建筑設(shè)計(jì)對(duì)人體熱舒適度的影響

艾慶升 張?chǎng)? 牛海娟

摘 要：通過分析環(huán)境對(duì)人體熱舒適度的影響因素，探討了如何根據(jù)不同地區(qū)的氣候特征，采用適宜的建筑設(shè)計(jì)手段及空氣調(diào)節(jié)方式來改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，達(dá)到人體熱舒適水平。

關(guān)鍵詞：熱舒適；建筑氣候；建筑設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-3198（2015）25-0283-01

1 引言

人體熱舒適度的實(shí)質(zhì)是，人體與外界環(huán)境件通過物質(zhì)和能力的交換與反饋，通過神經(jīng)系統(tǒng)與下丘腦調(diào)節(jié)中樞的控制與體溫調(diào)節(jié)，對(duì)客觀環(huán)境做出的主觀判斷，從而影響到心理上的一系列活動(dòng)。熱舒適是衡量熱環(huán)境的動(dòng)態(tài)過程，是建筑環(huán)境中有關(guān)輻射、氣溫及氣流速度綜合作用的結(jié)果。對(duì)熱舒適度的影響主要有以下幾方面。

2 熱舒適的影響因素

2.1 空氣溫度

房間內(nèi)的空氣溫度直接決定了人體與周圍環(huán)境的熱平衡。房間的空氣溫度是綜合房間內(nèi)的得熱失熱情況、通風(fēng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的熱平衡后所決定的。人體的對(duì)環(huán)境的主觀感覺可分為7級(jí)：冷、較涼、涼、舒適、暖、較熱、熱。

2.2 平均輻射溫度

平均輻射溫度取決于周圍環(huán)境的溫度，是室內(nèi)與人體輻射換熱的各表面溫度間的平均值。

2.3 氣流速度

氣流速度是影響熱舒適的重要指標(biāo)，同時(shí)也會(huì)影響平均輻射溫度。氣流速度不僅影響人體的對(duì)流換熱情況，同時(shí)也影響著蒸發(fā)對(duì)體表排汗的散熱效率。

2.4 環(huán)境濕度

濕度不僅影響人體散熱情況，同時(shí)也影響室內(nèi)空氣品質(zhì)?？諝鉂穸鹊母叩蜁?huì)影響人體汗液的分泌，影響皮膚在環(huán)境中的蒸發(fā)損失。熱感覺僅在濕度低的時(shí)候能衡量熱舒適情況，當(dāng)濕度過高時(shí)，僅靠熱感覺無法說明熱舒適情況。

不同的建筑功能及環(huán)境會(huì)影響人對(duì)熱舒適指標(biāo)的評(píng)價(jià)。

我國通常習(xí)慣，把連續(xù)5天日平均溫度大于22℃作為夏，小于10℃作為冬來區(qū)分四季，除了兩廣中南部、東北北部、南海諸島、青藏高原海拔4500米以上地區(qū)、包括昆明地區(qū)以外，我國大部分地域是冬冷夏熱、四季分明的氣候。

一年中的冬季與夏季均會(huì)對(duì)人體熱舒適產(chǎn)生不利影響，在建筑氣候設(shè)計(jì)時(shí)，必須同時(shí)考慮冬夏季的影響，協(xié)調(diào)統(tǒng)一兩季在設(shè)計(jì)中的矛盾。因此，我們通過綜合考慮冬季與夏季特征論述建筑氣候設(shè)計(jì)原則。

3 不同地域氣候特征

3.1 保溫隔熱性氣候區(qū)

保溫隔熱氣候區(qū)主要包括東北、華北、西北地區(qū)；這些地區(qū)以冬季寒冷為主要的氣候特征，夏季短促而溫涼，一般只有一個(gè)月到一個(gè)半月。日照豐富，太陽輻射強(qiáng)烈。

由于這些地區(qū)以冬季的嚴(yán)寒氣候?yàn)橹鲗?dǎo)氣候，建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先滿足防寒、保溫要求。設(shè)計(jì)應(yīng)以冬季加強(qiáng)建筑保溫和爭(zhēng)取太陽能保溫為主。在建筑體型設(shè)計(jì)時(shí)，在相同容積下，最小的外表面形體，加強(qiáng)建筑物密閉性等防寒設(shè)計(jì)，并適當(dāng)考慮夏季的被動(dòng)式降溫設(shè)計(jì)策略。其主要的設(shè)計(jì)原則如下：

優(yōu)先考慮的冬季設(shè)計(jì)：

（1）保持室內(nèi)熱量減少冷風(fēng)滲透。

（2）充分利用太陽能。

（3）考慮防風(fēng)設(shè)計(jì)。

其次考慮的夏季設(shè)計(jì)：

（1）充分利用自然通風(fēng)。

（2）考慮利用蒸發(fā)冷卻降溫。

（3）利用隔熱設(shè)計(jì)。

（4）控制太陽輻射。

（5）考慮建筑蓄熱。

該區(qū)的建筑應(yīng)遵循“保溫優(yōu)先、爭(zhēng)取日照”的設(shè)計(jì)策略，以選擇保溫優(yōu)良、蓄熱性能好的厚重型結(jié)構(gòu)為適宜該氣候的設(shè)計(jì)方案。

3.2 太陽能采暖建筑氣候區(qū)

昆明為該氣候區(qū)代表城市。該區(qū)包括云南大理；貴州、四川西南部；西藏南部。這類地區(qū)氣候特征表現(xiàn)為冬溫夏涼，氣溫年較差偏小，日照較小，日較差偏大，太陽輻射強(qiáng)烈。

在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，只需考慮冬季的采暖設(shè)計(jì)，大部分時(shí)間可以通過使用被動(dòng)式太陽能達(dá)到采暖要求。由此，其主要?dú)夂蛟O(shè)計(jì)原則概括為：

（1）對(duì)太陽能充分利用。

（2）強(qiáng)化建筑保溫設(shè)計(jì)。

（3）防止夏季太陽輻射。

該地區(qū)的建筑應(yīng)表現(xiàn)為，有足夠蓄熱和保溫能力

的維護(hù)結(jié)構(gòu)，爭(zhēng)取最大限度的太陽輻射，在夏季只適當(dāng)考慮采用自然通風(fēng)措施，設(shè)計(jì)時(shí)避免由于冬季的太陽能設(shè)計(jì)影響夏季室內(nèi)溫度過熱。

3.3 隔熱與遮陽、通風(fēng)兼顧型氣候區(qū)

該區(qū)主要包括我國的中東部地區(qū)，代表城市為西安、南京、成都、上海、南昌、武漢。該地區(qū)夏季悶熱、冬季寒冷。氣溫年較差較大。

該區(qū)建筑氣候設(shè)計(jì)在綜合考慮夏季濕潤(rùn)及冬季寒冷的氣候特征后，分析權(quán)衡后得到，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先考慮冬季保溫設(shè)計(jì)，再來考慮夏季的遮陽、隔熱及通風(fēng)措施。主要的建筑設(shè)計(jì)原則有：

（1）關(guān)注建筑保溫綜合設(shè)計(jì)。

（2）控制夏季太陽輻射。

（3）注意夏季隔熱設(shè)計(jì)。

（4）充分利用夏季自然通風(fēng)。

（5）爭(zhēng)取最多的冬季太陽輻射。

綜上所述，該地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)策略要綜合考慮隔熱、自然通風(fēng)、遮陽及被動(dòng)式太陽能設(shè)計(jì)因素。

3.4 通風(fēng)遮陽型建筑氣候區(qū)

該地區(qū)夏長(zhǎng)無冬，溫度高、濕氣重，氣溫日較差和年較差較小。雨量充沛，多臺(tái)風(fēng)和熱帶風(fēng)暴。太陽輻射強(qiáng)，太陽高度角高。該氣候區(qū)包括臺(tái)灣，福建南部、海南全省，廣東和廣西大部分及云南南部。

在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，以遮陽通風(fēng)為主要建筑設(shè)計(jì)原則。包括：

（1）防止夏季太陽輻射。

（2）隔熱設(shè)計(jì)。

（3）充分使用自然通風(fēng)。

（4）避免所有加濕手段。

該區(qū)必須通過使用自然通風(fēng)、隔熱和遮陽等被動(dòng)式設(shè)計(jì)結(jié)合使用空調(diào)來調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境使其處于熱舒適范圍。

在研究建筑氣候設(shè)計(jì)要素與室內(nèi)環(huán)境和人體熱舒適情況間關(guān)系時(shí)，建筑設(shè)計(jì)更需要結(jié)合地形、城市規(guī)劃、街道情況、城市風(fēng)向、污染物排放等大環(huán)境綜合考慮。應(yīng)系統(tǒng)的分析社會(huì)大環(huán)境，它是結(jié)合了人體行為及心理特征的綜合概念。將建筑設(shè)計(jì)與滿足使用者的個(gè)性與環(huán)境互相協(xié)調(diào)，才是增強(qiáng)舒適性的前提。

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