活動板房室內(nèi)熱環(huán)境實(shí)測評價與熱工性能分析

王曼　馮文謙　楊華　杜玉芳　尹佳星

摘 要：基于影響建筑室內(nèi)舒適度因素的理論分析，對鄭州地區(qū)活動房室內(nèi)冬夏兩季熱環(huán)境展開實(shí)測，總結(jié)出活動房室內(nèi)熱環(huán)境變化規(guī)律，進(jìn)而對實(shí)測活動房室內(nèi)舒適度進(jìn)行評價?；趯?shí)測數(shù)據(jù)，對影響活動房室內(nèi)熱環(huán)境的主要因素進(jìn)行理論分析，對活動房構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)化與室內(nèi)舒適度改善提供了數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：活動房；熱環(huán)境；舒適度

中圖分類號：TU111 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）05-0132-03

Field Study and Thermal Performance Analysis of Indoor

Thermal Environment in Portable Dwelling

WANG Man FENG Wenqian YANG Hua DU Yufang YIN Jiaxing

（Zhengzhou University，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Based on the theoretical analysis of influence factors of indoor comfort degree， the author tests the indoor thermal environment of the portable dwelling in the summer and winter seasons in Zhengzhou， draws the conclusion of the variation law of indoor thermal environment， then evaluates the indoor comfort degree in the portable dwelling. Based on the measured data， the author makes the theoretical analysis of main influence factors of indoor comfort degree in the portable dwelling， provides the data support of the optimization of the structure design and the improvement of indoor comfort degree of the portable house.

Keywords： portable dwelling；indoor thermal environment；indoor comfort degree

據(jù)河南省住房與城鄉(xiāng)建設(shè)廳統(tǒng)計(jì)[1]，僅2015年，河南省建筑業(yè)企業(yè)在建房屋施工面積達(dá)5.3億m2，比上年增長8.1%；本年新開工面積達(dá)2.4億m2，其中鄭州市建筑業(yè)總產(chǎn)值占全省的比重為33.5%，位居榜首。所有施工項(xiàng)目均需要大量活動房提供建筑工人居住和工地臨時性辦公區(qū)域，其室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)直接影響施工人員的生理和心理健康，有必要對其進(jìn)行研究。

相關(guān)研究[2-5]表明，活動房因其構(gòu)造特點(diǎn)，室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)受室外熱環(huán)境影響顯著，且此類影響極具地域氣候特征。但目前，有關(guān)華中地區(qū)活動房內(nèi)部熱濕環(huán)境研究的文獻(xiàn)較少，相關(guān)實(shí)測數(shù)據(jù)也不夠充分，這對于中部寒冷與夏熱冬冷地區(qū)的活動房室內(nèi)熱環(huán)境評價與舒適度優(yōu)化十分不利。本文對鄭州地區(qū)活動房展開了冬夏兩季極端氣候下的室內(nèi)熱環(huán)境實(shí)測和評價，為華中地區(qū)活動房的設(shè)計(jì)改造提供理論基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)支撐。

1 實(shí)測部分

1.1 實(shí)測概況

1.1.1 測試對象。分別對冬夏兩季進(jìn)行實(shí)測，實(shí)測對象為位于鄭州地鐵五號線淮河路站施工用臨時活動房。夏季實(shí)測活動房建筑由單層18個、雙層36個單元體組成，每個單元體由兩個標(biāo)準(zhǔn)空間拼接而成，東墻和西墻上靠近南墻處各有一扇窗，東墻上靠近北墻處另有一扇門，選取二層最北側(cè)房間進(jìn)行實(shí)測。冬季實(shí)測房間與夏季實(shí)測房間相同。兩房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)基于以下材料取值：內(nèi)外墻及屋面均為0.5mm塑料板-49mmXPS-0.5mm塑料板，樓板為膠合板，吊頂為石膏板，窗為空氣層厚度和玻璃厚度均為6mm的塑料窗框單框中空窗。

1.1.2 測試目的。通過對活動房室內(nèi)溫度、濕度和熱流密度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測量，分析影響活動房熱環(huán)境的部分因素，并分析得出所測因素對活動房熱環(huán)境影響的作用機(jī)理的相關(guān)結(jié)論。

1.1.3 測試時間。夏季第一次實(shí)測時間為2017年7月7日至2017年7月17日，冬季實(shí)測時間為2018年1月31日至2018年2月8日。夏季對各測點(diǎn)溫濕度進(jìn)行測量，冬季還對東墻的熱流密度進(jìn)行了測量。

1.2 測試結(jié)果分析

參照《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736-2012）的規(guī)定，夏季熱舒適范圍為：溫度24～28℃，相對濕度40%～70%；冬季熱舒適范圍為：溫度18～24℃，濕度≤60%。以下熱舒適度分析基于上述范圍進(jìn)行。

1.2.1 活動房室內(nèi)環(huán)境評價。實(shí)測夏季和冬季活動房室內(nèi)空氣溫濕度變化趨勢如圖1和圖2所示。

從圖1可知，在未進(jìn)行主被動空氣調(diào)節(jié)的情況下，夏季活動房室內(nèi)空氣溫度偏高，一天中僅在00：00-06：00可基本滿足夏季熱舒適溫度要求，個別時間點(diǎn)出現(xiàn)超過40℃的高溫。濕度則基本可以滿足熱舒適度要求，每天只有3～4h內(nèi)出現(xiàn)濕度過大的情況。

實(shí)測時間共統(tǒng)計(jì)了168h，滿足熱舒適溫度要求的共有45h，占實(shí)測總時長的27%；滿足濕度要求的有120h，占實(shí)測總時長的71%；同時滿足溫濕度要求的僅有6h，占實(shí)測總時長的4%。因此，夏季活動房普遍出現(xiàn)過熱過濕的情況，熱濕環(huán)境惡劣，人體舒適度極差。

從圖2可知，在未采取任何供暖措施的情況下，冬季實(shí)測房間內(nèi)溫度偏低，在實(shí)測的9d時間內(nèi)，每日12：00至15：00出現(xiàn)一天中的最高溫度，05：00至07：00出現(xiàn)一天內(nèi)的最低溫度。室內(nèi)溫度最高為17.2℃，最低溫度為3.8℃，均未達(dá)到國家規(guī)范中規(guī)定的冬季熱舒適溫度范圍的下限溫度18℃。

活動房的相對濕度在18.2%～30.1%的范圍內(nèi)波動，波幅不大，絕大多數(shù)時間內(nèi)維持在20%～28%。濕度雖然滿足規(guī)范規(guī)定的≤60%的要求，但實(shí)際人體感覺偏干。此外，相對濕度變化趨勢與溫度變化相反，溫度越高，相對濕度越小。

基于上述數(shù)據(jù)可知，冬季實(shí)測活動房在未進(jìn)行室內(nèi)熱濕環(huán)境調(diào)節(jié)時，溫度普遍偏低，在任何時間點(diǎn)均達(dá)不到冬季熱舒適標(biāo)準(zhǔn)，熱濕環(huán)境較差。

綜上所述，活動房夏季溫濕度過高，冬季溫濕度過低，兩季熱濕環(huán)境均非常惡劣，不適于直接居住。

1.2.2 活動房室內(nèi)熱環(huán)境影響因素分析?；谏鲜龌顒臃繜釢癍h(huán)境較差的現(xiàn)狀，筆者對影響活動房熱濕環(huán)境的因素進(jìn)行分析。

1.2.2.1 室外空氣溫度對實(shí)測房間熱濕環(huán)境的影響。實(shí)測房間夏季和冬季室內(nèi)外空氣溫度變化趨勢如圖3和圖4所示。

從圖3可知，夏季室外空氣約在05：00開始升溫，在13：00時出現(xiàn)一天中的最大值，室內(nèi)溫度約在06：00開始升溫，在15：00出現(xiàn)最大值。室外空氣晝夜溫差13.5℃，室內(nèi)為15.3℃，室內(nèi)空氣溫度波動與室外基本相當(dāng)。從圖4可知，冬季室外空氣約在07：00開始升溫，在13：00出現(xiàn)一天中的最大值，室內(nèi)空氣約在08：00開始升溫，在17：00出現(xiàn)最大值。室外空氣晝夜溫差為15.2℃，室內(nèi)空氣晝夜溫差為7.4℃，室內(nèi)空氣溫度幅度相較室外大大減小。相對濕度受溫度的影響，呈現(xiàn)相反的變化趨勢。夏季室內(nèi)空氣溫濕度的變化與室外空氣溫濕度變化相比平均延遲1h，冬季溫升平均延遲時間加長。

因此，活動房室內(nèi)空氣溫濕度隨室外空氣溫濕度的變化而變化，但在時間上有一定延遲。

1.2.2.2 太陽輻射對實(shí)測房間熱濕環(huán)境的影響。夏季和冬季圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)壁面及空氣溫度變化趨勢如圖5和圖6所示。

從圖5可知，上午05：00-12：00，夏季實(shí)測房間東墻接受太陽輻射最多，東墻內(nèi)壁面溫度高于其他壁面溫度，東墻內(nèi)壁面溫度的升高使室內(nèi)溫度有所升高。下午太陽直射方位變化，下午13：00-17：00，西墻內(nèi)壁面溫度最高，西墻溫度帶動室內(nèi)空氣溫度升高。從圖6可知，冬季呈現(xiàn)相似的變化趨勢，上午08：00-12：00，東南墻接受太陽輻射最大，內(nèi)壁面溫度最高；下午12：00-17：00，西北墻內(nèi)壁面溫度最高。太陽輻射方向的改變使相應(yīng)方向壁面溫度升高最快，一方面通過對流傳熱使室內(nèi)空氣溫度變化；另一方面，該方向壁面與人體的輻射換熱量最大。在夏季，該壁面的高溫使人體散熱更為困難，冬季則可提高人體熱舒適度。

1.2.2.3 鄰室熱濕環(huán)境對實(shí)測房間熱濕環(huán)境的影響。圖5中南內(nèi)墻溫度始終低于空氣溫度，圖6中東北內(nèi)墻溫度也一直維持在高于室內(nèi)溫度的水平上。這均是由于鄰室采取了開空調(diào)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的原因。由此可見，由于鄰室采取相應(yīng)措施改善熱濕環(huán)境，實(shí)測房間熱濕環(huán)境也得到一定程度的改善。在鄰室無主動調(diào)節(jié)的情況下，實(shí)測房間熱濕環(huán)境將更加惡劣。

2 結(jié)論

基于活動房的實(shí)測數(shù)據(jù)，對活動房熱濕環(huán)境進(jìn)行評價，并對部分活動房熱濕環(huán)境影響因素展開分析，得出以下結(jié)論。

①室外熱環(huán)境。冬夏兩季，活動房室內(nèi)空氣溫濕度均隨室外空氣溫濕度的變化而變化，在時間上略有一定延遲，延遲時間僅有1～2h，時間較短。太陽輻射將增加室內(nèi)熱度，在冬夏兩季對室內(nèi)熱環(huán)境產(chǎn)生不同的影響。夏季對應(yīng)壁面的升高通過輻射和對流使室內(nèi)熱環(huán)境更易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，冬季則補(bǔ)充了房間的失熱量，有利于維持室內(nèi)空氣溫度。

②鄰室環(huán)境影響。在鄰室進(jìn)行主動式空氣調(diào)節(jié)的條件下，鄰室熱環(huán)境的改善可基于內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的溫差加大對實(shí)測房間產(chǎn)生強(qiáng)化散熱的影響，這使得冬夏兩季實(shí)測房間室內(nèi)熱環(huán)境較其他房間有所改善。

參考文獻(xiàn)：

[1]河南省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳辦公室.2015年河南建筑業(yè)統(tǒng)計(jì)分析報告[EB/OL].（2016-09-27）[2018-01-01]. http：//ayzjj.anyang.gov.cn/sitegroup/ayzjj/html/ff8080812f8b5f45012f92881d7f1aa2/20160927210844075.html.

[2]陳洪輕，龍恩深，黃璐紅，等.成都地區(qū)板房建筑冬季室內(nèi)熱環(huán)境研究[J].制冷與空調(diào)，2011（1）：60-64.

[3]趙偉，狄育慧，周林園.臨建建筑熱環(huán)境測試分析及改進(jìn)措施探討[J].潔凈與空調(diào)技術(shù)，2014（3）：29-32

[4]梁志滔，張小英.自然通風(fēng)條件下輕鋼活動板房熱環(huán)境計(jì)算研究[J].新型建筑材料，2009（9）：44-48

[5]闞安康，韓厚德，紀(jì)珺.活動房熱舒適性的影響因素及評價指標(biāo)[C]//第九屆海峽兩岸制冷空調(diào)技術(shù)交流會論文集.北京：中國制冷學(xué)會，2009.