1、西安建筑科技大學碩士學位論文寒冷地區不同年代住宅建筑室內熱環境調查研究專業：建筑技術科學 碩 士 生：王 磊 指導老師：郭華副教授摘要住宅的室內熱環境不同于其他功能性建筑的室內熱環境，住宅室內的狀況各不 相同，需求往往呈現個性化趨勢。處在不同的狀態，如住戶休息、睡眠或者娛樂 又或是多人聚會，對室內溫度、濕度、通風狀況等要求都是不同的。改善住宅熱 環境，既要考慮到不同住戶自身的需求性、適應性，又要考慮到環境容量和自然 資源的平衡性。為了營造一個盡可能舒適的居住環境，我們需要采取被動和主動 方式相結合的方法，摸索一條氣候適應性住宅建筑道路。利用幾千年來傳承下來 的傳統建筑經驗，將適宜的室外環境導入

2、室內；而在室外環境大幅度偏離舒適范 圍時，進行一些必要的機械方式來改善室內熱濕環境。寒冷地區不同年代所建的住宅類型、圍護結構構造、采暖方式都是不盡相同的。 隨著時代的進步，新建住宅不斷的聳立，但大量既有住宅的圍護結構及配套采暖 方式等的改進卻一直滯后。滯后的改進措施使得大量的早期住宅建筑既不能滿足 住戶室內的熱舒適性，又會造成這些住宅采暖和空調設備使用能耗的增加，加劇 環境的承載能力。本文將主要從圍護結構保溫性能、供暖方式和運營管理等方面入手，研究其相 互關系，針對寒冷地區住宅建筑，提出合適的改進措施，并兼顧能源的節約，營 造具有良好的熱舒適性又節能的住宅。本文的研究方法以是主觀的熱舒適調查問

3、卷和客觀的室內外環境參數測試相 結合的方式，對寒冷地區不同年代住宅建筑的居民的人體熱感覺和熱舒適以及室 內熱環境進行了研究，得到了寒冷地區住宅建筑的基本建筑類型、圍護結構情況、 采暖方式和不同年代住宅建筑中影響室內熱環境的各種因素，針對不同的情況提 出了相關的熱環境改進措施。本研究綜合考慮了寒冷地區不同年代的住宅建筑的圍護結構與采暖方式，可為 大量現有小區住宅室內熱環境的改善提供一定的參考，同時也會對寒冷地區不同萬方數據年代建筑能源的消耗狀況產生積極的影響和現實意義。 關鍵字：室內熱環境；室內熱舒適；住宅建筑；熱環境改進措施Study on the Indoor Thermal environ

4、ment in the Cold ZoneSpecialty: Building Science and Technology Name:Wang LeiInstructor: A.Prof.Guo HuaAbstractResidential indoor thermal environment is different from other functional building indoor thermal environment of residential indoor conditions each are not identical, often showed a trend o

5、f personalized demand. In a different state, such as residents to rest, sleep or entertainment or party, to indoor temperature, humidity, ventilation and other requirements are different. Improve residential thermal environment, should not only consider the needs of different households own sex, ada

6、ptability, and considering the balance of environmental capacity and natural resources. As much as possible in order to create a comfortable living environment, we need to take with the method of passive and active way, grope for a climate adaptability residential construction road. Use of passed do

7、wn for thousands of years of traditional building experience, will be suitable for the outdoor environment; In outdoor environment greatly deviated from its comfortable range, with some necessary mechanical way to improve the indoor heat environment.Cold regions of different s have built residential

8、 type, palisade structure, heating means are different. Along with the progress of The Times, new housing, but a large number of existing residential heating of the retaining structure and supporting way of improvement has been lagging behind. Lag improvements makes a lot of early residential buildi

9、ng can not meet the indoor thermal comfort, and will cause the residential heating and air conditioning equipment using the increase of energy consumption, increase environmental carrying capacity.This article will mainly from the palisade structure heat preservation performance, heating method and

10、operation management, and other aspects, research the relationship between the residential building in cold areas, appropriate improvement measures areput forward, and both energy saving and build a good thermal comfort and energy-saving residential.In this paper, the research methods in thermal com

11、fort questionnaire is subjective and objective test combination of indoor and outdoor environment parameters, the residents of housing in cold region s different human thermal sensation and thermal comfort and indoor thermal environment are studied, got the basic building block of the cold area resi

12、dential building type, envelope, heating means and different s the various factors influencing the indoor thermal environment in residential buildings, according to different situation the thermal environment of the relevant improvement measures are put forward.This study considers the cold areas of

13、 different s residential building palisade structure and heating means, to a large number of existing residential area to offer some reference to improve the indoor thermal environment, as well as different s in cold area of building energy consumption situation have a positive impact and practical

14、significance.Keywords:Indoor thermal environment. Indoor thermal comfort; Residential construction; Thermal environment improvement measures目錄1 緒論11.1 課題背景11.2 課題研究目的及意義21.3 室內熱環境與人體熱舒適概述31.3.1 影響熱舒適的環境參數41.3.2 影響熱舒適的人體參數51.3.3 影響熱舒適的其他因素61.3.4 室內熱環境評價指標71.4 國內外室內熱環境研究81.4.1 國外室內熱環境研究81.4.2 國內室內熱環境研

15、究91.5 研究內容及研究目標111.6 論文預期結果111.7 論文的組織結構122 寒冷地區不同年代住宅現狀分析132.1 寒冷地區住宅建筑分類132.2 住宅建筑形式162.2.1 住宅的建筑形式162.2.2 住宅的戶型組合方式172.2.3 住宅的戶型設計172.3 氣候分區及其特征192.3.1 氣候的一般概念192.3.2 我國的建筑熱工設計氣候分區192.3.3 寒冷地區氣候特征212.3.4 西安地理條件及氣候特征212.3.5 延安地理條件及氣候特征222.4 寒冷地區住宅建筑的熱工性能222.5 小結233 寒冷地區住宅夏季室內熱環境調查及測試分析253.1 夏季住宅室內

16、熱環境現狀調查概況253.2 夏季住宅熱環境現狀調查分析263.2.1 空調設備的使用情況273.2.2 住宅內各房間的熱環境調查293.2.3 空調房間的熱舒適調查303.2.4 主觀調查結果總結323.3 寒冷地區住宅夏季室內溫濕度測試分析323.3.1 自然通風狀態下多層住宅中間戶型與兩端戶型室內溫濕度測試. 323.3.2 自然通風狀態與空調間歇運行狀態下多層住宅室內溫濕度測試. 363.4 小結384 寒冷地區住宅冬季室內熱環境調查及測試分析414.1 冬季住宅室內熱環境現狀調查概況414.2 寒冷地區住宅冬季熱環境現狀調查分析45I4.3 寒冷地區住宅建筑采暖形式及現狀分析484.

17、3.1 普通熱水采暖系統494.3.2 低溫地板輻射采暖系統504.3.3 單戶采暖裝置系統524.4 寒冷地區住宅冬季室內溫濕度測試分析544.4.1 幾種典型住宅冬季室內溫濕度測試及分析544.4.2 普通散熱器采暖與低溫地板輻射采暖室內溫濕度測試及分析584.6 小結615 寒冷地區住宅室內熱環境改進措施635.1 夏季室內熱環境改進措施635.1.1 改善夏季室內熱環境的被動措施635.1.2 改善夏季室內熱環境的主動措施645.2 冬季室內熱環境改進措施655.2.1 外圍護結構的改進措施655.2.2 采暖方面的改進措施695.3 改善室內熱環境的被動式設計策略705.3.1 住區

18、布局優化715.3.2 住宅單體設計726 論文總結756.1 論文主要結論756.2 課題研究的不足76參考文獻78附錄一 研究生學習階段實踐經歷82附錄二 圖表來源說明83附錄三：夏季熱環境調查問卷87附錄四：冬季熱環境調查問卷89II1 緒論1.1 課題背景近年來，隨著我國經濟水平的不斷提高，建筑技術的不斷發展進步，人們對住 宅室內熱環境的要求也越來越高。良好舒適的室內熱環境不僅可以使人精神愉快， 而且有助于提高人們的工作效率，適宜的室內熱環境可提高生產率高達 18%，所 以研究室內熱環境及人體熱舒適的基本規律，創造一個健康舒適的室內熱環境是 非常必要的1。住宅的室內熱環境不同于其他功能

19、性建筑的室內熱環境，住宅室內的狀況各不 相同，需求往往呈現個性化趨勢。這包括室內有人還是室內無人，一兩個人還是 多人聚會，睡眠、休息還是娛樂等等。處在不同的狀態，對溫度、濕度、通風狀 況直至是否需要開窗等都有很不一樣的要求，甚至于希望的室內狀況還與居住者 的心情有關。住戶對室內熱環境的調節是家庭日常生活中的必要內容，是人們根 據實際情況和各自需求做出的對環境的適應，是生活樂趣的一部分。由于眾多因 素相互影響，所以真正舒適的住宅室內熱環境僅僅依靠機械方式控制調節采暖空 調系統是很難實現的。被動式的接受一個所謂舒適的熱環境而削弱了住戶主觀親 近自然意愿的熱環境調節方式是有悖于人們真正需求的。人類是

20、上萬年來自然環境進化下的產物，人所需的環境狀態一定是接近自然環 境的。住戶真正需要的是親近自然，室內外有良好溝通的居住環境。近二十年提 出的生態文明的理念告訴我們，必須協調人與自然的關系，必須在有限的自然資 源消耗和環境容量下營造我們的人居環境，來探索一條氣候適應性的住宅建筑發 展道路。2適宜時能將自然環境所創造的“微氣候”導入室內，積極的影響到室內 的熱環境；當室外環境大幅度偏離舒適范圍時，進行一些必要的機械方式來改善 室內熱濕環境；這樣的調節方式既考慮到人體自身的適應性，又考慮到環境容量 和自然資源的平衡性才是行之有效的策略。工業革命之前，人類駕馭自然的能力還很有限，為了盡可能的營造一個舒

21、適的 居住環境，就要根據所處地區的自然環境條件建造與之相適應的住宅建筑。我國 北方地區的民居的“坐北朝南”，四合院的布局、徽居的天井等都是幾千年傳承 下來傳統建筑經驗。工業革命后。隨著科學技術的進步，人類駕馭自然改造自然9萬方數據的能力有了空前的提高。通過主動的機械方式營造人類所需的住宅環境成為了工 業文明的基本出發點。這一時期，人們相對忽落了住宅建筑的氣候適應性原則， 更愿意追求的是與科技進步相適應的設備調節方式，避免室外環境對室內的熱擾。 但是，這種方式是以較大的能源消耗作為代價的。這一模式在有限的自然資源和 環境容量面前是很難持續的。社會發展的生態理念告訴我們，在平衡有限的資源 與環境容

22、量下營造適宜的室內環境，充分考慮人類的發展歷史和人體自身的調節 能力，協調人與自然環境的關系，才是可持續的住宅建筑發展道路。在如今經濟建設高速發展的時期，住宅建筑所占的各種建筑類型的比例不斷的 提高，但認真分析氣候條件，考慮建筑形式和材料是否與當地氣候相適應的建筑 越來越少。目前的居住建筑設計中仍然非常缺乏優化物理環境的措施及定量化指 導方法，某些建筑的不良設計等因素，導致其基礎熱環境差的情況。中國經濟正 處于一個高速發展時期，人口仍處于增長狀態，并且大量的農村人口涌入城市使 城市人口的增長不斷加快，越來越多的家庭渴望更高的生活標準和更舒適的室內 環境。3作為與人們生活息息相關的住宅建筑，舒適

23、室內熱環境的營造，不是僅靠 規范其體形系數、給墻體增設保溫層構造等措施就能夠完全解決的，我們需要針 對不同的建筑形式、供暖方式、空調設備的使用情況以及室外適宜“微氣候”的 營造，綜合多因素考慮來解決住宅室內熱環境問題。就我國而言，在全球氣候變暖和城市熱島加劇的大趨勢影響下，寒冷地區住宅 建筑冬夏兩季的室內熱環境已成為突出的問題。就冬季方面而言，既有住宅圍護 結構保溫性能不足，采暖系統陳舊，運營管理滯后，導致寒冷地區部分住宅冬季 室內熱環境較差。就夏季方面而言，夏季炎熱的室外氣溫很大程度的影響著住戶 的室內熱環境，隨著空調普及率的增加，居民夏季空調的使用能耗也呈現逐年上 升的趨勢。如何平衡有限的

24、資源和環境容量，遵循可持續的發展道路，解決寒冷 地區冬夏兩季的住宅室內熱環境問題是我們急需解決的問題。1.2 課題研究目的及意義在過去，由于生產力水平落后，人們對住宅的需求僅僅停留在居住方面，伴 隨著生產力水平的不斷進步，人們對住宅的室內熱環境提出了更高的要求，如溫 度、濕度相對適宜，有良好的新風引入等。在建筑物室內保持一個良好舒適的環 境可以使人精神愉快、精力充沛，不僅對人的健康有益，而且可以提高工作效率， 使人更富有創造力。特別是在經濟發展迅速的今天，提高效率，就意味著提高了2競爭力，增強了經濟效益。因此，維持舒適的室內環境，不僅具有技術上的意義， 而且具有社會意義和經濟意義。4寒冷地區的

25、住宅建筑室內熱環境問題的研究具有一定的特殊性。寒冷地區四 季分明，年較差及日較差都較大5。冬季比較寒冷，存在冷輻射對人體熱舒適的影 響，夏季部分地區也存在高溫對人的熱舒適性的影響，其建筑熱工設計要求既要 滿足冬季的保溫，部分地區也要兼顧夏季防熱。6對于寒冷地區住宅建筑熱環境的 研究不僅要保證冬季良好的室內熱環境狀況，對于日益突出的夏季室內熱環境問 題，也應得到重視。寒冷地區住宅室內熱環境的研究目標是要使室內熱環境物理參數盡可能地滿 足人體熱舒適，同時又要降低住宅建筑內的使用能耗，二者雖是相互制約的，但 我們需要力求其統一。探求合適的運營管理模式、供暖方式，針對于不同的圍護 結構來維持舒適的室內

26、熱環境對降低建筑物能耗是很有意義的。寒冷地區不同年 代所建的住宅類型、圍護結構構造、采暖方式都是不盡相同的。隨著時代的進步， 樓宇不斷的聳立，但大量既有住宅配套的圍護結構及采暖方式的改進卻一直滯后。 滯后的改進措施使得大量的早期住宅建筑既不能滿足住戶室內的熱舒適性，又會 造成采暖和空調設備能耗的增加。本研究將主要從圍護結構保溫性能、供暖方式和運營管理等方面入手，研究 其相互關系，針對寒冷地區住宅建筑，提出合適的改進措施，并兼顧能源的節約， 營造具有良好的熱舒適性又節能的住宅。1.3 室內熱環境與人體熱舒適概述室內熱環境又稱為室內氣候，由室內空氣溫度，相對濕度，氣流速度和壁面平 均輻射溫度四種參

27、數綜合形成，以人體舒適感進行評價的一種室內環境。7在室內 熱濕環境中，空氣溫度的高低很大程度上直接決定著人體的冷熱舒適感；空氣濕 度與溫度共同作用又影響著人體的舒適與健康，如冬季的陰冷潮濕和夏季的濕熱 都不是理想居住環境；適當的空氣流速在夏季能有效的提高人體的熱舒適感；室 內環境物體表面輻射溫度的高低，對人體的熱感覺影響更是不容忽視的，如冬季 用于采暖的壁爐、散熱器熱輻射地面等，都是創造熱舒適環境的必要設備。對于室內熱環境的評價以人體熱舒適作為媒介。人體熱舒適在 ASHRAE55-92 標準中的定義為人對熱環境表示滿意的意識狀態反映，在 ISO7330 標準中定義為 主觀感覺滿意的熱環境則為熱

28、舒適環境，而 ASHRAE55-2004 標準對熱舒適定義為在主觀感覺滿意的同時,強調對熱舒適性的主觀評價。8 人體熱舒適是根據人體自身熱平衡與外界環境狀況綜合得出的對冷熱程度感覺滿意的狀態，它又生理和心理兩個方面共同決定的，并且更加傾向于心理方面 的感受情況。熱舒適不僅是保護人體健康的重要條件，而且也是人們正常工作生 活的保證。9影響人體熱舒適的幾個因素包括環境因素如空氣溫度、空氣相對濕度、 空氣速度、平均輻射溫度和人為因素如人體新陳代謝率和服裝熱阻等。1.3.1 影響熱舒適的環境參數（1）空氣溫度 在室內熱濕環境中，空氣溫度的高低很大程度上直接決定著人體的冷熱舒適感，影響人們對熱舒適的判斷

29、。空氣溫度直接影響人體與周圍環境的對流換熱和 輻射換熱。人體為了保持體溫恒定，不斷地通過皮膚表層與周圍空氣進行熱量交 換。當周圍空氣溫度較低時，人體會感覺到“冷”，這個時候人體通過生理作用（如限制血液流量等），盡量降低熱量損耗，保持人體體溫恒定；當氣溫升高時， 人體皮膚表層會自動排汗，通過汗液的排出帶走身體多余的熱量，并且利用汗液 的蒸發吸熱降低人體體溫。可見，空氣溫度是影響人體熱舒適的重要指標之一。1026（2）空氣相對濕度 空氣相對濕度是指空氣中水蒸汽含量接近飽和的程度，它對人體的蒸發散熱有直接影響。理論上講，空氣相對濕度對人體熱舒適的影響主要是通過改變人體皮 膚潤濕度。當人體表面皮膚因為

30、周圍空氣的相對濕度的增加而蒸發量逐漸減少時， 人體皮膚單位表面積蒸發散熱量也會逐漸減少，從而使皮膚潤濕度慢慢增大。皮 膚濕潤度的過高或者過低，都會導致人體的不舒適感。相對濕度過高主要影響人 體的排汗，如果周圍空氣相對濕度過高則非常不利于汗液的蒸發，會讓人覺得悶 熱難耐。另外，室內相對濕度長時間處于較高狀態時，會成為很多微生物細菌的 溫床，對人體的健康非常不利。1026 我國室內空氣質量標準 GB/T18883-2002 對于 冬 夏 兩 季 室 內 相 對 濕 度 的 標 準 限 值 分 別 為 冬 季 采 暖 30%60% ， 夏 季 空 調 40%80%。（3）空氣流速 空氣流速對人體熱舒

31、適的影響主要包括兩個方面：一方面，空氣流速會直接影響人體與周圍空氣的對流換熱和蒸發換熱；另一方面，室內空氣需要通過空氣流 動來更新，清新的空氣也是人體舒適感的重要內容。“吹風感”指的是空氣流速4過大導致人體局部的不舒適感，是空氣的流速、空氣的溫度、紊流的密度，以及 人體的運動量和服裝的薄厚的共同作用。頭部和腿部是最易造成吹風感的人體區 域。1026-27（4）平均輻射溫度室內平均輻射溫度 tr 近似等于室內各表面溫度的平均值，他決定了人體輻射散 熱的強度，進而影響人體的冷熱感。在同樣的室內空氣溫濕條件下，如果室內表 面溫度高，人體會增加熱感；如果室內表面溫度低，則會增加冷感。我國民用 建筑熱工

32、設計規范（GB 50176-1993）對房間圍護結構內表面溫度的要求是：冬 季，保證內表面最低溫度不低于室內空氣的露點溫度，即保證內表面不出現結露 現象；夏季，保證內表面最高溫度不高于室外空氣計算溫度的最高值。934平均輻射溫度可用黑球溫度(tg)換算得出，平均輻射溫度與黑球溫度之間可用 貝爾丁經驗公式計算，即：tr=tg+2.4v0.5(tg-ta)（1.1）式中,tr 為輻射溫度(),tg 為黑球溫度()，v 為空氣流速(m/s),ta 為空氣溫度()。 在實際工程中,平均輻射溫度可作如下簡化計算：-t= A1T1 + A2T2 + + An-1Tn-1 + AnTn rA1 + A2 +

33、 + An-1 + An（1.2）其中,A1、A2、An-1、An 是各表面面積（m2），T1、T2、Tn-1、Tn-2 為 各表面溫度（）。8271.3.2 影響熱舒適的人體參數影響熱舒適的人的因素主要包括人體新陳代謝率和服裝熱阻。（1）人體新陳代謝率 人體本身是個生物有機體，無時無刻不在制造熱量和散發熱量，以便和外界環境達成一種熱平衡。基于此，散發熱量隨著環境的不同而有所改變。例如，秋冬 時，人體的散熱會顯著降低，以維持個體所需：而夏季又會大量散熱，以降低不 舒適程度。9人體經由各種方式或途徑所消耗的能量稱為“代謝率”，而安靜狀態 下產生的熱量稱為“基礎代謝率”。11一般情況下，用基礎代謝

34、率來衡量代謝的 多少。人體產生的熱量隨著活動類型、人種、性別及年齡等而有差異。其中活動 類型對人體代謝率影響最大。成年男子新陳代謝率參考值見表 1.1。（2）服裝熱阻人的衣著多少，也在相當程度上影響著人對熱環境的感覺。例如，在冬季人們 穿上厚重的衣物，以隔絕冷空氣來保持身體的溫暖；而在夏季則穿短袖等少量衣 物，以加速人體的散熱達到舒適程度。常用 clo 作為比較單位。所謂 1clo 是指在 21.2、相對濕度 50%、風速 0.1m/s 的條件下人體感覺舒適的衣著狀況。若以衣 物隔熱程度來表示，則 1clo 相當于 0.18m2./w。934 常用服裝熱阻值見表 1.2。 表 1.1 成年男子

35、新陳代謝率活動類型新陳代謝率/met/(w/m2)基礎代謝（睡眠中）0.846.4靜坐1.058.2一般辦公室工作或駕駛汽車1.692.8站著從事輕型工作2.0116.0步行，速率 4km/h3.0174.0步行，速率 5.6km/h4.0232.0步行，速率 5.6km/h，2kg 負荷6.0348.0圖表來源：室內熱環境設計表 1.2 常用服裝熱阻值（單位：clo）男子女子襯衫和褲子0.510.65襯衫和褲子0.330.51 針織襯衫和褲子0.480.76連衣裙0.210.71 絨衣和褲子0.600.75連衣裙和襯衫0.320.73 襯衫、絨線衫和褲子0.810.90絨線衣和裙子0.400

36、.68 襯衫、外套和褲子0.891.00襯衫、絨線衫和裙子0.420.80襯衫、外套和裙子0.450.80絨線衫和褲子0.580.89圖表來源：室內熱環境設計1.3.3 影響熱舒適的其他因素 除了環境因素和人為因素外，還有些環境特性因素也會影響到人體熱舒適。例如，瞬態熱的影響、局部不舒適（輻射吹風感、輻射的不均勻、地板溫度、垂直 空氣溫度差、局部強吹風感）、長期的生活習慣等等。不同氣候、地理環境中的6不同種族的人群中，他們的生理特點、飲食結構、文化傳統、衣著方式以及生活 習慣都有明顯差異，所以個體對熱舒適的要求也有明顯差異。如南方與北方人們 生活習慣不同，導致冬季取暖方式和夏季納涼方式不同，應

37、對不同的環境時的表 現也不同。另外，種族的不同也存在人體熱舒適方面的差異。如美國人在同樣的 溫度下排汗量汗明顯比中國人多，皮膚溫度也比較高；中國人承受熱環境的能力 較好，但對冷環境的承受能力較差。10281.3.4 室內熱環境評價指標室內熱環境受各種因素綜合影響，對它的評價要能全面、客觀的反映這些因素。 評價室內熱環境的指標有多種，最簡單應用最廣泛的指標是室內空氣溫度。目前 我國很多建筑設計規范和標準中，仍以室內空氣溫度作為設計控制指標，如居住 建筑的冬季采暖設計溫度為 18，托幼建筑的采暖設計溫度為 20，辦公建筑的 夏季空調設計溫度為 24等。736 在日常生活中，人們往往在室內放置一個干

38、濕球 玻璃溫度計，以干球溫度作為最簡單評價室內熱環境的指標。僅用單一指標室內空氣溫度作為室內熱環境的標準，雖方便簡單，但卻很不完 善。人體熱舒適的程度依賴于室內熱環境四要素的共同作用。12更加科學的評價 方法應該綜合考慮室內空氣溫度、相對濕度、氣流速度和平均輻射溫度。對于多 因素的評價，人們往往尋求能夠代替多種因素共同作用的一種指標。不少學者提 出了各種不同的評價指標，目的都是希望用某個熱指標來反映環境四要素不同組 合時的綜合效應。其中丹麥學者 POFanger 的熱舒適方程及 PMV-PPD（Predicted Mean Vote-Predicted Percent Dissatisfied

39、）指標，能夠較全面反映各因素間的關系， 被公認為評價室內熱環境較好的方法。11（1）房格爾熱舒適方程 人體熱平衡方程式為q=qmqeqrqcqw（1.3） 式中 qm人體產熱量，W；qe人體蒸發散熱量，W； qr人體輻射換熱量，W； qc人體對流換熱量，W； qw人體做功消耗的熱量，W；q人體得失熱量，W；房格爾在人體熱平衡方程式的基礎上，得出人體的失熱量q 是四個環境參數（氣溫 ti、相對濕度j、平均輻射溫度 tr 及氣流速度n）與兩個人體參數（新陳代謝率 m、衣服熱阻 Rcl 的函數），表示為Dq =f (ti ,j, tr ,n, m, Rcl ) = 0（1.4）該方程比較全面、客觀地

40、描述了人與上述六個影響人體舒適的物理量之間的 定量關系。房格爾將該方程中的某些參數以若干常數代入，求解出其余的參數值 并繪制成熱舒適線圖，可方便的得到人體熱舒適的各種環境要素間的關系736。（2）PMV-PPD 指標 為了在室內已知的各種氣候參數的情況下確定人體的熱感覺，房格爾又提出了 PMV-PPD 評價方法和指標，用來衡量人體熱平衡偏離人體熱負荷的程度。 PMV(Predicted Mean Vote)意為平均預測投票值。它是運用實驗及統計的方法，得 出人體熱感覺與四個環境指標和兩個人為指標之間的定量函數關系，然后把 PMV值按人體的熱感覺分為七個等級，定義為人體熱舒適七個標度。11（ 見

41、表 1.3）PPD（Predicted Percent Dissatisfied）意為預測不滿意百分率。PMV-PPD 指標較為合理 地體現了人的主觀熱感覺與客觀物理狀態之間的關系。表 1.3 PMV 值與人體熱感覺PMV 值-3-2-10123人體熱感覺很冷冷稍冷舒適稍熱熱很熱圖表來源：建筑物理國際標準化組織（ISO）規定，PMV 在-0.5+0.5 之間為室內熱舒適標準。這 一指標只有舒適性的空調建筑才可以達到。對于我國來說，這種規范不太切合當 今的國情，在短時間內還是難以達到的。如何判斷適合我國國情的熱舒適指標， 還有待進一步的研究和探索。131.4 國內外室內熱環境研究1.4.1 國外

42、室內熱環境研究 熱環境問題的研究是建筑科學領域較早研究的內容之一。阿巴斯諾特早在1733 年便指出：人體周圍空氣的流動可以驅散身體周圍熱濕空氣以達到降溫的效 果；1824 年，特雷德戈爾德則提出：當人體作為被輻射體置身于輻射源中時，人8體周圍空氣溫度較低時，才能使人體的舒適程度保持不變；19 世紀初，人們逐漸 開始意識到長期生活在空氣過于干燥或過度潮濕的環境時會很不舒服；1919 年， 美國采暖通風工程師學會(ASHRAE)在比森堡實驗室以室內氣候對人體熱舒適的 影響研究作為開端，經過一系列廣泛的調查研究，得到了人們所熟知的有效溫度 標準。1011近來不少國外學者致力于改善室內熱舒適的課題上，

43、并為此做出卓越的貢獻。2004 年，美國采暖制冷與空調工程師學會（ASHRAE）修訂了 ASHRAE-55-2004標準。這是在 1992 年版本的基礎上修訂的，增加了自 1992 年以來學術界新增 更加合理的方法和實驗，包括增加了 PMV（預計平均投票率）、PPD（預計平均 不滿意率）評價方法和“熱中性溫度”的概念。這次修訂使 ASHRAE-55 更加適 用于設計階段、建筑空調系統的試運行階段和運行階段，用來評價環境的熱舒適 度。ASHRAE-55 也可以用在評價已建建筑環境的熱舒適情況，或者運用在實驗或 者產品開發測試中。10112005 年，ISO（國際標準機構）第三次修訂了 ISO77

44、30-2005。第三次修訂是 在第二版本（ISO7730-1994）的基礎上進行的，同時作廢和取代了第二版本。此 次修訂時使用了新的評價方法，這種方法能夠在未來比較長的時間內適用于熱舒 適的評價和標定。另外根據不同地區人體自身的特征，制訂了更加適應于不同地 區的熱不舒適感，并且得出非穩態條件下熱舒適狀況。1011丹麥學者 POFanger 研究了溫帶非空調房間室內熱舒適的情況，提出在 溫帶地區，對于非空調建筑居住者平均熱感覺投票需要在 PMV 附加一個期望值 e。e 值介于 1 與 0.5 之間。當房間帶有空調系統時，e 等于 1；如果當地氣候條 件全年為溫暖或者大部分時間為溫暖，且當地居民很

45、少或者不使用空調建筑時，e 的值便為 0.5，并且提出在非空調室內人員活動對 PMV 值的影響的修正方法。這 種 PMV 的修正模式非常適合于溫帶三大洲（亞洲，歐洲和美洲）自然通風的室 內熱舒適的評價。10111.4.2 國內室內熱環境研究國內不少學者近年來也致力于室內熱環境問題的研究并取得了一些成果。 清華大學夏一哉于 1998 年 7 月對北京市 88 家典型自然通風住戶進行調查，調查主要以兩種形式同時進行：室內物理參數的測量和問卷調查。調查與分析結果 表明實測熱感覺值 TSV 低于 PMV 值，說明被調查人群對熱的承受能力較高。并且提出 “在預測人體熱感覺時，應該考慮建筑環境、生活習慣、

46、經濟條件和對 環境的可調節程度等因素的影響。”的建議。1013西安建筑科技大學王怡于 2001 年 8 月與日本東北大學合作對西安市 100 戶住 宅的夏季室內環境狀況的進行了問卷調查并系統地探討了寒冷地區居住建筑夏季 熱環境特征及改善熱環境的方向與策略，分析得出自然通風作為夏季改善室內熱 環境的措施，不僅從提高居住環境舒適性還是從節能的角度都會起到很明顯的作 用。天津大學陳波對我國北方采暖地區典型小城鎮住宅的建筑室內熱環境以及居 民對熱環境的適應性進行了深入的分析與研究，提出了適合于小城鎮居民的熱環 境評價標準。實驗分析得出小城鎮居民的適應空氣溫度范圍為（11.518.9）， 波動幅度為 4

47、.1,溫度變化率為 0.6/h；作用溫度范圍為（12.617.6）。14蘭州交通大學勘察設計院段林對蘭州市 7 套典型既有集中供暖住宅冬季室內 熱濕環境參數進行了實測，并對各住宅房間的 PMV-PPD 值進行了計算和分析，結 果表明，蘭州市冬季居住建筑室內熱舒適度良好，供暖住宅的熱狀況基本能滿足 人們的熱舒適要求；但也存在新舊建筑供熱不平衡現象嚴重，出現過冷或過熱現 象等問題。15重慶大學丁勇對重慶地區典型住宅建筑的室內通風效果的進行了測試，研究表 明，在考慮了自然通風的作用下，室內的氣流速度由 0.00 變為 0.15，室內環境的 溫度最高由 28.5變為 27.1，室內熱環境的不滿意率由

48、25%30%變為 10%15%, 得出自然通風對于改善室內熱環境的作用較為顯著。16西安建筑科技大學劉加平課題組于 2006 年夏季，以南陽市為調查和測試地點， 分析了夏熱冬冷地區自然通風住戶居民夏季熱舒適的特點。調查問卷及測試分析 可知該地區自然通風住戶夏季熱期望溫度為 26.7，低于熱中性溫度 27.3,，卻 接近室內平均溫度 28.7；并且該地區夏季實測的舒適溫度比理論計算值高，而 且熱舒適范圍也比理論值更寬一些。1013西安建筑科技大學“綠色建筑研究所”承擔的國家自然科學基金項目“黃 土高原綠色建筑體系與基本聚居單位住區模式”，已在延安棗園建立了示范基地， 進行改善黃土高原傳統居住建筑

49、窯洞的室內環境的研究。西安建筑科技大學碩士生孫娜以榆林市綏德縣的幾個村鎮為對象研究了 陜北地區村鎮住宅居住熱環境及節能技術，探討了榆林地區農村住宅室內熱舒適 性與節能技術措施。101.5 研究內容及研究目標1、研究內容 本文對寒冷地區不同年代住宅建筑的室內熱環境進行研究，通過調查、調研、實測等，詳細了解室內熱環境現狀。 調查內容包括：1) 概況調查：通過與被調查小區基建管理處負責人及小區物業負責人等進行 交流討論，并參閱施工圖紙，宏觀上了解不同年代住宅的建筑概況及其特點。2) 實地調研：對延安市百米大道延長石油小區、西安市西鈔沁園小區、西安 市土門石油賓館住宅小區內不同年代的住宅建筑進行調研，

50、并對住戶進行走訪， 調查室內熱舒適，根據其不同的室內情況（如采暖方式、供暖方式的不同，暖氣 是否包裹，有無窗簾遮擋散熱器散熱等狀況）詳細記錄。3) 熱舒適問卷調查：制作調查問卷表，對調研小區內的住宅建筑抽取相應比 例的住戶，進行入戶調研走訪調查。調查問卷可得出不同年代住宅內人們對室內 熱舒適的適應情況，可以統計出不同年代的采暖方式、圍護結構及室內布置等的 不同對熱舒適的影響，入戶調研能更加直觀和詳細的數據，為課題的研究提供依 據。4) 室內物理參數實測：測試的主要內容有室內外溫度、濕度等。測試時間為 冬季和夏季。選取典型住戶連續測試 ，測量間隔時間為 5 分鐘。在主觀調研的基 礎上提供客觀的數

51、據依據。2.研究目標 從供暖方式、圍護結構保溫性能和綜合運營管理等方面入手，研究其相互關系，詳細了解寒冷地區不同年代住宅建筑的室內熱環境現狀，采取合適的措施，在寒 冷地區營造一個具有良好的熱舒適性又節能的居住小區。期望今后對寒冷地區減 少住宅建筑能耗、提高住宅室內熱舒適性具有指導意義。1.6 論文預期結果本文采用實地調研和現場測試結合的方法，研究寒冷地區不同年代住宅建筑室 內熱環境的問題。通過對寒冷地區不同年代住宅建筑夏季和冬季的室內主觀熱舒 適的問卷調查和室內溫濕度的測試，比較同一氣候區不同年代住宅不同的建筑運 行模式下，居民熱舒適的差異性。本論文的預期結果有一下幾個方面:19萬方數據1、對

52、寒冷地區不同年代的住宅建筑調查統計,得到城市住宅的主要建筑形式、 構造方式，采暖形式以及居民的熱舒適情況。2、對寒冷地區不同年代住宅居民的冬季、夏季室內熱舒適狀況進行調研，得 到居民室內熱舒適情況及影響室內熱環境的各種因素，分析得出改善室內熱環境 的具體措施。3、寒冷地區不同年代住宅建筑運行模式的較大差異,通過對不同年代住宅建筑 室內溫度的現場測試、比較得出該年代住宅冬季、夏季住宅建筑室內平均溫度,希 望對不同年代住宅的改造做出數據依據。4、根據調研得出寒冷地區住宅主要采暖方式，針對于普通散熱器采暖與低溫 地板輻射采暖這兩種采暖方式選取典型住戶做現場測試，得出兩種采暖方式的優 劣性。1.7 論

53、文的組織結構寒冷地區不同年代住宅建筑室內熱環境分析研究zkq20160118當地氣候地理條件、小區建筑類型、圍護結構材料、供暖系統小區調研、走訪、測試，做詳細的調查問卷整理報告，研究室內熱環境、熱舒適保證室內熱舒適的前提下，提出適應性的措施結論：得出寒冷地區不同年代住宅建筑的室內熱 環境現狀，為促進小區熱舒適的提高和可持續發 展及與之相關的研究提供依據圖 1.論文研究方案框架圖122 寒冷地區不同年代住宅現狀分析寒冷地區的住宅建筑形式多種多樣，本文主要研究的對象是在二十世紀七十年 代后至今的西安、延安等地區的城市住宅建筑。我國由于區域經濟發展不平衡， 在寒冷地區廣大中小城鎮、農村地區，建筑技術

54、仍然停留在舊的生產力水平，延 續著傳統的以土、木、磚、石等基本材料。隨著鋼鐵、水泥行業的發展，引起了 建筑業的革命。型鋼、鋼筋、混凝土用作建筑物的承重材料，突破了土、木、磚、 石等的傳統結構用材的局限，鋼筋混凝土的結合，更是標志著復合材料的出現， 建筑材料的性能獲得了重大改進。城市建筑中相繼出現了以鋼筋混凝土為主要建 筑材料的多層、高層住宅。172.1 寒冷地區住宅建筑分類寒冷地區的住宅建筑由于建造年代的不同，建筑材料隨時代的進步一直更替 著，二十世紀七十年代前的住宅以磚為主，八十年代至九十年代以磚、混凝土預zkq20160118制板為主，兩千年以后以鋼筋混凝土為主。寒冷地區的住宅的傳統構造基

55、本經歷了以下三個階段：第一階段是二十世紀世 紀八十年代的沒有設置任何保溫材料的圍護結構，第二階段是九十年代初期在屋 面和外墻采用了很簡單的保溫層的圍護結構。第三階段，隨著國民經濟的持續發 展，當民用建筑節能設計標準(JGJ26 一 95)標準出臺后，兩千年至今，建筑圍 護結構的構造及保溫層構造就有了規范性的指導。根據研究探討的需要，按照建筑材料、圍護結構設保溫層情況，我將住宅建筑 進行時間上的分類：（1）1980 年以前以磚混結構為主的低層多層住宅（2）19802000 年之間以磚混結構為主的多層住宅住宅：（3）2000至今以鋼筋混凝土為主的多層高層住宅 目前還現存的年代較早的住宅建筑已經逐漸

56、消逝，由于時代的不斷進步及改革開放后中國經濟的飛速發展，改革開放以前的一些住宅多數已被拆除。如今在西 安保存比較完整的 1980 年代以前的建筑群，慶安社區算是一個。上個世紀五十年 代中葉，我國的一五計劃建設項目使得慶安公司應運而生。當時我國正與蘇聯交 好，慶安公司的建筑圖紙是由蘇聯專家所制，中方負責具體施工。當時的蘇聯建筑界正流行批判結構主義，提倡“社會主義的內容，民族的形式”，這種主張在 中國影響很大，慶安公司的蘇式或者說仿蘇式建筑正是這一風潮之下的產物。圖 2.1 為慶安社區 1950 年代典型低層磚混住宅，建筑形式左右對稱，平面規矩，運 用簡潔明快的幾何圖案做裝飾。外墻采用蘇式厚重的三七墻，門窗的形制比例與 傳統蘇式建筑如出一轍。慶安社區 50 年代典型低層磚混住宅門窗樣式如圖 2.