。
二节点模型反人体分成两个同心的圆柱体,分别代表人体的核心层和皮肤层,它们的热平衡方程式分别为:
(1)
(2)
式中Mcr,Msk为单位体表面的核心层质量和皮肤层质量;ccr,csk为核心层及皮肤层平均比热容;Tcr,Tsk为为核心层及皮肤层温度;t为时间;M为单位体表面新陈代谢率;Msh为单位体表面积寒战调节产热量;W为单位体表面积对外所做的机械功;Qre为单位体表面积呼吸热损失;Qdr为单位体表面积与环境间的显热换热量;Qev为单位体表面积与环境间的潜热换热量;K为核心层与皮肤间的导热系数;mbl为核心层与皮肤层间的血流量;cp,bl为血液比热容。
有效温度ET*是一个等效的干球温度量,如果在环境温度ET*,平均辐射温度与环境温度相同,相对湿度50%的等温假想热环境中,人体的皮肤湿度和通过皮肤的换热量与真实环境下的值相同,那么就可以用ET*来表示这一真实环境的温度。换句话说,ET*值把真实环境下的空气温度、相对湿度和平均辐射温度规整为一个温度参数,使具有不同空气温度、相对湿度和平均辐射温度的环境能用一个ET*值相互比较。PMV指标是Fanger提出的预测平均热感觉投票值。
3调查结果
3.1人员背景
表1表示了此次被调查人员的基本情况,平均年龄为49.2岁,在北京平均居住时间为36.5年,说明大多数被调查者已经完全适应了北京的气候。77%的被调查者办公室没有空调,基本上不生活在空调环境中。
表1被调查人员背景的统计归纳样本数目88
性别
男57%
女43%
年龄/岁
平均值49.2
标准偏差16.9
最大值82
最小值16
在北京居住的时间/年
平均值36.5
标准偏差19
最大值76
最小值1
办公室有空调的人数的比例23%
办公室无空调的人数的比例77%
3.2室内气候及服装热阻
对测量得到的室内气候参数和服装热阻值进行统计分析的结果见表2。可以看出ET*值位于26.6℃到32.8℃之间,相对湿度在53%到88%之间。对照ASHRAE55-92中舒适区要求,ET*值应在23℃到26℃之间,相对湿度小于60%,可以看出夏季北京自然通风形式下的普通住宅的热环境基本上都在ASHRAE舒适区之外。
表2室内物理参数及服装热阻的统计归纳
平均值标准偏差最大值最小值
空气温度/℃28.61.163126
相对湿度/%77.46.78853
空气流速/m/s0.180.251.50.02
ET*/℃30.31.4932.826.6
服装热阻/clo0.310.080.50.15
图1表示了实测得到的室内空气温度、风速、服装热阻和计算得到ET*值的分布频率。温度测量中,29℃室温出现的频率最高,占样本总数的23.5%。由于空气的平均相对湿度大于50%,所以计算得到ET*值比测量的空气温度要大,而且它的分布也较测量值均匀。ET*为31.5℃时的情况最多,占样本数的16.5%。在风速的分布情况中,0.1m/s的风速为最多,占48.2%;样本总数的91%风速小于0.5m/s。服装热阻的平均值为0.31clo,频率最大值出现在0.4clo,为28.2%,可以看出,夏季北京市居民在家中的普遍着衣量不大。
图1实测空气温度、风速、服装热阻和计算有效温度
3.3热感觉
选取风速小于0.2m/s的工况(占总样本的75%),分别回归出实测的热感觉值TSV随空气温度Ta和ET*变化的曲线,曲线方程分别为:
TSV=-7.950+0.298ET*(R=0.925)(3)
TSV=-8.068+0.319Ta(R=0.963)(4)
R为相关系数。
从这两个回归方程中,我们就可以得到当TSV=0时,ET*和Ta分别为26.7℃和25.3℃,其物理意义是热中性状态所对应的温度。
关于热环境的可接受率,通常的研究方法有两种。一种是直接法,即在热舒适问卷中让受试者明确判断对此环境是否可以接受。另一种则是间接法,即按照惯例,当受试者的投票值在-1到+1之间时,认为他们对此时的热环境能够接受。ASHRAE标准就是要寻求至少80%的居民可接受的热环境。这里的可接受率和Fanger提出的PPD(预测不满意率)有些许差别。图2表示了本次调查中得到的随ET*的增加,可接受率的变化规律。以80%界定,可以得以北京市自然通风建筑中居民可接受的热环境温度上限大约在30℃(以ET*表示)。
图2可接受率随有效温度(ET*)的变化
3.速的主观评价
调查中,测得平均风速值为0.18m/s。问卷中受试者对空气流动速度的评价,47%认为知中,43%认为小,其余10%认为太小,没有人认为风速偏大。曾经试图寻找空气清新程度和潮湿程度与风速的关系,但没有得到可靠的关系式。
3.5适应性手段
在人与环境的相互关系中,人不仅仅是环境物理参数刺激的被动接受者,同时也是积极的适应者,。调查过程中发现,至少85%的居民对居室热环境有不同程度的调节行为,包括用窗帘或外遮阳罩来挡射入室内的阳光,用开并门窗或用电扇来调节室内的空气流速;自身对热环境的调节行为有空舒适简便的家居服装、喝饮料、洗澡等等。这些适应性手段无疑增加了人们的舒适感,提高了他们对环境的满意程度。调查发现,90%的住房有电扇,其中31.6%的居民认为他们对电扇的使用频率为常开,16.5%的居民认为是常关,其余认为使用频率为30%到80%不等。对于喝饮料,47.4%的人喜欢喝热的至少是温的饮料,如热茶或凉开水,46.1%的人喜欢喝冷饮,只有6.5%的人不喜欢喝任何饮料。NickBake[10]等人的研究发现,754次观测中,喝冷饮的出现次数是308次,只有12次是喝热饮。从中我们可能明显地看出中国人与西方人在生活习惯上的不同,这必然会对热感觉产生影响。
4讨论
4.1实测的热感觉值PMV的比较
将实测的热舒适参数空气温度、相对湿度、风速、新陈代谢率和服装热阻(这里由于测量设备有限,无法在短时间内测出平均辐射温度值,假设它与空气温度相等)代入程序,计算得到PMV值,并把它们与实际测得的热感觉值画在同一张图上,见图3。横纵坐标都是量化的热感觉值。从图中可以看出,实测的热感觉值TSV普遍低于PMV值,这说明所调查的人群对热的承受能力要高些。
图3热感觉实测值与PMV计算值的比较
4.2与其它调研结果的比较
关于热舒适的实地调研,在世界各地有许多研究者都曾进行过,他们的结果给我们提供了极好的对比机会。另外,笔者认为以ET*为变量比以空气温度或操作温度为变量要好,它能更准确地体现热环境的热湿交换特性。
Bush[11]对泰国曼谷夏季自然通风建筑的研究发现,热感觉投票值(TSV)随ET*变化曲线的斜率为0.234/℃,Schiller[12]对洛杉矶的研究发现,同样也以ET*为变量,TSV变化曲线的斜率为0.318/℃,这一结果与本文的0.298/℃极为相近。此斜率表示人们的热感觉对温度变化的敏感程度与其他地区的居民相似。
热中性状态下对应的温度,研究成果见表3[13]。本文得出的北京夏季自然通风建筑中居民的热中性温度(Ta和ET*)分别为25.3℃和26.7℃,与布里斯班地区的结果相近。
表3实地热舒适实验:热中性状态下对应的温度地域及气候热环境控制手段热中性状态下对应的空气干球温度/℃
墨尔本-夏季自然通风21.8
布里斯班-夏季自然通风25.6
泰国-夏季自然通风28.5/27.4(ET*)
新加坡-夏季自然通风28.5
4.3适应性的问题
如前所述,调查析室内工况基本上处于ASHRAE舒适区以外,但结果表明,北京无空调家庭居民的热中性温度为26.7℃(以ET*表示),而且直到ET*为30℃,仍有80%的居民感到环境可以接受。究其原因,笔者认为一方面是由于居民在家中的着衣量较少(平均服装热阻为0.31clo),而且室内风速较空调环境的风速要大,另一方面也与居民的生理适应性和对环境的心理期望有关。被调查者在北京居住的时间平均在30年以上,绝大部分人已经适应了夏季的炎热气候,对热有一定的承受能力,而且由于家中没有空调,从心理上就已经对室内较高的温度有所准备,同时,在热不适时可以采取一些适应性手段来改善热感觉。从心理学角度上看,当人们能够对引起不快的因素加以控制时,不快的程度将会减弱。另外,在调查发现,空调带来的经济负担、对环境的关注和喜欢自然环境的心理都增加了无空调住户对热的环境的适应性。
5结论
5.1由于夏季室外气温较高,室内热状况普遍偏热,以ET*表示,平均温度为30.3℃;但自然通风建筑中的居室对室内的较高温度有较强的承受能力。
5.2风扇是这类建筑居民改善不适的主要手段,90%的家庭备有风扇,且有31.6%的家庭认为风扇的使用频率为常开。另外,居民普遍能有意识地以多种适应来改善自身的热感觉。
5.3热感觉随ET*的变化曲线的斜率是0.298/℃,与其它地区自然通风建筑中的居民对温度的敏感程度相似。
5.4居民的热中性温度以ET*表示为26.7℃,测量得到可接受的热环境温度上限大约在30℃(以ET*表示)。
5.5在预测人体热感觉时,应该考虑建筑环境、生活习惯、经济条件和对环境的可调节程度等因素的影响。ASHRAE标准55-92规定的夏季舒适区对本次调查的北京气候区自然通风建筑来说,显得有些狭窄了。
6参考文献
1ASHRAE.ANSI/ASHRAE55-1992,Thermalenvironmentalconditionsforhumanoccupancy.Atlanta:AmericansocietyofHeating,RefrigeratingandAirConditioningEngineers,Inc.1992.
2ISO.InternationalStandard7730,Moderatethermalenvironments-determinationofthePMVandPPDindicesandspecificationoftheconditionsforthermalcomfort.Geneva:InternationalStandardsOrganization.1984.
3GaggeAP.Astandardpredictiveindexofhumanresponsetothethermalenvironment.ASHRAETrans,1986,92(2):709-731.
4HumphreysMA.Fieldstudiesofthermalcomfortcomparedandapplied.BuildingServicesEngineer.1996,44:5-27.
5deDearRJandAAuliciems.ValidationofthepredictedmeanvotemodelofthermalcomfortinsixAustralianfieldstudies.ASHRAETrans,1985,91(1):452-468.
6SchillerGE.Acomparisonofmeasuredandpredictedcomfortinofficebuildings.ASHRAETrans,1990,96(1):609-622.
7deDearRJandMEFountain.Fieldexperimentsonoccupantcomfortandofficethermalenvironmentsinahot-comfortinofficebuildings.ASHRAETrans,1990,96(1):609-622.
8McIntyreDA.Indoorclimate.London:AppliedSciencePublishersLtd.1980.
9McCulloughE,BWOlesen.Thermalinsulationprovidedbychairs.ASHRAETrans,1994,100(1):795-802.
10BakerN.Thermalcomfortforfree-runningbuildings.EnergyandBuildings,1996,23:175-182.
11BuschJF.Ataleoftwopopulations:thermalcomfortinair-conditionedandnaturallyventilatedofficesinThailand.EnergyandBuildings,1992,18:235-249.