doi: 10. 13448 /j cnki. jalre. 2021. 081
张喜明，杨震，赵嵩颖，刘鸿恺，秦铭远
（吉林建筑大学市政与环境工程学院长春130118）
提要：以内蒙古西部干旱区城市和县城住宅为研究对象基于四个月室内环境实测和792份问卷调查，归分析.研究表明：县城居民衣着较多的情况下整体热感觉评价偏冷城市和县城居民的服装热阻和热感觉评 对居民服装热阻热感觉、热中性温度、热期坠以及热可接受温度范围的分布特征及关联性远行数理统计和回价都存在显著性差异：用Crifiths方法分析热中性温度，当C取值为0.5时热中性温度和MTS有很好的相关性城市和县城居民实测热中性温度平均值相差4.4℃；城市居民期望比当前室内温度低的室内热环境而县 城居民期望比当前室内温度高的室内热环境：城市居民较县城居民拥有更广泛的热可接受温度范围和更高热可接受温度下限.
关键词：干旱区：住宅：供暖季：热环境 中图分类号：TU241文献标识码：A
手段之一"同时也是社会总能耗主要来源的一部分.根据对北方城镇居住建筑供暖能耗和建筑节能分 供暖作为一种技术手段，一直以来是北方严寒地区和寒冷地区居民在过渡季和冬季抵御寒冷重要的析得出-供暖能耗约占社会总能耗的6.8%.尽管我国居住供暖节能技术与世界领先水平有一定差距，但是作为北方建筑节能核心内容的居住建筑供暖节能必定是中国未来可持续发展和绿色发展的重要一环.而居住建筑供暖节能的基础是最大限度保障室内人员的舒适性舒适的环境不仅可以缓解室内人供暖能耗在社会总能耗的占比对绿色低碳经济、环保生态安全和消除人员情绪障碍有至关重要的现实意义.
进城镇土地利用率、经济发展、生态保护等问题得到了妥善的解决，但同样快速发展也带来了部分人 城市和县城是中国快速发展的两个重要行政区域.随着新型城镇化建设和城乡融合发展的持续推群认知落后于发展的问题其中最为显著的是对于发展水平不同的县城人们通常会主观的把它们划分到城市或乡村的序列中.通过对城市、县城差异对比发现”县城和城市虽然有很多共性但是基于地带性规律和发展方向考虑两者更多的是区别其中由居民收入差距、文化教育以及社会问题等引起的建筑结 构、认知水平以及过往热历史都会不同程度影响人员对室内环境的主观评价.通过实验研究发现长期暴城居民对室内环境具体需求和主观评价对提高室内人员效率、避免建筑物综合症有重要的学术价值.
中国干旱地区面积约占中国陆地面积的三分之一).内蒙古西部干旱区作为典型干旱地区为了适应国家节能减排的需求近年来无论是促进绿色建筑发展还是改善既有建筑现状都是对国家节能减排的积极响应.因此这一地区居住建筑节能和居住建筑室内人员热舒适性始终是发展聚焦.基于此根据人体热舒适理论利用为期四个月（供暖季）问卷调查和同步环境实测确定城市和县城居住建筑室内人员热舒适参数揭示内蒙古干早区居民差异化热舒适需求特征产生的原因为规范内蒙古西部干旱区城市和 县城居住建筑室内环境设计：推进内蒙古西部干早区居住建筑供暖节能：改善内蒙古西部干早区室内人员生理舒适提供科技支撑
1试验设计
1.1受试建筑及所处地区
受试建筑处于内蒙古西部的巴彦淖尔市临河区及下辖口县的两 处砖混结构的居住建筑，在受试建筑选区中充分考虑到建筑类型代表性、受试人员配合性和研究误差偶发性（如图1所示）.位于内蒙古 自治区西部的巴彦淖尔市（东经105°12-109°53，北纬40°13-42°28)占地面积6.5万km²过渡季和冬季漫长寒冷且伴随时而沙尘 暴等极端天气，常年年平均蒸发量（2000mm-3000mm）远大于年平均降水量（150mm-200mm）属于典 型干早区12）
图1受试建筑：（a)城市；（b)县城
Figure 1 Surveyed buildings: ( a) in dowmitoum; ( b) in county tomn
Table 1 Basic infoation of suhjeets 表1受试者基本信息
人数 身高（cm） 体重（k） 年龄（yi） BMI( kg * m~²)城市(30) 男（20) 174.2 ± (2.9) 79. 8 ± {6.3] 40.3 ± (7.5) 26.2 ± (4.4)县城(19) 女（10) 男（8） (s1]=191 172.9 ± {3.1) 56.0 ±[3.4] 85.6 ±[3.9] 38.8±(6.8) 48.5 ±(5.9) 21.6 ±(1.9) 28.1 ±(2.8)女（11) 163.5 ±(2.2) 63.2 ±[1.6] 40.3 ±(3.5) 22.4 ±(1.6)
1.2受试者信息
受试者为当地居住史超过8年的49位居民，其中城市30人（占
标注：BMI[体质指数]=体重/身高（kgm²）{]=标准差
61.2%）县城19人（占38.8%）大体认为受试者已完全适应当地气候，受试者在受试期间的状态为静坐（1.2met）或站立（1.4met）故受试人群新陈代谢率取平均值1.3mel.表1所示为受试者基本信息.
Table 2 Instruments and parametes for experiment 表2仪器参数
1.3研究方法
2020.03.20-2020.04.15为期四个月的环 首先基于2019.10.15-2020.01.20和境实测并结合792份同步问卷调查，了解干旱区城市和县城居民主观热感受.然后对所获得数据利用统计分析和回归分析两种方 法深度剖析城市和县城居民对室内环境热适应的具体表现.最后，从热舒适模型和适应性行为的角度将城市与县城进行对比进一 步明确城市和县城居民在热舒适需求上的差异.
仪器型号 测量内容 测量范围 精确度TH22R - EX 相对湿度 空气温度 40°C 85°C 0.100% ±0.1°℃ ±1.5%CMS03 室内风速 0m * s~1 30n * s-1 5% ±0.02m * 5~1AZ87783 黑球温度 0° 50℃ ±0.6°℃
热感觉评价尺度：
1.3.1环境实测
接受度评价尺度；
外环境、室外环境实测参数包括室外空气温 环境实测分为两部分，即室内环境与室度和相对湿度，气象参数来源中国气象数据网.室内环境实测参数为空气温度、相对湿2所示 度、室内风速和黑球温度测试仪器参数如表
1.3.2问卷调查
问卷调查内容除了包括受试基本信息，还包括居民的热感受和热偏好等主观评价， 如热感觉、热期望以及对环境接受程度等.
图2主观评价尺度
Figure 2 Subjeetive evaluation scales
主观评价尺度描述如图2所示.为了保证受试者可以有效公正地描述当前自身热状态受试者在填写调查问卷前必须保持静坐或站立状态超过15分钟且期间不做大运动量的家务.
1.3.3数据分析
首先将问卷调查所获得的数据进行数理统计然后运用Origin软件对问卷调查中的服装热阻、热感觉进行正态性检验来判断其是否呈正态分布其中对正态分布数据利用0rigin进行单因素方差检验非正计算出科恩系数（Cohen’seffect size）确定城市和县城室内人员热舒适指标中的差异大小{（elflect size= 态分布数据进行非参数检验计算出概率值P判断检验结果同时应用Malab软件对有统计学差异的数据0.2为较小差异效应effectsize=0.5为肉眼可见差异效应effectsize=0.8为巨大差异效应）.最后对热中性温度、热期望温度和热可接受温度范围进行回归分析解析城市和县城居民对室内环境自适应的具体表现
2结果与分析
2.1环境参数
2.1.1室外环境参数
平均值还是极值上差值都没有超过2℃.与温度变化相比湿度变化差异较明显城市在整个受试期间的 图3所示为两个受试建筑所处地区在受试期间的室外温湿度变化-城市与县城的室外温度无论是在室外相对湿度比县城高9.5%.
图3室外环境参数：（a）温度：（b）湿度
Figure 3 Outdoor emironmental parametes: ( a) temperatur; ( b) humidiy
2.1.2室内环境参数
范的人员舒适范围内但整体环境偏干燥且室内环境品质有明显差异其中差异最明显的是室内空气温度城市住宅在整个受试期间的室内空气温度平均值要比县城高7.5℃.
2.2服装热阻
Table 4 Percentage disribution 表4服装热阻分布频率of clocthing theal resistance
Table 3 Environmental parameters indoor 表3室内环境参数
受试建筑类型环境参数 平均值最大值最小值平均值最大值最小值 城市建筑 县城建筑空气温度（℃） 26.8 867 19.9 19.4 23.3 15.3室内风速（m-) 相对湿度（%） 0.11 21.8 0.15 48.4 0.10 18.7 0.14 27.5 0.20 53.9 0.10 20.7黑球湿度（℃） 27.8 32. 1 21.7 20. 2 24.6 17.5
服装热阻分布分布频率（%） 范围(cl) 城市 县城00.3 23.2 9.10.3 0.6 0.6 0.9 70.1 6.7 29.1 33.90.9 =1.2 27.9
裤：女子上身为T恤、薄长袖、连衣裙，下身为薄长裤、连裤袜、薄裙子，县城居民衣着习惯男子上身为毛 现场调研过程中发现城市居民在受试期间衣着习惯男子上身为T恤或薄睡衣，下身为短裤或薄长裤、绒裤、厚长裤等
对两处受试建筑室内人员的服装热阻数据整理如表4所示.与城市居民（Mean=0.43clo）相比，县城
布检验判断服装热阻满足正态分布因此采用单因素方差检验.检验结果表明：县城和城市居民服装热阻有显著统计学差异（P<0.01effectsize=0.59）.出现这种现象的原因可解释为县城的受试建筑使用周期长达十多年换热站换热器、除污器由于水垢、杂质堵塞等因素造成供热系统中的循环水量达不到原本的设计要求从而导致室内温度偏低人们需要在室内穿着较多的服装.而城市的受试建筑使用周期不到 四年不存在上述水垢堵塞等问题同时在设计供暖管道过程中为了防止水垢堵塞问题导致供暖温度不够现象的出现，设计师通常在实际设计过程中将管道尺寸上按一定比例扩大这就导致城市受试建筑实际循环水量大于设计标准因此出现室内温度过高情况此时人们只需要穿着少量服装即可. 2.3热感觉 图4所示为实测平均热感觉（MTS）分6布频率.前述提到县城居民穿着较多，但觉评价整体朝冷方向偏离，而城市居民则 完全相反、进一步研究发现，当城市和县城室内操作温度相同时，县城热感觉投票可接受热感觉区间（热感觉投票在-1-辈 总高于城市热感觉.根据ISO7730推荐的1之间）城市居民可接受热感觉比例为57.4%县城居民为81.5%.而通过非参数检验对非正态分布的热感觉投票发现 城市居民的热感觉投票与现场居民的热感觉投票有显著性统计学差异（P<0.01，elflect size=0.42).综上表明城市与县城居民对室内热环境的主观热感受水平存 Figure 4 Percentage distribution of thermal sensation vote 图4热感觉分布频率 在差异具体表现为县城居民较城市居民有较冷的热感觉和较高的热感觉可接受率. 2.4热中性温度 对于热中性温度求解常采用Gri压iths方法和回归分析法，由于回归分析法在表达式选取中会影响某些变量的不可测性从而在分析时会产生分析误差考虑到本次研究有两个研究对象为了减小分析误差 对实验结果的影响故采用Grifiths方法. Grifiths方法计算热中性温度如公式（1）： (1) 其中T.为热中性温度（C）：T.为操作温度（C）：MTS为热感觉投票：G为Griiths常数（取值为0.25.0.35、0.5). 操作温度T计算公式如式（2）所示： (2) 其中T为平均辐射温度（C）：T为室内温度（C）. 表5不同Gifths常数下的热中性温度 Table 5 Thermal neutral temperatureunder different Griffiths constants 平均辐射温度T_计算公式如式（3）所示： (3) 建筑热中性温度（C） 美型平均值标准差0.25 城市 23.1 4.0县城 城市 18.9 23.8 4.3 3.2县城 城市 24.8 19.6 3.2 2.10.5 县城 20.4 2.2 其中T，为黑球温度（℃C）;V为风速（ms）. 气候与室内舒适度研究的建议和本研究对不同Griffiths常数下计 表5所示为不同Grifis常数下的热中性温度计算结果-根据算出的热中性温度结果对比发现当G采用0.5时热中性温度与MTS有很好的相关性因此G采用0.5.此时城市所求出来的热中性温度为24.8℃县城为20.4℃两者相差4.4℃. 2.5热期望 图5所示为基于热感觉的热期望分布频率其中柱状图为热期望折线图为对当前室内环境可接受程度、无论是城市居民还是县城居民在热感觉投票偏热的情况下（热感觉投票为1-3）大多数居民仍然选择不变或者暖一些结合较低的室内热环境接受率（折线），说明城市和县城居民都偏向于较热的室内热环境. 图5基于热感觉的热期望分布频率:（a)城市：（b)县城 l on thermal I sensation: ( a) donntom; ( b) county town 图6热期塑温度：（a)城市：（b）县城 (b) Figure 6 Thermal espectation temperature. ( a) downtown; ( b) county town 求解热期望温度采用概率统计法即以0.5℃为组距将室内环境不可接受人数百分比划分为期望变热和期望变凉两部分用期望变热和期望变凉人数百分比分别于当前操作温度进行Linear回归分析，两条直线相交点则为热期望温度结果如图6所示.其中城市的热期望温度为25.3℃县城为22.1℃.8℃）.综上数据映射出城市与县城居民对室内环境热适应水平中热期望的差异其中城市居民期望比当 虽然县城居民的期望温度要高于其室内温度（19.4C），但城市居民期望温度却要低于其室内温度（26.前室内温度低的室内热环境而县城居民则期望比当前室内温度高的室内热环境. 2.6热可接受温度范围 多个操作温度区间进行Probit回归分析所得即为热可接受温度范围 将接受度投票为1认为是热可接受，-1认为是热不可接受.把热不可接受率与以0.5℃为间隔的 受温度范围为20.9℃-28.0°C17.7C-23.3C.两者的80%热可接受温度区间较ASHRAE55标准中规定的80%热可接受温度范围23℃-26℃更宽泛.同时将热可接受温度极值对比发现县城居民在 80%可接受温度下限比城市居民低3.2℃.综上研究表明相较于县城居民城市居民具有较广的热可接受温度范围和较高的热可接受的温度下限，也进一步反映出城市与县城居民对室内环境热适应水平上另一方面的差异.
