長(zhǎng)沙地區(qū)養(yǎng)老建筑室外熱舒適研究

【摘要】室外熱舒適性是老年人活動(dòng)選擇的重要影響因素。為獲得長(zhǎng)沙地區(qū)養(yǎng)老建筑室外熱舒適狀況及熱舒適評(píng)價(jià)，以長(zhǎng)沙某養(yǎng)老中心為對(duì)象，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查與實(shí)地測(cè)量的方法，對(duì)長(zhǎng)沙養(yǎng)老建筑夏季室外熱舒適進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明，不同空間特征的測(cè)點(diǎn)氣象參數(shù)、熱中性生理等效溫度、熱舒適生理等效溫度均存在差異；熱感覺(jué)投票（TSV）與生理等效溫度（PET）呈正相關(guān)；熱舒適投票（TCV）與PET呈正相關(guān)。

【關(guān)鍵詞】室外熱舒適；生理等效溫度；養(yǎng)老建筑

【中圖分類號(hào)】TU111" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號(hào)】1673-6028（2024）01-0092-03

0 引言

隨著人口老齡化，越來(lái)越多的城市老年人開(kāi)始放棄傳統(tǒng)的居家養(yǎng)老模式，選擇公立或私立養(yǎng)機(jī)構(gòu)度過(guò)晚年生活[1，2]。隨著養(yǎng)老需求的不斷增大，關(guān)于養(yǎng)老建筑的研究也在不斷增多，重點(diǎn)都在研究養(yǎng)老建筑室外景觀設(shè)計(jì)以及無(wú)障礙設(shè)計(jì)，而關(guān)于養(yǎng)老建筑室外熱舒適度的研究則并不多見(jiàn)[3，4]。

目前對(duì)于養(yǎng)老建筑熱舒適度的研究多集中在室內(nèi)物理環(huán)境，包括空氣溫度、空氣濕度、空氣流速等。劉雪麒、郭飛、楊達(dá)以及魏琦等[5-8]人分別針對(duì)太原市、大連市、蘇州市以及上海市等地養(yǎng)老建筑的室內(nèi)環(huán)境熱舒適度開(kāi)展了相關(guān)研究。而在室外環(huán)境熱舒適性研究方面，多采用的是實(shí)地環(huán)境參數(shù)測(cè)試與問(wèn)卷調(diào)研相結(jié)合的研究方法[9，10]。倪旭瑋[11]基于CFD軟件對(duì)各典型工況下的養(yǎng)老院室外環(huán)境風(fēng)速分布進(jìn)行了數(shù)值模擬，提出了熱舒適性系數(shù)（TCI）概念。

本文以長(zhǎng)沙市某養(yǎng)老中心為例，通過(guò)熱環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及問(wèn)卷調(diào)查，研究長(zhǎng)沙市養(yǎng)老建筑室外熱舒適，探究長(zhǎng)沙市養(yǎng)老建筑老年人熱感覺(jué)投票、熱舒適投票與生理等效溫度之間的關(guān)系，以期為長(zhǎng)沙地區(qū)養(yǎng)老建筑室外熱舒適的研究提供一定理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 氣候與場(chǎng)地

長(zhǎng)沙地區(qū)屬亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候，最顯著的特征是冬天寒冷，夏天酷熱，四季分明。按熱工氣候區(qū)域劃分屬于夏熱冬冷地區(qū)。本測(cè)試于2023年8月10日于某養(yǎng)老中心開(kāi)展，天氣晴朗，屬于長(zhǎng)沙地區(qū)典型夏季氣候，實(shí)測(cè)時(shí)間為8：00―17：00。房屋建筑面積7329m2，環(huán)境優(yōu)美，有喬木、灌木、花草等十幾種植物，還有假山、金魚(yú)池、觀景平臺(tái)、花架等。

1.2 熱環(huán)境實(shí)測(cè)

經(jīng)過(guò)前期調(diào)查，本研究于養(yǎng)老中心選取3處老年人活動(dòng)較為頻繁的點(diǎn)位。測(cè)點(diǎn)位置及測(cè)點(diǎn)特征等信息詳見(jiàn)表1。需要測(cè)試的室外熱環(huán)境參數(shù)如下：空氣溫度和相對(duì)濕度，使用Testo175H1溫濕度記錄儀進(jìn)行測(cè)量；空氣流速，使用Testo425熱敏風(fēng)速儀進(jìn)行測(cè)量；黑球溫度，使用JTR04Z黑球溫度記錄儀進(jìn)行測(cè)量，黑球直徑為75mm。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量前檢查設(shè)置如表2。

基于空氣溫度Ta、風(fēng)速Va黑球溫度Tg推導(dǎo)出平均輻射溫度Tmrt，方程如式（1）所示。

Tmrt=

式中 ：Ta為空氣溫度，℃；Tg為黑球溫度，℃；Va為風(fēng)速，m/s；ε為黑球的吸收系數(shù)，根據(jù)所使用儀器，取0.95；Ｄ為黑球溫度計(jì)黑球直徑；m，根據(jù)所使用儀器，取0.075。

1.3 問(wèn)卷調(diào)研

1.3.1 問(wèn)卷調(diào)研方法

經(jīng)過(guò)對(duì)老人室外活動(dòng)的觀察，選擇老人使用頻率最多室外空間作為此次研究的3個(gè)測(cè)點(diǎn)，在測(cè)點(diǎn)內(nèi)選擇受訪者進(jìn)行調(diào)查，問(wèn)卷參考了其他研究人員的問(wèn)卷內(nèi)容，重點(diǎn)研究老年人的熱感覺(jué)、熱舒適和可接受度。問(wèn)卷分為三個(gè)主要部分：第一部分調(diào)查受訪者基本情況；第二部分調(diào)查受訪者熱舒適性；第三部分調(diào)查受訪者對(duì)該養(yǎng)老建筑的意見(jiàn)與建議。

1.3.2 受訪者基本信息

調(diào)研共收集到103份有效數(shù)據(jù)，其中測(cè)點(diǎn)一33份，測(cè)點(diǎn)二30份，測(cè)點(diǎn)三40份，被調(diào)研人群大部分為居住在養(yǎng)老中心的老人，也有少部分醫(yī)護(hù)人員。樣本分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)男性女性的樣本量相差不大。受訪老人的年齡區(qū)間在60～85歲，60～70歲樣本數(shù)量最多，約占62%，70～80歲年齡段占比24%，80～85歲年齡段占比10%，年輕醫(yī)護(hù)人員占比4%。

2 結(jié)果與分析

2.1 服裝熱阻與新陳代謝率

問(wèn)卷調(diào)查中顯示服裝熱阻范圍在0.36～0.61，數(shù)值波動(dòng)區(qū)間彈性小，平均值為0.42，服裝熱阻集中在0.36～0.57（約占78.4%）。理論研究表明：在舒適條件下女性新陳代謝率較男性稍低，汗蒸發(fā)量比男性低4g/㎡×h，體表溫度低約0.2℃ ，因此男性服裝平均值相比于女性而言較高。

人體的新陳代謝值與活動(dòng)強(qiáng)度成正比，根據(jù)統(tǒng)計(jì)問(wèn)卷老年人各時(shí)段的活動(dòng)強(qiáng)度可知，大多保持著輕微活動(dòng)狀態(tài)，因此根據(jù)ASHRAE55-2004的活動(dòng)水平表格，選擇1.2met作為老年人的新陳代謝率。

2.2實(shí)測(cè)結(jié)果

測(cè)試期間，養(yǎng)老中心測(cè)點(diǎn)1的空氣溫度范圍為29.3～36.6℃ ，從8：00開(kāi)始逐步升高，到14：00達(dá)到最高36.6℃ ，此后逐步下降。黑球溫度范圍為29.1～36.4℃ ，從8：00開(kāi)始逐步升高，到13：00達(dá)到最高36.4℃ ，此后逐步下降。相對(duì)濕度范圍為42.4%～71.4%，8：00相對(duì)濕度最高，為71.4%，此后逐步下降。平均輻射溫度范圍為28.9～37℃ ，從8：00開(kāi)始逐步上升，到13：00達(dá)到最高37℃ ，此后逐步下降。測(cè)點(diǎn)2的空氣溫度范圍為29.6～36.9℃ ，從8：00開(kāi)始逐步升高，到14：00達(dá)到最高36.9℃ ，此后逐步下降。測(cè)點(diǎn)2的黑球溫度范圍為29.4～37.4℃ ，從8：00開(kāi)始逐步升高，到13：00達(dá)到最高37.4℃ ，此后逐步下降。相對(duì)濕度范圍為42.17%～70.1%，8：00相對(duì)濕度最高，為70.1%，此后逐步下降。平均輻射溫度范圍為29.1～40℃ ，從8：00開(kāi)始逐步上升，到13：00到達(dá)最高40℃ ，此后逐步下降。測(cè)點(diǎn)3的空氣溫度范圍為29.1～36.9℃ ，從8：00開(kāi)始逐步升高，到13：00到達(dá)最高36.9℃ ，14：00也是36.9℃ ，此后逐步下降。黑球溫度范圍為29.2～38.5℃ ，從8：00開(kāi)始逐步升高，到13：00達(dá)到最高38.5℃ ，此后逐步下降。相對(duì)濕度范圍為44.1%～56.4%，9：00相對(duì)濕度最高，為56.4%，此后逐步下降。各測(cè)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果見(jiàn)圖1―圖3。

2.3 熱感覺(jué)投票（TSV）與PET

將計(jì)算出的PET值及其對(duì)應(yīng)的每組熱感覺(jué)投票（ThermalSensationVote，TSV）均值一并導(dǎo)入SPSS中進(jìn)行回歸分析，所建立相關(guān)性回歸方程見(jiàn)式（2）―（4）。

測(cè)點(diǎn)1：TSV=-8.973+0.323PET，R2=0.943" （2）

測(cè)點(diǎn)2：TSV=-5.901+0.231PET，R2=0.932" （3）

測(cè)點(diǎn)3：TSV=-5.259+0.214PET，R2=0.934" （4）

在三個(gè)線性回歸方程中，相關(guān)系數(shù)均在0.9以上，表明TSV與PET有較好的相關(guān)性。當(dāng)TSV=0時(shí)，測(cè)點(diǎn)1、測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)3的熱中性PET分別為27.78℃ 、25.54℃ 、24.57℃。

2.4熱舒適投票（TCV）與PET

將PET值及與其對(duì)應(yīng)的每組熱舒適投票（Theraml ComfortVote，TCV）均值一并導(dǎo)入SPSS中進(jìn)行回歸分析，所建立相關(guān)性回歸方程見(jiàn)式（5）―（7）。

測(cè)點(diǎn)1 ：TCV=-12.596+0.411PET，R2=0.870" （5）

測(cè)點(diǎn)2 ：TCV=-10.158+0.347PET，R2=0.933" （6）

測(cè)點(diǎn)3：TCV=-5.564+0.224PET，R2=0.971" （7）

在三個(gè)線性回歸方程中，相關(guān)系數(shù)均在0.8以上，表明TCV與PET有較好的相關(guān)性。當(dāng)TCV=0時(shí)，測(cè)點(diǎn)1、測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)3的熱舒適PET分別為30.64℃ 、29.27℃ 、24.84℃。

3 結(jié)論

本文基于長(zhǎng)沙某養(yǎng)老中心夏季室外熱舒適分析，得出以下結(jié)論：

（1）在夏季，3個(gè)測(cè)點(diǎn)空間的空間布局、道路環(huán)境、景觀系統(tǒng)、綠化系統(tǒng)的不同，空氣溫度、黑球溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、平均輻射溫度均存在差異。這些因素是影響老年人熱感受的關(guān)鍵因素。

（2）長(zhǎng)沙地區(qū)養(yǎng)老建筑內(nèi)人群熱感覺(jué)投票（TSV）與PET之間呈現(xiàn)正相關(guān)，測(cè)點(diǎn)1的曲線斜率為0.323，測(cè)點(diǎn)2的曲線斜率為0.231，測(cè)點(diǎn)3的曲線斜率為0.214，從熱感覺(jué)投票（TSV）與PET的模型可以推導(dǎo)出測(cè)點(diǎn)1、測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)3的熱中性PET（TSV=0）分別為27.78℃ 、25.54℃ 、24.57℃。

（3）長(zhǎng)沙地區(qū)養(yǎng)老建筑內(nèi)人群熱舒適投票（TCV）與PET之間呈現(xiàn)正相關(guān)，測(cè)點(diǎn)1的曲線斜率為0.411，測(cè)點(diǎn)2的曲線斜率為0.347，測(cè)點(diǎn)3的曲線斜率為0.224，從熱舒適投票（TCV）與PET的模型可以推導(dǎo)出測(cè)點(diǎn)1、測(cè)點(diǎn)2、測(cè)點(diǎn)3的熱舒適PET（TCV=0）分別為30.64℃ 、29.27℃ 、24.84℃。

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[作者簡(jiǎn)介]1.彭程（1999—），男，湖南長(zhǎng)沙人，碩士在讀，研究方向：養(yǎng)老建筑室外熱舒適度。

2.何韻琪（2000—），女，湖南郴州人，碩士在讀，研究方向：建筑熱環(huán)境。