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我国地域辽阔、气候差异大、地区经济发展不平衡、人们饮食生活习惯和服饰爱好、着装习惯不一样等因素,使得人们对办公建筑空调环境的生理热湿适应性和心理期望值具有明显差异。目前评价室内热环境舒适的国际标准ISO7730-2005以及ASHRAE55-2010是通过实验室建立的,其研究对象主要是欧美国家的健康青年。国内相关的诸多标准如GB50189-2005、GB/T5701-2008等也是参照国际标准的规定,室内设计参数有的是全国统一的较大范围,有的是某固定值。在不同的国家和地区,不同功能的建筑物都采用统一的室内设计参数指标值得商榷。 不同地区的气候不一样,产生了与之适应的着装行为习惯,导致服装热阻、湿阻值不同,从而影响热舒适评价和室内空调参数的确定。因此研究适合地区气候特点的典型着装行为及热舒适有助于在满足服装热湿舒适前提下,合理设计、调节集中空调系统温湿度参数,达到节能减排的目的;有助于改善地区的室内环境、分区域建立适合中国国情的建筑室内热湿环境参数评价标准;对完善我国服装和建筑环境热舒适性研究、减少建筑能耗,满足人体对热舒适性要求的日益提高和对建筑能耗的精确管理有着重要意义。 论文针对京津地区的气候特点和办公室职员的着装行为习惯,首次在有集中空调系统的代表性办公建筑中,提出基于现场问卷调查、实验室出汗暖体假人测试和能耗软件模拟三种手段相结合的方法来研究由典型着装行为产生的适合地区的人体舒适性、室内热湿环境、空调系统能耗之间的相关性。主要工作内容和结论有三方面: 首先对京津地区有集中空调系统的代表性办公建筑内职员进行了问卷调查,并同时对其办公环境物理参数进行了客观测试。通过对大量数据的统计处理,获得该地区办公职员的夏季典型着装形式为短袖+长裤,典型着装面料为纯棉织物。典型着装下热感觉投票TSV(Thermal Sensation Vote)中“适中”的比例最高,为46.2%;潮湿感投票HSV(Humidity Sensation Vote)中“适中”的比例也最高,为47.8%;并获得典型着装下的舒适感最高。由TSV和HSV获得该地区热中性温度为26.14℃,中性相对湿度为64.03%。典型着装下对热湿舒适参数的期望值相比目前标准规范推荐参数:温度可提高1.76℃,相对湿度可提高6.67%。典型着装下的最佳舒适温度范围为25.8~26.76℃,相对湿度范围为64.03%~66.67%。从舒适角度为环境工程师提供了准确的设计指标,获得一套优化热舒适参数的科学设计方法,为空调系统节能提供了理论依据。 其次研究中利用出汗暖体假人在恒温恒湿实验室测试了典型着装的热学参数,结果显示,京津地区办公室职员典型着装的平均热阻为0.37clo,平均湿阻为18.09m2Pa/W。该热阻比标准服装热阻(0.5clo)低0.13clo,降低了26%。典型着装对应的主观温度比标准服装下的主观温度高0.69℃,据此修正了个人变量对应的主观温度公式。典型着装对应面料的热学参数测试说明服装的热湿性能参数与其加工面料的热湿性能参数并不完全一一对应,典型着装的热阻既不是上衣或下装的热阻也不是两者之和,要远大于其面料的热阻。同时本研究中面料的热阻和面料厚度显著相关。短袖着装款式中没有衣领的着装热阻最低,推荐无领着装;着装面料中厚度低于0.36mm的平纹组织和破斜纹组织热阻最低。 最后以某典型办公建筑为例,利用能耗软件DeST-c模拟计算建筑设计标准参数、实测参数、期望参数下空调系统的能耗。根据典型着装的实验室热学性能研究得出的主观温度对应的能耗,相对于公共建筑的推荐标准节能率平均为4%。现场调查研究中典型着装下环境实测参数和期望参数下的能耗相对于公共建筑的推荐标准节能分别为10.86%和13.16%。按照最大节能率13.16%,则该地区办公建筑每年可以节省标准煤约17900吨,减少CO2的排放约47600吨,减少SO2的排放约429.6吨。提出了建筑能耗的着装行为节能率εc,εc为正值时不节能,εc为负值时节能,得到节能率和着装热阻之间的线性关系,获得着装行为调节模型,为精确控制建筑能耗提供了一种方法。 本研究所积累的热舒适现场调查数据、服装及其面料的热学参数以及能耗模拟获得的着装热阻与节能率关系模型,这一套确定热舒适参数和精确控制能耗的科学设计方法和结论,将为我国室内环境热舒适标准的制定和完善提供数据支持和理论基础,逐步建立适合我国国情的建筑室内热湿环境参数分时段、分区域、分等级的评价标准。