微氣候環(huán)境的人因分析與改善

蔡曉玲 尤婷 李琴 黃小燕 范姝 高澤明

摘要：傳統(tǒng)教室設(shè)計的窗戶也存在一些問題，既是通風(fēng)窗口，也成為了噪聲的通道，不合理的設(shè)計，導(dǎo)致學(xué)生在密不透風(fēng)或者噪音巨大的環(huán)境中學(xué)習(xí)，都會使身心疲憊，不僅僅影響學(xué)生，還會影響老師，最后降低學(xué)習(xí)效率。所以在進行教室的改善和優(yōu)化設(shè)計時，要充分到考慮人的因素，合理的設(shè)計出各項尺寸，設(shè)計出最理想的教學(xué)環(huán)境。使學(xué)生在舒適、安全、高效的環(huán)境中學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：人因工程學(xué)； 微氣候環(huán)境； 優(yōu)化設(shè)計

一、前言

本課題以某高校一個多媒體階梯教室為研究對象。教室長度是18米，寬度為14米，總的面積是252平方米，總的容納量為230人。該教室類型是多媒體階梯教室，室內(nèi)的各項設(shè)施基本齊全。本論文利用人因工程學(xué)原理對該教室的微氣候環(huán)境因素進行了分析，并提出了優(yōu)化改善的措施。

二、室內(nèi)微氣候環(huán)境現(xiàn)狀分析與優(yōu)化改善

微氣候是指小范圍環(huán)境如工作或生活場所中的局部氣候條件，其組成部分主要包括空氣溫度、空氣濕度、氣流速度和熱輻射四個參數(shù)。發(fā)現(xiàn)這些參數(shù)的控制因素主要是窗戶和室內(nèi)吊扇。因此本章研究的對象間接的成為了對教室窗戶和吊扇的改善。

（一）與微氣候相關(guān)的設(shè)施現(xiàn)狀描述

1.室內(nèi)的微氣候環(huán)境主要由教室窗戶來決定，窗戶既是空氣出入口，也是噪聲的通道，自然光的來源。教室是學(xué)生學(xué)習(xí)的場所，為使教室內(nèi)的微氣候處于合理的狀態(tài)，應(yīng)充分發(fā)揮通風(fēng)效果和采光效果，盡量的去防止噪聲入侵。目前教室窗戶設(shè)計為：總共有12扇，均分在教室墻的兩側(cè)。填充在框架水泥柱間。窗戶是邊長為2.2m的正方形。左右兩邊最前端的窗戶小些，窗戶的總面積為56平米。

2.吊扇是控制氣流的主要設(shè)施，間接的也影響著人體溫度。因此也是決定微氣候環(huán)境的設(shè)施之一。目前該教室吊扇的數(shù)量為9只，呈3*3的排列方式均勻分布在教室內(nèi)。

（二）對設(shè)施的現(xiàn)狀問題分析

根據(jù)調(diào)查問卷結(jié)果顯示，目前存在下邊的系列問題。

1.由窗戶引起的問題；

（1）教室內(nèi)的通風(fēng)效果不理想，大部分窗戶經(jīng)常處于緊閉狀態(tài)，導(dǎo)致室內(nèi)外空氣不能交換，學(xué)生在教室內(nèi)呆一段時間后會感到胸悶，學(xué)習(xí)精神狀態(tài)下降。二氧化碳含量超標，溫室效應(yīng)嚴重。每到冬季，開窗的頻率減少，學(xué)生上完兩小時的自習(xí)后大部分會出現(xiàn)臉發(fā)燙、發(fā)紅的情況，另外人體本身就是熱輻射源，熱量不能傳遞開。

（2）從窗戶透進去的陽光，或者有時從對面樓的窗戶反射過來的陽光會直接照射到桌面上，甚至還照到學(xué)生的臉上，產(chǎn)生劇烈的眩光，并且會導(dǎo)致室內(nèi)溫度上升，使學(xué)生極為不適。

（3）窗戶的隔音效果不好，即使在關(guān)閉的狀態(tài)下，當(dāng)教室外施工或者娛樂活動傳來的噪音不能有效的隔絕，影響學(xué)生學(xué)習(xí)，降低學(xué)習(xí)效率。

（4）教室前排地方的窗臺位置過高，即便打開窗戶，座位上的學(xué)生也不能感覺到從窗戶進來的風(fēng)。而大多數(shù)學(xué)生入座時選擇的是前排，因此窗戶利用效果不好。

2.由吊扇引起的問題：

（1）吊扇的數(shù)量偏少，目前僅有9只，覆蓋面不足，不能使整個教室的氣流速度加快，散熱效果不理想，導(dǎo)致舒適度低，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

（2）由于吊扇數(shù)量的不足，導(dǎo)致學(xué)生在夏季總是去尋找吊扇下的位子，大部分的有效觀看黑板的位置都被空著，造成座次的混亂，影響老師教學(xué)。

（3）講臺上方?jīng)]有風(fēng)扇，老師站立上課本來就很疲勞，沒有吊扇，夏季炎熱的天氣將加快老師體力消耗。

（三）對室內(nèi)微環(huán)境的優(yōu)化改善

微環(huán)境的改善主要是對空氣溫度、濕度、氣流及熱輻射四個條件進行控制。本論文中研究的對象為窗戶和吊扇。

1.對窗戶進行改善。

窗戶原因?qū)е铝私淌彝L(fēng)不良現(xiàn)象，通過分析發(fā)現(xiàn)，教室并非是因為窗戶面積小導(dǎo)致，由以下計算可以證明。

現(xiàn)在窗戶的總面積為56平方米，教室的總面積為252平方米，根據(jù)《高校教室窗戶的設(shè)計標準》，玻地比（窗戶總面積與室內(nèi)地面總面積之比）應(yīng)該大于等于1/6，而目前其比值為：56/252=0.222>1/6。故窗戶在面積上設(shè)計是合理的。

根據(jù)調(diào)查問卷和實地考察發(fā)現(xiàn)，教室窗戶經(jīng)常處于關(guān)閉的狀態(tài)，主要原因是窗臺位置較高，所以本論文中改進的措施就是將窗戶的位置降低，按照人因工程學(xué)原理，窗臺高度最高不超過肩高。

對于窗戶引起的問題，現(xiàn)設(shè)計一種新型的百葉窗，它的外觀同傳統(tǒng)的百葉窗類似，不同的是不再使用木板片作為百葉窗的鱗片，而是使用中空的玻璃片。根據(jù)計算窗戶大小設(shè)計是合理的，故面積大小仍然設(shè)為2.2m，安裝位置隨地板高度走勢而變化，與地面相對高度設(shè)為1.5m左右。由于采用真空玻璃片，該窗戶在關(guān)閉的狀態(tài)下能隔絕室內(nèi)外的熱傳遞，有效的隔絕噪音；打開時能透氣、透光，并且靈活的鱗片角度調(diào)整，既能防止了太陽光直接照射到室內(nèi)，又能隨意的改變氣流方向。開關(guān)控制也極易簡單，幾乎解決了傳統(tǒng)窗戶出現(xiàn)的困難。

2.對吊扇進行改善。

增加教室內(nèi)風(fēng)扇的數(shù)量。目前教室只有9個吊扇，成3x3的排列方式。通過查閱《教室環(huán)境設(shè)計科技報告》指出，旋轉(zhuǎn)直徑（扇葉轉(zhuǎn)動形成的圓的直徑）為1.2m-1.3m的范圍，懸掛在高度為1.7-2.0m的范圍時，使人能感受到有明顯氣流的覆蓋范圍是15平方米，而該教室，面積為252平方米，因此吊扇數(shù)量的理論值為：252/15=16.8≈17只。所以應(yīng)該增加吊扇的數(shù)量到17只。另外講臺上方需增設(shè)一只吊扇，并考慮到攀枝花的天氣溫度偏高等實際問題，所在此方案中設(shè)計的吊扇數(shù)量增至20只。才能使的室內(nèi)各個位置能感覺到有流動氣流。這樣設(shè)計出5x4的吊扇排列方式。另外吊扇開關(guān)應(yīng)該局部獨立，以方便靈活控制，比如學(xué)生因為身體因素需將風(fēng)扇關(guān)閉，但是又不能影響其他較大范圍的正常使用。

三、結(jié)論

本章的微氣候環(huán)境改善，實質(zhì)是對教室窗戶和吊扇的設(shè)計，通過設(shè)計出的新型百葉窗，可以解決微氣候中遇到的大部分問題。主要對室內(nèi)溫度，氣流速度控制，因為它是人能直接、明顯感受到的因素。比如將溫度控制到人體的舒適溫度，可能人就會覺得這個微氣候環(huán)境基本合理。另外對噪聲的防控能力提高了，眩光問題也得到改善，學(xué)生整體的舒適感就得到提高。只有提供一個安全、舒適的工作學(xué)習(xí)環(huán)境，才能進行高效的工作和學(xué)習(xí)。

參考文獻：

[1]郭伏，楊學(xué)涵. 人因工程學(xué)[M]. 沈陽：東北大學(xué)出版社，2009：1-11，313-362

[2]童時中.人機工程設(shè)計與應(yīng)用手冊[M].北京：中國標準出版社，2007：34-38

[3]孔慶華.人因工程基礎(chǔ)與案例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：1-8