桂林某火車站候車室夏季熱舒適研究

劉賽可 鄭文亨

桂林某火車站候車室夏季熱舒適研究

劉賽可 鄭文亨

（桂林電子科技大學(xué) 桂林 541004）

以夏熱冬冷地區(qū)的桂林某火車站為研究對象，采用現(xiàn)場測試和問卷調(diào)查的方法，對夏季候車室的熱舒適現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，研究結(jié)果表明，大多乘客希望室內(nèi)溫度降低，候車室內(nèi)乘客的熱中性溫度為26.75℃，80%的乘客可接受溫度范圍為25.63～28.27℃，熱舒適溫度區(qū)間較窄。

夏熱冬冷；火車站；熱舒適；熱中性溫度

0 引言

隨著鐵路業(yè)的快速發(fā)展，火車成為人們最主要的出行方式之一。火車站候車室是乘客候車的主要場所，其室內(nèi)熱環(huán)境直接影響乘客的身心健康[1]。然而，候車室內(nèi)乘客流動性大的特點(diǎn)導(dǎo)致其熱環(huán)境的動態(tài)變化與其他公共建筑相比更為顯著；再加上候車室空調(diào)系統(tǒng)存在設(shè)計不合理、控制精度較差等問題，使得候車室內(nèi)環(huán)境長期處于冷熱不均的狀態(tài)。這種不均勻的溫度分布是影響候車乘客熱舒適的主要原因之一。因此，探索火車站候車室內(nèi)熱環(huán)境的動態(tài)變化特征，研究乘客熱舒適需求特性，提出改善候車室熱環(huán)境方法具有重要意義。目前，國內(nèi)外對熱舒適的理論和實(shí)踐研究主要集中在住宅建筑和辦公建筑，而對于火車站這類大型公共交通建筑的熱舒適研究較少。由于火車站候車室具有內(nèi)部空間高大、人員疏密反差大、停留時間短的特點(diǎn)，居住建筑和辦公建筑的熱舒適研究成果應(yīng)用于火車站存在局限性。因此，本文以桂林某火車站為研究對象，采用現(xiàn)場測試和問卷調(diào)查的方法，分析候車室熱環(huán)境對乘客的熱舒適的影響，力求為夏熱冬冷地區(qū)火車站候車室熱環(huán)境設(shè)計與評價提供參考。

1 研究方法

1.1 測試時間與方案

調(diào)研測試時間為2018年8月13日～8月16日，調(diào)研內(nèi)容包括環(huán)境參數(shù)現(xiàn)場測試和向乘客發(fā)放問卷調(diào)查?，F(xiàn)場測試有效時間為11:00～15:00，每隔兩個小時對候車室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)測試一次，共得到8組數(shù)據(jù)。在整個測試期間候車室均是空調(diào)供冷狀態(tài)。同時，在每次測試候車室環(huán)境參數(shù)時隨機(jī)向候車乘客發(fā)放調(diào)查問卷，發(fā)放時間分為兩個階段，11:00～13:00為第一階段，13:00～15:00為第二階段。

1.2 測試儀器

候車室內(nèi)、外環(huán)境參數(shù)是本次現(xiàn)場測試的主要內(nèi)容，包括太陽輻射強(qiáng)度、空氣溫度、空氣相對濕度、空氣流速和黑球溫度。室外太陽輻射強(qiáng)度的測量采用太陽輻射儀（如圖1），將其放置室外空曠無遮擋的太陽直射下自動儲存數(shù)據(jù)，太陽輻射儀可根據(jù)需要導(dǎo)出各時間段的測試數(shù)據(jù)，其余環(huán)境參數(shù)均由德國METREL-MI6401環(huán)境綜合測試儀（如圖2）測試得出，每半小時記錄一次數(shù)據(jù)。室內(nèi)測試高度為乘客的坐姿高度，每個測點(diǎn)測量時間大于1分鐘，待儀器顯示平均值后記錄。

圖1 JT系列手持表測試儀

圖2 環(huán)境綜合測試儀

測試儀器具體參數(shù)如下表1所示。

表1 測試儀器及技術(shù)參數(shù)

1.3 問卷調(diào)查

本次調(diào)研有效問卷320人次，平均每天發(fā)放問卷80人次，與環(huán)境參數(shù)測試的時間段同步。為使樣本具有代表性、樣本數(shù)量符合統(tǒng)計學(xué)的相關(guān)要求，問卷調(diào)查的受試者選擇具有隨機(jī)性，乘客自愿填寫，各年齡段都有涉及，男女性別比例約為1:1。

問卷的內(nèi)容主要包括乘客的基本信息、整體著裝搭配情況和主觀實(shí)際感覺。該項調(diào)查通過要求乘客回答具體問題來反映候車室熱環(huán)境的舒適度情況，熱感覺的投票值采用ASHRAE七級指標(biāo)表示[2]。

2 結(jié)果分析

2.1 室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)

表2 實(shí)測期間室外天氣狀況

候車室夏季室外實(shí)測環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果見表2。從表中可以看出，測試期間天氣類型多樣，不同天氣類型對應(yīng)的室外環(huán)境參數(shù)有較大差異。多云、晴天的空氣溫度范圍為32.5～35.5℃，平均溫度為33.9℃。陰雨天的空氣溫度在29.0～32.5℃之間，平均溫度為30.6℃。多云、晴天和陰雨天空氣濕度差異明顯，濕度范圍分別為48%～57%、66%～75.5%。

表3為候車室環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果。由表可知，室內(nèi)空氣溫度范圍為25.8～28.9℃，平均值為27.3℃，室內(nèi)相對濕度位于67.3%～83%之間，平均值為75.22%。室內(nèi)空氣流速平均值為0.15，標(biāo)準(zhǔn)差為0.13，基本滿足候車室風(fēng)速要求。

表3 候車室內(nèi)環(huán)境參數(shù)

2.2 新陳代謝率與服裝熱阻

候車室內(nèi)乘客的主要活動狀態(tài)為站姿和坐姿，本次調(diào)研乘客主要以坐姿填寫問卷，屬于輕體力活動類型，故新陳代謝率平均為1.2met。本次問卷中參照ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)所給各服裝熱阻值，選取涉及的服裝熱阻值見下表4。

表4 單件服裝熱阻

因受試者填寫問卷時處于坐姿狀態(tài)，本文考慮沙發(fā)按摩椅帶來的附加熱阻，取值為0.15clo。根據(jù)表4對候車室乘客的整體著裝熱阻進(jìn)行統(tǒng)計，服裝熱阻范圍為0.46～0.75clo，平均熱阻值為0.56clo。

2.3 主觀熱感覺投票

（1）熱感覺及熱期望投票

問卷中的熱感覺投票采用ASHRAE七級標(biāo)度，通過問卷統(tǒng)計得到乘客實(shí)際熱感覺投票分布頻率，如圖3所示。若把乘客熱感覺投票為-1（稍涼），0（正好），+1（稍暖）認(rèn)為是可接受范圍，則71.6%的乘客認(rèn)為候車室內(nèi)空氣溫度是可接受的，其中0（正好）占比為35.6%。有58.2%乘客認(rèn)為室內(nèi)偏熱，只有6.2%的乘客覺得偏冷?？梢?，適當(dāng)降低候車室內(nèi)溫度，可提高乘客的熱舒適度。

圖4顯示了乘客的熱期望投票結(jié)果，由圖可見，55.4%的乘客希望室內(nèi)空氣溫度降低，39.6%的乘客希望室內(nèi)氣溫不變，只有5.0%的乘客表示希望溫度升高。期望室內(nèi)溫度降低的乘客人數(shù)遠(yuǎn)多于期望溫度升高的乘客人數(shù)，這與熱感覺投票頻率分布結(jié)果一致，表明該候車室的空氣溫度相對較高，大多乘客更希望溫度降低。

圖3 熱感覺投票頻率分布

圖4 熱期望投票頻率分布

（2）濕感覺及其期望

圖5給出了候車室乘客濕感覺投票頻率分布，從圖中可以看出，濕感覺投票為0（正好）的人數(shù)最多，占比49.8%。有24.8%和10.8%的乘客分別表示微干（+1）和微濕（-1），沒有乘客感覺室內(nèi)環(huán)境很潮濕（-3）。若把乘客熱感覺投票為-1（微濕），0（正好），+1（微干）認(rèn)為是可接受范圍，則85.4%的乘客可接受候車室內(nèi)空氣濕度。由表3可知候車室空氣濕度平均為75.22%，人們所處室內(nèi)環(huán)境相對潮濕，說明對當(dāng)?shù)氐某睗駳夂蚓哂幸欢ǖ倪m應(yīng)性。

圖6為乘客對濕度期望的投票頻率分布，由圖可見，有55.7%的乘客期望室內(nèi)濕度不變，27.9%的乘客期望增大室內(nèi)濕度，期望相對濕度增大的比例與期望減小的比例差別不大?？傮w來說，大部分乘客期望室內(nèi)濕度不變，少部分更喜歡偏濕的環(huán)境。

圖5 濕感覺投票頻率分布

圖6 濕度期望投票頻率分布

（3）吹風(fēng)感及其期望

圖7為乘客對候車室環(huán)境吹風(fēng)感投票頻率分布，從圖中可以看出選擇舒適無風(fēng)和有點(diǎn)悶的乘客較多，其中36.5%的乘客認(rèn)為有點(diǎn)悶，34.1%的乘客認(rèn)為舒適無風(fēng)，沒有乘客選擇風(fēng)較大和風(fēng)很大。大部分乘客覺得室內(nèi)較悶，不舒適感會直接加重，其主要原因如下：一方面可能是由于候車室這種高大空間內(nèi)風(fēng)速衰減嚴(yán)重，送至下部空間時導(dǎo)致風(fēng)速不足；另一方面候車室內(nèi)送風(fēng)口造型無法直吹地面，加之送風(fēng)系統(tǒng)老化，室內(nèi)送風(fēng)不均勻，地面活動人員吹風(fēng)感較弱。

圖8為風(fēng)速期望的投票頻率分布，從圖中可以明顯看出，期望候車室風(fēng)速增大的乘客居多，占比70.9%。期望風(fēng)速不變的乘客占的百分比低于30%，只有2.8%的乘客希望候車室內(nèi)風(fēng)速增大。

圖7 吹風(fēng)感投票頻率分布

圖8 風(fēng)速期望投票頻率分布

2.4 熱中性溫度

本文計算熱中性溫度采用操作溫度作為熱舒適指標(biāo)，采用國際上廣泛使用的溫度頻率法[3]，將操作溫度以0.5℃為間隔分成若干溫度區(qū)間，以每一區(qū)間的中心溫度作為評價熱感覺的溫度，對調(diào)查的323份樣本進(jìn)行線性回歸分析，得到實(shí)測平均熱感覺投票值MTS與操作溫度0的關(guān)系，如圖9所示。

圖9 MTS與操作溫度t0的關(guān)系

圖中的擬合的線性方程為：

MTS=0.67560-18.0718（2=0.91118）

平均熱感覺投票MTS與操作溫度0的回歸方程擬合度較高，該回歸方程可以很好地預(yù)測人體的熱感覺。令MTS=0，計算得到夏季實(shí)測的熱中性溫度為26.75℃。桂林地區(qū)某火車站候車室乘客的熱中性溫度較低，差異存在的可能與桂林當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?、建筑格局和人們的生活?xí)性有關(guān)。

2.5 熱舒適區(qū)間

將乘客熱感覺投票值為-1、0、+1視為可接受，投票值為-3、-2、+2、+3視為不可接受。采用溫度頻率法，在以0.5℃為一個操作溫度區(qū)間內(nèi)，統(tǒng)計投票值為可接受的乘客占總調(diào)查人數(shù)的比例，即為熱可接受率。根據(jù)ISO7730標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定[4]，以80%的受試者能夠接受的溫度確定為熱舒適溫度。將熱可接受率與操作溫度經(jīng)過曲線擬合計算得到如圖10所示。

圖10 可接受百分比與操作溫度t0的關(guān)系

根據(jù)圖中熱可接受百分比與操作溫度的回歸方程為：

=-9.873852+532.2486-7075.57

相關(guān)系數(shù)2=0.8535，將=80代入方程，求出80%的乘客表示可接受操作溫度上限為28.27℃，可以得到桂林火車站夏季候車室內(nèi)舒適操作溫度范圍為25.63～28.27℃。

2.6 熱舒適標(biāo)準(zhǔn)研究結(jié)果比較分析

根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)分析可知，ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)給出的夏季舒適區(qū)指標(biāo)為22.5～26℃，ISO舒適標(biāo)準(zhǔn)給出的夏季舒適的操作溫度為23～26℃，本文得出鐵路客站乘客的熱舒適區(qū)比ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)上限和下限的溫度值要高。經(jīng)研究分析，主要原因為：兩個國際標(biāo)準(zhǔn)得出的適應(yīng)性模型是基于歐美國家的受試者為研究對象，且均為辦公室人員，對周圍環(huán)境的舒適度要求不同。因此，我國夏熱冬冷地區(qū)的人體熱舒適不可完全參考國際標(biāo)準(zhǔn)，特別是對于火車站候車室人體熱舒適的研究，應(yīng)以實(shí)際調(diào)研結(jié)果為準(zhǔn)。

下表5為眾多研究者對夏季火車站候車室的熱舒適調(diào)查結(jié)果，候車室內(nèi)降溫方式均采用空調(diào)集中供冷。由表可知，各火車站候車室內(nèi)乘客熱可接受溫度范圍明顯不同，這與當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣?、人民的生活?xí)慣、乘客對當(dāng)?shù)貧夂虻臒徇m應(yīng)能力有關(guān)。但綜合總體研究結(jié)果可知，夏熱冬冷比嚴(yán)寒地區(qū)的可接受熱舒適區(qū)間上、下限值要高。這是由于嚴(yán)寒地區(qū)夏季短促且涼爽，冬季嚴(yán)寒且持續(xù)時間長，人們已適應(yīng)了溫度較低的環(huán)境；夏熱冬冷比夏熱冬暖地區(qū)的可接受熱舒適區(qū)間下限值要低，夏熱冬暖地區(qū)長夏無冬，太陽輻射強(qiáng)烈，氣溫較高，人們對氣溫較高環(huán)境表現(xiàn)很強(qiáng)的耐受力；夏熱冬冷和寒冷地區(qū)的可接受熱舒適區(qū)間下限值大部分在25℃上下波動，而上限值波動范圍較大，在27.1～30.5℃之間，這可能由于不同地區(qū)的氣候特征存在差異，導(dǎo)致乘客的熱舒適性不同。

桂林屬于夏熱冬冷地區(qū)，將火車站候車室的熱可接受溫度研究結(jié)果與夏熱冬冷其他地區(qū)和寒冷地區(qū)作對比，其舒適溫度區(qū)間較窄。與寒冷地區(qū)存在差別的原因是：寒冷地區(qū)四季分明，晝夜溫差大，居民可接受的溫度范圍較大；而與夏熱冬冷其他地區(qū)的不同體現(xiàn)在桂林地處夏熱冬冷地區(qū)的最南端，居民可接受的溫度上下限差值為2.64℃，熱舒適區(qū)間較窄，這一特征更接近于夏熱冬暖地區(qū)。

3 結(jié)論

本文通過對桂林某火車站候車室夏季熱舒適調(diào)查分析，得到以下結(jié)論：

（1）候車室內(nèi)乘客的服裝熱阻值范圍在0.46～0.75clo之間，由于服裝調(diào)節(jié)受限，服裝熱阻對熱舒適的影響較小。

（2）58.2%乘客認(rèn)為室內(nèi)偏熱，55.4%的乘客希望室內(nèi)空氣溫度降低。適當(dāng)降低候車室溫度可提高乘客的熱舒適度。乘客對當(dāng)?shù)馗邼竦臍夂驐l件產(chǎn)生了適應(yīng)性，更喜歡偏濕的環(huán)境。

（3）在空調(diào)環(huán)境下候車室實(shí)測熱中性溫度為26.75℃，80%乘客可接受溫度范圍為25.63～28.27℃，比ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)上限和下限的溫度要高。與其他夏熱冬冷地區(qū)研究結(jié)果相比，桂林地區(qū)火車站候車室可接受熱舒適區(qū)間較窄。

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A Thermal Comfort Study in Railway Station Waiting Room of Guilin in Summer

Liu Saike Zheng Wenheng

( School of Architecture and Transportation Engineering of Guilin University of Electronic and Technology, Guilin, 541004 )

Taking a railway station in the hot summer and cold winter area of Guilin as the research object, the field test and questionnaire survey method were used to analyze the current situation of the thermal comfort of the waiting room in the summer. The research results show that most passengers hope that the indoor temperature is lowered and the passengers in the waiting room are waiting. The thermal neutral temperature is 26.75℃, 80% of passengers can accept the temperature range of 25.63～28.27℃, the thermal comfort temperature range is narrow.

Hot summer and cold; Railway station; Thermal comfort; Neutral temperature

1671-6612（2019）06-582-06

TU023

A

劉賽可（1993-），男，在讀碩士研究生，E-mail：173243646@qq.com

鄭文亨（1976-），男，博士，副研究員，E-mail：52489371@qq.com

2019-04-23