建筑環(huán)境熱舒適性研究方向與趨勢探析

張樂

摘要：熱舒適性指的是人體對周圍環(huán)境的主觀性評價。隨著人民生活水平的不斷提升，對建筑物熱舒適性的要求也在不斷升高。熱舒適性會受到多種因素影響，且關(guān)乎于人體的生理條件能力以及感受者的主觀印象。本文以建筑物熱舒適性為基礎(chǔ)，分析了影響影響環(huán)境熱舒適性的相關(guān)因素，并在此基礎(chǔ)上對提升建筑環(huán)境熱舒適性的策略提出幾點建議。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計；熱舒適性；影響因素；策略

中圖分類號：TU984 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）006-000-01

熱舒適性會受到生理、物理以及心理三方面的影響，生理指的是人體自身的體溫、血壓、皮膚濕度、皮膚溫度、排汗程度等；物理因素指的是熱平衡關(guān)系，更傾向于環(huán)境的舒適性對人體感官的影響；心理因素指的是通過感受者主觀上的印象區(qū)分舒適程度與冷熱[1]。本文以建筑環(huán)境熱舒適性為主線，分析了其影響因素及改善策略。

一、環(huán)境熱舒適性的影響因素

（一）輻射溫度影響

建筑周圍表面溫度決定了平均熱輻射溫度，在人們的實際生活環(huán)境以及建筑所處的空氣溫度、生產(chǎn)狀態(tài)等因素影響下，平均輻射溫度并非處于均衡狀態(tài)，人們在感官上存在差異性，例如可感受到室內(nèi)上下溫度差等[2]。由于人體同樣存在輻射熱源，因此在輻射溫度下會較大程度受到人體生理感覺或人體散熱的影響。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果顯示，人體生理感覺維持在熱舒適狀態(tài)，需要圍墻溫度與周圍空氣溫度的差值在7℃之內(nèi)。國外研究者通過將天花板加熱實驗測試舒適度極限值中發(fā)現(xiàn)，即便處于熱舒適條件，若在熱輻射上不對稱，也存在少數(shù)人會感覺到不舒適感，因此他將熱輻射極限值定位于4℃以內(nèi)。

（二）人體溫度因素

人類的活動方式?jīng)Q定了人體所產(chǎn)生的熱量程度，通常在活動方式上會受到人的性別與年齡因素影響，因此人體產(chǎn)生的熱量并非人體能夠主動控制。熱量的散發(fā)取決于人體外包裹的衣物以及所處環(huán)境。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，長時間從事輕工作或處于安靜狀態(tài)的人類，其產(chǎn)生的熱量有一大半會通過皮膚對流散發(fā)或產(chǎn)生輻射，這一比例約為七成左右。在舒適的環(huán)境中，人類的出汗量、體溫、脈率等生理指標(biāo)相對于不舒適環(huán)境下更為敏感[3]。因此我們認(rèn)為熱舒適的生理基礎(chǔ)在于皮膚的溫度控制。皮膚溫度變化處于動態(tài)性過程，在熱感覺上存在滯后性特點，因此人類從冷的環(huán)境進(jìn)入到熱的環(huán)境，或從熱的環(huán)境進(jìn)入到冷的環(huán)境時，會出現(xiàn)感覺上的超越情況，這便是熱感覺與皮膚溫度的分離表現(xiàn)。換言之，在環(huán)境發(fā)生改變時，人體能夠自主調(diào)節(jié)生理周期，對熱感覺的評價并不能夠僅僅通過皮膚溫度來衡量。

（三）氣流速度因素

空氣的流動能夠在熱環(huán)境中為人們提供新鮮的空氣，加快蒸發(fā)散熱以及對流散熱速度，達(dá)到冷卻作用，更容易讓人體感覺舒適。但若空氣流通速度較快，則人體會感受到?jīng)鲲L(fēng)吹過的感覺，影響到熱舒適效果[4]。相關(guān)研究者在研究中發(fā)現(xiàn)，氣流頻率處于0.05-0.18赫茲之間并不會對人體造成明顯感覺影響，但氣流頻率達(dá)到0.3赫茲，則可能讓人體產(chǎn)生冷感覺，此時即便調(diào)整濕度與溫度也不會對氣流頻率造成的影響產(chǎn)生改善作用。人體在感受氣流強度的過程中會很大程度上收到脈沖頻率的影響，頻率越大則氣流速度越低。

二、提升建筑環(huán)境熱舒適性的策略

（一）改善氣候微環(huán)境

建筑物在設(shè)計初期便可利用其布局、朝向以及地理位置，實現(xiàn)氣候微環(huán)境的改善，通過在建筑周邊設(shè)計噴泉或綠化，也可利用建筑周圍的湖泊江河來降低人們對熱的敏感程度，同時通過景色讓人心曠神怡，在生活滿意度的提升下改善熱舒適效果。在布局以及朝向方面，建筑物應(yīng)避免設(shè)計出“通道”狀態(tài)的格局，以免風(fēng)的流通速度在通道內(nèi)加快?？杉哟筇栞椛淠艿睦贸潭?，朝向以夏季主導(dǎo)風(fēng)向為主，盡可能避免冬季主導(dǎo)風(fēng)向。可在建筑物外墻上進(jìn)行綠化，幫助建筑外墻達(dá)到遮陽效果。改善建筑外表微氣候，同時減少外部的眩光與熱反射程度。這樣一來，外墻綠化可利用植物的調(diào)節(jié)濕度功能與蒸騰降溫功能，降低城市熱島效應(yīng)。另外，建筑物也會根據(jù)所處地理位置在風(fēng)向上加以干預(yù)，例如對于炎熱地區(qū)而言應(yīng)考慮夏季通風(fēng)，而若所處地區(qū)較為寒冷則需重視冬季防風(fēng)。

（二）合理選擇建筑材料

建筑物自身應(yīng)進(jìn)行合理的防熱、防寒、隔熱以及保溫設(shè)計，同時在通風(fēng)以及防潮上達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，這就要求建筑物在材料的選用上達(dá)到熱惰性指標(biāo)以及蓄熱系數(shù)指標(biāo)。在建筑物樓面、屋頂、門窗、墻體、中庭、陽光房等材料的選擇上，不僅需保證材料的質(zhì)量，還需在其結(jié)構(gòu)及位置上有所規(guī)劃。以寒冷地區(qū)為例，由于寒冷地區(qū)氣溫影響，人體的熱舒適度難以得到保障，因此在材料規(guī)劃上處于背陰處的門窗應(yīng)盡可能減少，提升向陽處太陽能的利用率。尤其是建筑物外墻，必須選擇具有保溫功能的墻體，降低外界環(huán)境對熱舒適性的影響。

（三）綠色建筑

暖通空調(diào)研究者應(yīng)在設(shè)計上加強設(shè)備選型及負(fù)荷計算，對氣流合理組織，重視室內(nèi)氣流組織模式，加強對自然風(fēng)的利用程度。在新技術(shù)上可多嘗試綠色新型能源，例如蓄能空調(diào)、地?zé)崮芸照{(diào)、太陽能空調(diào)、地面輻射等等。設(shè)計者應(yīng)考慮到能源降耗以及舒適性，研究再生能源技術(shù)，嘗試通過空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計來改善建筑熱環(huán)境，提升居住者的熱舒適程度。

三、結(jié)束語

綜上所述，熱舒適性與人類的生存舒適程度息息相關(guān)。建筑物在設(shè)計與建造過程中需考慮導(dǎo)熱舒適性的重要作用，在降低能耗的前提下綜合考慮建筑節(jié)能及室內(nèi)外熱環(huán)境的改善，提升居住處舒適性。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖堅，周晉，徐峰，張國強.夏熱冬冷地區(qū)居住建筑基于熱舒適的熱環(huán)境評價指標(biāo)[J].中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，09：3693-3697.

[2]張宇峰，陳慧梅，孟慶林.我國濕熱地區(qū)使用分體空調(diào)建筑的熱舒適與熱適應(yīng)現(xiàn)場研究（1）：熱環(huán)境與熱感受[J].暖通空調(diào)，2014，01：6-14.

[3]王偉，羅會龍，高亞鋒，李百戰(zhàn)，王永喬.昆明地區(qū)夏季居住建筑室內(nèi)熱環(huán)境測試及熱舒適調(diào)查[J].暖通空調(diào)，2011，06：93-95+46.

[4]趙子健，陳靜怡，鐘雋文，楊沈斌.基于標(biāo)準(zhǔn)有效溫度和不舒適指標(biāo)研究南京熱舒適狀況[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2013，04：16-21.