建筑環(huán)境熱適應(yīng)文獻綜述-GailS-Brager

1、暖通空調(diào)&年第卷第 期35建筑環(huán)境熱適應(yīng)文獻綜述 S J Dear) )摘要給出了以建筑環(huán)境熱適應(yīng)為題的詳盡文獻綜述成果 。熱舒適研究的適應(yīng) 觀點認為,人們在真實環(huán)境中的熱感覺受其以往熱經(jīng)歷和文化與技術(shù)行為的綜合影響 。適應(yīng)模型的一個重要前提是,人不再是給定熱環(huán)境的被動接受者 ,而是通過多重反饋循環(huán)與人 環(huán)境系統(tǒng)交互作用的主動參與者。熱適應(yīng)可分為三種不同的過程 行為調(diào)節(jié) 生理習服和心理適應(yīng)或期望。氣候室和現(xiàn)場的證據(jù)均表明,較慢的習服過程與較為適中的建筑環(huán)境中發(fā)生的熱適應(yīng)關(guān)系不大,而行為調(diào)節(jié)和期望的影響則大得多 。現(xiàn)場證據(jù)調(diào)查中的一個最重要的發(fā)現(xiàn)是空調(diào)建筑和自然通風建筑中熱舒適反應(yīng)存在差別 ,這

2、可能是由人們以往在建筑中的熱經(jīng)歷和不同的感知控制度共同導(dǎo)致的。關(guān)鍵詞適應(yīng)自然通風個人控制:.,.“”.,-.,.,.-.,.,0引言其答案卻對建筑設(shè) 計與運行 建筑供熱與供冷能什么是舒適的熱環(huán)境 ? 這個問題看似簡 單, Gail SBrager , 女, 博士, 教授 510640 華南理工大學亞熱帶建筑 科學國家 重點實驗 室建筑本文譯自Thermal adaptation in the built environm entaliterature review , 翻譯方式 為全譯, 原 文刊載于, 1998, 2783 -96譯稿經(jīng)本刊編輯校核 。節(jié)能研究中心)87110164南理工大

3、學亞熱帶建筑科學國家重點實驗室資助課題編號:2008ZC18)國家自然科學基金資助 編號50708038 , 50838003 華mailzhangyuf scuteducn收稿日期 2010-09 -26修回日期 2011-04 -086暖通空調(diào)&年第卷第 期科技綜述耗,以及相應(yīng)的對自然環(huán)境和建筑環(huán) 境質(zhì)量造成的影響有著深遠的意 義。例如 ,熱帶地區(qū)傳統(tǒng)的生活方式產(chǎn)生了一種獨特的氣候響應(yīng)式建筑 自然通風建 筑,這種建筑不僅 能耗低 ,而且還能給使用者以 舒適 愉悅和與氣 候 文化相交融的生機。給人們提供更多的室內(nèi)環(huán)境控制條件 ,使室內(nèi)溫度更緊密地跟隨室外氣候模式變化,對提高舒適度和降低能耗1

4、5 ,以及改變建筑設(shè)計 和運行策略有重大而積極的作用。本文介紹建筑環(huán)境熱適應(yīng)的詳盡文獻成果,重點集中在空調(diào)建筑和自然通風建筑的對比上簡單討論傳統(tǒng)熱平衡模型 ,提出一個熱適應(yīng)概念模型 ,給出大范圍的建筑使用者熱適應(yīng)的氣候室和現(xiàn)場證據(jù),并從預(yù)測模型建筑設(shè)計控制算法和標準等方面探討熱舒適適應(yīng)理論的潛在應(yīng)用 。感覺 。然而 ,這種建 筑卻正逐步被 密封的玻璃1高樓所取代 ,增強了對機械制 冷的依賴性, 這反過來又改變著建筑使用者對空 調(diào)的期望 要求和行為模式26 。本文提出 的一個關(guān) 鍵問題是 在不同類型的建筑中 , 人們對舒適的定義是否相同。定義適應(yīng)過程描述理想熱舒適條件的現(xiàn)行標準建立在人體熱平衡模

5、型和大量氣候室實驗 的基礎(chǔ)上 ,這些實驗主要 是 針 對中 緯 度氣 候 區(qū)的 大 學 生進 行7- 。雖然這些標準最初是針對集中空調(diào)建筑而建立的 ,但卻經(jīng)常被認為普遍適用 于所有類型的建筑 氣候和人910 。實際上 ,對于自然通風建筑或使 用者可 用其他 個體調(diào) 節(jié)手段控制熱環(huán)境的建筑 ,這些標準能提供的設(shè)計 和運行指導(dǎo)十分有限 。因此 ,我們和其他的一些 研究者對這一標準的普遍適用性觀點表示 了懷疑 ,認為嚴格依賴于實驗 室基礎(chǔ) 的舒適 標準忽 略了背景的重要作用 ,而這些作用可以減弱人們對 給定熱環(huán)境的反應(yīng) 。這場爭 論最為關(guān)鍵的焦 點可能是現(xiàn)行標準在完全沒有空調(diào)的建筑中的適用性問題。能

6、源和建筑Energy and Buildings)用了一整期的版面來探討空調(diào)帶來的社 會與文化影響 ,其.熱平衡模型在當今的熱舒適研究中,熱平衡模型和適應(yīng)模型之間似乎出現(xiàn)了不可調(diào)和的矛盾。熱平衡模型,也稱靜態(tài)或 穩(wěn)態(tài)模 型, 是 Gagge 等 人和 1617Fanger早期開創(chuàng)性工作的基礎(chǔ) ,并被現(xiàn)行標準 18采納,用于描述熱舒適的可接受條件。熱平衡78模型將人視為熱刺激的被動接受者,認為一個給定的熱環(huán)境僅受人體與環(huán)境間熱質(zhì)交換的物理過程影響。為維持體溫恒定 ,人體出現(xiàn)與熱不平衡成比例的生理反應(yīng),通常假定熱感覺熱暖涼)與這些反應(yīng)的大小由平均皮膚溫度和潛熱損失或因出汗引起的皮膚濕潤度來衡量成正

7、比 。支19撐熱平衡模型的決定性邏輯是物理生理主觀不適。熱平衡模型基于大量嚴格的實驗室實驗而建立,在許多氣候室中也得到了較為一致的可再現(xiàn)的結(jié)果。然而,研究者們越來越懷疑 ,這些在實驗室中得到的模型所包含的簡單因果關(guān)系 ,是否能夠不加修正地用于描述真實世界中的熱感覺2024 。作為一個設(shè)計工具,熱平衡模型的一個已知局限是用戶需要預(yù)測尚未建成建筑中使用者的平均服裝熱clo和新陳代謝率met 然而,即使是對關(guān)鍵輸入?yún)?shù)新陳代謝率和服裝熱阻可現(xiàn)場觀測的已投入使用的建筑,應(yīng)用熱平衡模型仍無法準確描述或預(yù)測使用者的熱舒適2540 。經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)平均熱感覺的觀測值與預(yù)測值之間存在顯著差別,其潛在原因可歸類如下

8、。中包括人們對空調(diào)的要求和期望值的變11。盡管舒適區(qū) 可能是 集中空 調(diào)控制 系統(tǒng)的合理設(shè)定目標 ,但它是否適用于富有更多內(nèi) 在變化的自然通風建筑還存有 疑問1213 。這一觀點 得到了Givoni 的認同 ,他考慮 到生活在 無空調(diào)建 筑中的人會逐漸適應(yīng)并接受高溫高濕 的環(huán)境 ,以此修正了他所作的著名的建筑生物氣候圖。然而,如14果想系統(tǒng)地完成此項工作 ,還需要從 根本上改變我們看待人與熱環(huán)境關(guān)系的方式 。另一種傳統(tǒng)熱舒適理論的觀點認為,人們通過與環(huán)境的交互,或是調(diào)整行為 ,或是逐漸改變期望值以適應(yīng)熱環(huán)境,在其自身熱偏好的形成中起著積極的作用。對這種熱舒適適應(yīng)理論的關(guān)注和研究始于20 世紀

9、70 年代中期以應(yīng)對石油危機 ,近期 ,隨著對全球氣候環(huán)境影響的日益關(guān)注,它們又重獲.模型輸入.估計單件或整套服裝的熱阻Brager 等人37 證實,常用表格和算法的來源不同 ,計算得出的整套服裝熱阻值的差別可達陳慧梅, 等建筑環(huán)境熱適應(yīng)文獻綜述3720%。另外,受瞬變 熱環(huán)境下姿勢 抽吸效者仍然懷疑非熱因素的作用能否如此輕易地排除。78, 41應(yīng) 不同的材料纖維蒸汽滲透性和纖維熱動力等例如 ,已發(fā)現(xiàn)的一個特別重要的影響是感知控制心理學者們業(yè)已證實 ,當受試者感覺刺激可因素影響,使用無生命暖體假人在實驗室條件下測得的服裝熱阻可能會與實際情況有所不同4245。控時,他們對不利或有害刺激的反應(yīng)會減

10、弱5662這種適應(yīng)和其他形式的適應(yīng)將會貫穿本文加以考察。.考慮座椅熱阻在許多現(xiàn)場研究中出現(xiàn)了中性的傾向,這可能是由于忽略了座椅對使用者的熱作用33,46 。McCullough 和 Olesen 考察了帶模型高估熱.一個熱適應(yīng)概念模型47環(huán)境學和行為學的研究指出,人對某個場所的經(jīng)歷是一個多變現(xiàn)象,是該場所改變?nèi)说哪繕撕推谕档姆?364 。熱舒適研究 中的適 應(yīng)觀點 認為,熱感覺受人體熱平衡物理 過程以外的背 景影響,如氣候條件社會狀況經(jīng)濟條件和其他背景因素。適應(yīng)假設(shè)認為 ,人對室內(nèi)環(huán)境表示滿意 ,是因為此時此地實際熱環(huán)境的主要方面與他對室內(nèi)環(huán)境的熱期望相匹配,這些至關(guān)重要的期望值是人們當時與

11、以往的熱經(jīng)歷和文化及技術(shù)行為的綜合產(chǎn)軟墊的辦公家具對暖體假人總服裝熱阻的影響,指出典型辦公座椅的作用相當于在單件服裝熱阻值簡單求和基礎(chǔ)上增加約015 clo的熱阻78。.估計活動類型及相應(yīng)的新陳代謝水平已有的現(xiàn)場調(diào)研方法使用標準表格評定人們的活動類型,然后將其轉(zhuǎn)換為新陳代謝率 ,這可能是一種最落后的熱舒適研究方法 ?？赡苡绊懶玛惔x率估算的因素包括與給定任務(wù)相關(guān)的精神壓力之前活動的短暫影響和從事給定活動所投入的2122,65 。適應(yīng)模型揭示了環(huán)境與使用 “給予與獲得”的關(guān)系,它的一個重要前提是 人不再是給定熱環(huán)境的被動接受者這種決定性觀點更適合于氣候室實驗的受試者 而是通過多重反饋循環(huán)與人環(huán)境

12、系 統(tǒng)交互 作用并逐漸適應(yīng) 的主動參與精力。48.物理測量的不均衡性現(xiàn)場研究通常只對周圍熱環(huán)境參數(shù)作定點觀測。測點如果在空間和時間上與受試者的位置稍有偏離,便不能代表受試者實際感受到的室內(nèi)5859。微氣候 。這對熱環(huán)境瞬變或空間分布不均的房 44通用術(shù)語“適應(yīng)” ,泛指機體在反復(fù)的環(huán)境刺激下反應(yīng)逐漸減弱,它涵蓋了建筑使用者為促進室內(nèi)環(huán)境與個人或集體的需要相匹配所經(jīng)歷的所有過程?；谏鲜鰪V義定義,文獻 66 給出了三種適應(yīng)方式行為調(diào)節(jié)個人的 環(huán)境的 技術(shù)或文化的生理適應(yīng)遺傳性適應(yīng)或習服心理適應(yīng)習慣或期望間尤為重要,如被動式建筑 自然通風建筑或人們擁有較高環(huán)境控制水平的場所。.模型的假設(shè) 穩(wěn)態(tài)與瞬

13、變穩(wěn)態(tài)熱平衡模型是基于實驗室穩(wěn)態(tài)條件下的實驗而建立的,然而,就熱環(huán)境和使用者的活動而言,建筑狀態(tài)可能更活躍這兩種動態(tài)變化在人類生態(tài)學中分別稱作生態(tài)價和生態(tài)潛力 盡管該5.行為反饋調(diào)節(jié)領(lǐng)域還有許多工作要做 ,但初步的研究已表明 ,服裝可顯著影響人在濕度瞬變時的感覺,相對于等幅行為調(diào)節(jié)包括人有意或無意作出的所有調(diào)整,這些調(diào)整反過來影響著主導(dǎo)人體熱平衡的熱質(zhì)流71 。我們將行為調(diào)節(jié) 分為三類 個人調(diào)節(jié) ,改變個人參數(shù)以適應(yīng)周圍環(huán)境 ,如調(diào)整服裝 活動量和姿勢,的食物或飲料或移動到不同地方技術(shù)或環(huán)境調(diào)節(jié) ,當條件具備時調(diào)整周圍環(huán)境,如開窗戶或遮陽設(shè)施 打開風扇或取暖設(shè)備關(guān)閉空調(diào)散流器或運行其他集中空調(diào)

14、控制設(shè)備等文化調(diào)節(jié) ,包括調(diào)整工作和午休時間 、度的熱突變,冷突變引起的主觀反應(yīng)更為強烈50.非熱因素。人在實際建筑環(huán)境中的反應(yīng)可能會受到熱平衡模型未考慮的一系列復(fù)雜因素的影響,這些因素包括人口統(tǒng)計特征性別年齡文化程度經(jīng)濟狀背景建筑設(shè)計 建筑功能 季節(jié) 氣候語義環(huán)境交互作用照明 聲音室內(nèi)空氣品質(zhì)和認知態(tài)度偏好和期望)。盡管這些因38,44,5153素已被反復(fù)考察并證實與受試者在人工氣候室環(huán)抽吸效應(yīng)是指人體行走時皮 膚與服裝 之間夾層 的空氣流 動產(chǎn)境中的舒適反應(yīng)無關(guān)5455 ,但很多研究者和實踐生的作用 。 譯者注。8暖通空調(diào)&年第卷第 期科技綜述調(diào)整衣著標準等。調(diào)節(jié)自由度的政府能源政策溫室氣

15、體排放配額或目標人體熱平衡的行為調(diào)節(jié)可能給人們提供了最大的機會,以在維持自身的舒適中扮演主動角色 。Chatonnet 和 Cabanac 指出,“人類的行為性體溫調(diào)節(jié)已得到充分發(fā)展 ,漸成優(yōu)勢 ,并有取代其他形適應(yīng)機會的概念有助于區(qū)分按照熱環(huán)境與人體反應(yīng)的決定性關(guān)系運行的建筑和任由適應(yīng)反饋循環(huán)充分發(fā)展和發(fā)揮作用的建筑 ?？梢詫⑦m應(yīng)機會想像為一個連續(xù)體一端是氣候室,在其內(nèi),受試者被指示穿什么和做什么活動 ,而外部作用者 ,即研究者,決定受試者在實驗期間要經(jīng)歷的溫度 濕度和空氣流動模式另一端可為單人房間,在其內(nèi),服裝和活動方式是隨意的,環(huán)境控制手段覆蓋了從開窗到工位環(huán)境空調(diào)的所有可能 。任何一種

16、適應(yīng)控制的效用最終可理想地采用可用控制 操作控制和感知控制來加以評估6061 。不管是心理作用還是果真如此,個人和環(huán)境控制對熱舒適和可接受度有重要影響的觀點似乎很少被質(zhì)疑 。式體溫調(diào)節(jié)的傾向72。熱平衡模型部分考慮了行為調(diào)節(jié),但它是以一種線性的方式,即僅通過輸入受個人和環(huán)境調(diào)節(jié)影響的參數(shù)如服裝新陳代謝率 空氣流動等來體現(xiàn)的。然而 ,從熱舒適的適應(yīng)觀點看 ,行為調(diào)節(jié)代表了即時的和有意的反饋循環(huán) ,其中,不適感或不滿意感不僅是結(jié)果 ,同時也是觸發(fā) 適應(yīng)反應(yīng)的起因。簡言之,一個人感到或預(yù)計到的不舒適就是他要采取糾正行為的信號。行為適應(yīng)在若干時間尺度上進行 。皮膚溫度感受器能夠?qū)岘h(huán)境的突然變化,比如

17、在室內(nèi)外穿梭時,提供幾乎是瞬時的神經(jīng)信息 ,在人體熱平衡發(fā)生明顯變化之前促使人們進行服裝調(diào)節(jié)和其他行為調(diào)節(jié)。除了Humphrey s 在季節(jié)和天氣的時間.生理反饋習服生理適應(yīng)最全面的定義涵蓋了因暴露于熱環(huán)境而產(chǎn)生的致使暴露引起的應(yīng)激反應(yīng)逐漸減弱的所有生理反應(yīng)變化。生理適應(yīng)至少可分為兩類)遺傳性適應(yīng)在超過一個人一生的時間尺度上形成,已成為個人或人群部分遺傳特征的變化 )順應(yīng)或習服此處可互換暴露于單一或組合的熱環(huán)境應(yīng)激源,在幾天或幾周內(nèi)發(fā)生的生理體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的變化。尺度上對服裝調(diào)節(jié)的研究外,很少有關(guān)于適應(yīng) 73時間的研究報道。Humphreys 將任意一天的服裝熱阻值與之前幾天和當天的指數(shù)加權(quán)移動

18、平均室外溫度建立統(tǒng)計關(guān)聯(lián),并指出在英國白天服裝調(diào)節(jié)的半衰期在 20 h 的數(shù)量級上。建筑給予使用者適應(yīng)性調(diào)節(jié)的程度由適應(yīng)機生理習服受自律神經(jīng)系統(tǒng)支配,并直接影響生理體溫調(diào)節(jié)的設(shè)定點 。熱平衡模型不承認這種適應(yīng),而假定設(shè)定點保持不變。在體溫調(diào)節(jié)方面對習服作詳盡文獻綜述已超出本文的范疇 ,這里僅指出對冷應(yīng)激的習服主要與維持較暖的皮膚溫度和增加產(chǎn)熱量有關(guān),盡管在未發(fā)生戰(zhàn)栗時新陳代謝率會增加多少還不清楚75 。其他方面的冷適應(yīng)主要是行為性的70 。對于熱暴露 , 特別是高溫環(huán)境和進行熱作業(yè)的對象,文獻 6869,76 提供了更為詳盡的生理習服證據(jù)。在干熱氣候區(qū),熱作業(yè)引發(fā)的熱應(yīng)激所產(chǎn)生的生理反應(yīng)主要表

19、現(xiàn)為由新陳代謝或環(huán)境引起的給定熱負荷下出汗量的增加。與體溫調(diào)節(jié)導(dǎo)致出汗相關(guān)的其他變化包括觸發(fā)出汗的體溫閥值的下降和汗液在皮膚上更好的分布。心血管反應(yīng)的變化,如降低心率和增加血容量及外周血流量,也在熱習服者與未習服對照者的對比中得到了證實7982 。熱濕氣候下的情形卻大不相同8384 ,特別是提高出汗能力對濕度似乎會 和適應(yīng)約束來描述,分類如下:53 23,74氣候。與惡劣或極端氣候條件下的建筑相比,溫和氣候條件下的建筑傾向于為其使用者提供更多的適應(yīng)機會,而前者則提供更為專一的保護屏障。經(jīng)濟。用于熱環(huán)境 控制的 初投資 和運行費,在發(fā)達國家也許能被客戶接受 ,但在發(fā)展中國家常常會超出業(yè)主的承受能

20、力。建筑設(shè)計。適應(yīng)機會和適應(yīng)約束與建筑圍護結(jié)構(gòu)窗戶的位置和尺寸,能否開啟,是否有遮陽設(shè)備內(nèi)部布局使用者距窗戶多遠 ,是獨立辦公單元還是開放式的辦公布局或環(huán)境控制系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)是否是集中式的,工位空調(diào)是每個工位可控還是小范圍區(qū)域可控的特性相關(guān) 。團體和社 會習慣 。指建筑 內(nèi)的主 要情況著裝標準嚴格還是隨意 ,雇員是否整天待在單一的工作地點或外部限制要求限制了行為性體溫陳慧梅, 等建筑環(huán)境熱適應(yīng)文獻綜述39不那么重要。盡管觸發(fā)濕熱習服者出汗的體核溫度比未習服者低,但在潮濕環(huán)境下人體散熱的不足似乎可由增加外周血流量和提高皮膚溫度所導(dǎo)致的顯熱散熱增加來彌補。將心理適應(yīng)從其他熱適應(yīng)過程中分離出來 。僅有

21、趣聞?wù)f,建筑使用者需要幾周到幾個月的時間來適應(yīng)建筑中的主要熱水平,這些尺度可轉(zhuǎn)換為在室外大氣環(huán)境下運行的氣候和季節(jié)尺度。對日常熱作業(yè)和過熱著裝的實驗表明,如果熱暴露的強度大到可提升體核溫度,則熱習服從暴露的第一天就開始發(fā)生,在第三或第四天迅速達到完適應(yīng)環(huán)境的氣候室證據(jù)雖然氣候室缺少實際建筑的真實性,不適用于縱向研究 ,但因其高度的可控性和可復(fù)現(xiàn)性,氣候全發(fā)展。對于冷習 服,或每天 以坐姿活動被室研究仍然是熱舒適研究的有效手段 。為全面考察人體的熱適應(yīng),應(yīng)同時考慮來自現(xiàn)場和實驗室的證據(jù)。許多研究者采用一種氣候室實驗的研究方法偏好溫度法來研究適應(yīng)假設(shè)所提出的問題 。該方法在理論上適用于適應(yīng)反饋的研

22、究,因為該方法中氣候室的環(huán)境溫度直接受控于它的單一使用者,即受試者。下面概述一些相關(guān)研究的結(jié)果。Fanger 利用氣 候室比較 了三組 丹麥受 試者普通大學生92 冬泳者93 和冷藏倉庫的肉 78,80動經(jīng)歷的熱暴露 ,習服則 需要更長的時間。例76如,Wundham 報道說在南非 ,對季節(jié)的 正常變化過程的被動暴露產(chǎn)生了明確的至少是部分習服的信號,據(jù)此,對于辦公人員,習服的時間尺度可能在周到月的數(shù)量級上82。.心理反饋習慣與期望心理適應(yīng)包含認知和文化變量的作用,它用來刻畫習慣與期望對人的感覺信息和反應(yīng)的影響程度,有時也稱為感知適應(yīng)20 ,在心理物理學中被描類包裝工人 的溫度偏好 ,由此考察了

23、 不同的冷93述為重復(fù)的或長期的環(huán)境應(yīng)激暴露造成的感覺強度的減弱75,85 。靜態(tài)熱平衡模型無法考慮這種作用,而是假設(shè)生理應(yīng)激 熱感覺和相應(yīng)的不適感之間存在固定的關(guān)系。反之,適應(yīng)模型承認反饋循環(huán)的潛在作用,即一個人以往和當前的室內(nèi)外環(huán)境的熱經(jīng)歷直接影響到他的熱反應(yīng)和可接受度評價。習慣與期望的概念在適應(yīng)水平理論中得到了環(huán)境經(jīng)歷及其相應(yīng)的適應(yīng)狀態(tài)對熱舒適反應(yīng)的影響。采用了相同的實驗條件0 6 clo 標準著裝,網(wǎng)狀座椅,25 h 暴露結(jié)果發(fā)現(xiàn)三組受試者的偏好溫度相同,約為 255 。為考察在中等熱應(yīng)激范圍內(nèi)習服的影響 ,Fanger 招募了 16 位剛剛到達哥本哈根 的熱帶地區(qū)常駐居民,沿用上述的

24、實驗步驟進行實驗 ,結(jié)果最為清晰的闡述。該理論引入了最佳刺激水平或適應(yīng)水平的概念。最佳適應(yīng)水平建立在以往暴露的基礎(chǔ)上,是環(huán)境評價的基準或 準則71,8688 。當然,詳盡綜述知覺的普遍本質(zhì)及其與環(huán)境刺激 記憶認知和背景因 素關(guān)系的研究遠 超出本文的范疇,但大量的環(huán)境心理學文獻仍提供了真實建筑中發(fā)現(xiàn)他們的偏好溫度與255 沒有顯著差異94。de Dear等人意識到熱習服生理作用有限的 “保質(zhì)” ,在新加坡國立大學北緯的 32名大學生中重復(fù)了 Fanger 的熱帶實驗,結(jié)果再一次表明 ,偏好溫度與作為基準的Fange r對丹麥受試者的研究結(jié)果沒有顯著差異95。的熱感受信息56,6265,899。C

25、hung 和 Tong 進行了另外一項證 實習服無影響的實驗室研究。利用香港的氣候室,受試者為134名年輕中國人 ,服裝熱阻為 0 6 clo,在 3 h 的暴露中保持靜坐狀態(tài) 。雖然這項研究采用的方法與之前的研究略有不同進行一系列恒溫而非偏好溫度測試但結(jié)果沒有顯著差異 ,平均中性溫度為McInty re 在其早期工作中提到了期望在熱舒適研究中的作用,他說,“人對非最佳溫度的反應(yīng)在很大程度上取決于他的期望個性和當時他在做什”91 。心理適應(yīng)是三種適應(yīng)機制中研究得最少的,但實際上,它可能在解釋熱感覺和可接受度實測值與預(yù)測值的差別時起到最為重要的作用,特別是針對不同的環(huán)境背景 ,如實驗室 住宅和辦

26、公室作對比,或?qū)⒖照{(diào)建筑與自然通風建筑中的反應(yīng)作249 。 96Gonzalez 在康涅狄格州紐黑文的 5 天酷暑期研究了短期自然熱習服的影響 。研究期間的日最對比。27,31 ,3435,3940遺憾的是,本文未能找到研究心理適應(yīng)反應(yīng)時間尺度的文獻,簡單的原因可能是沒有研究者試圖縱向研究longitudind study指對同一研究對 象在長時 間內(nèi)的重復(fù)觀測 。 譯者注。0暖通空調(diào)&年第卷第 期科技綜述高溫度在 32 37 之間 , 相對濕度為 88%研究所關(guān)心的問題只需用到簡單的統(tǒng)計方法,那么該類研究將能在最大范圍內(nèi)提供數(shù)據(jù) 。90%。年輕男性受試者在輕量運動116 W/m 下2的偏好溫

27、度用量表獲得在酷暑期后有明顯提高,第類觀測計算熱平衡指標和/而靜坐受試者的熱舒適和可接受度反應(yīng)酷暑期前所需的所有物理環(huán)境變量 空氣溫度 ,輻a后在統(tǒng)計性上沒有顯著差異97。射溫度 ,氣流速度 ,相對濕度 ,服裝熱阻 ,新陳r有趣的是,唯一一個與以上諸多氣候室研究結(jié)代謝率的現(xiàn)場實驗與問卷調(diào)查同時同地進行 ,測量高度很有可能只取一個 。濕度測量采用通風型干濕球溫度計或吸收式濕度傳感器 ?？諝饬魉贉y量采用測量閾值在 01 /s 以上和帶方向感應(yīng)元件和時間常數(shù)超過測量湍流強度所需最小值的熱線探頭。由于第 類研究測量了影響舒適的主要物理參數(shù),其數(shù)據(jù)能夠用于評價行為調(diào)節(jié)和控制對主觀反應(yīng)的影響。果有明顯偏離

28、的是一篇未發(fā)表的倫敦大學博士論文 。作為該論文研究的一部分 ,馬來西亞籍受試者 在 馬 來 西 亞 和 倫 敦 的 氣 候 室 分 別 受 試 。Humphreys 轉(zhuǎn)述了其研究結(jié)果 ,馬來半島的熱濕氣候背景是造成其偏好溫度287 比倫敦氣候室實驗結(jié)果257 偏高 3 的原因23 。此結(jié)果令人困惑,因為有著完全相同熱歷史和熱經(jīng)歷的同種族受試者曾出現(xiàn)在前述的 de Dear等人95的第類所有的傳 感器和測量步 驟都完全 按ASH RAE Standard 55 和 ISO 7730 標準進行新加坡處于馬來半島的底端 ,與馬來西亞在氣候?qū)W上無差別氣候室研究中 。如前所述 ,新加坡氣候室研究得到的偏

29、好溫度與引述的其他研究一致,甚至與倫敦氣候室的研究結(jié)果相近 。在獲取進一步的實驗信息之前,我們無法為這些來自馬來西亞氣候室的未發(fā)表的異常發(fā)現(xiàn)作出解釋。78的現(xiàn)場實驗,取與 ASH RAE 和 ISO 標準規(guī)定相同的地板以上三 個高度01 ,06, 12 m 進行測量。所有測量采用實驗室級別的儀表,包括可用于測量湍流強度的 快速響應(yīng) 萬向型風速 計。 受ASH RAE TC 21 資 助 , 在 舊 金 山 海 灣 地綜上所述,基于至今已發(fā)表的實驗證據(jù)可知 ,在最為常見的住宅和辦公建筑的環(huán)境中,靜坐或輕微活動者的主觀不適和熱可接受度不受生理習服過程影響。32,103 湯斯維爾104106 和蒙特

30、利爾107 開展的三個現(xiàn)場實驗屬于第 類研究 。此類研究得出的數(shù)據(jù)能夠用于細致地考察環(huán)境的不均勻性影響,以及對比不同建筑中具有相同高質(zhì)量數(shù)據(jù)的研究結(jié)果。.第 類數(shù)據(jù)的適應(yīng)證據(jù)適應(yīng)的現(xiàn)場證據(jù)盡管氣候室研究具有環(huán)境嚴格受控的優(yōu)點,但現(xiàn)場研究才是研究行為和心理適應(yīng)潛在影響的最佳手段,因為這些影響出現(xiàn)在真實的環(huán)境中。本文通過總結(jié)和對比已發(fā)表的在不同氣候條件下開展的現(xiàn)場研究結(jié)果來考察這些影響 。文獻 98對其中許多研究積累的原始數(shù)據(jù)作了新的分析。現(xiàn)場研究能夠在多大程度上準確確定發(fā)生了怎樣的適應(yīng)機制,取決于主觀問卷和物理測量的詳細程度,而后者尤為重要 。根據(jù)儀器的規(guī)格和室內(nèi)環(huán)境的測量步驟,熱舒適的現(xiàn)場調(diào)研

31、可大致分為三類。熱舒適典型的橫向研究 由針對建筑使用者的問卷調(diào)查和同時進行的室內(nèi)環(huán)境變量測試組成,其中環(huán)境變量以空氣溫度最為重要 。采用熱感覺標尺時,取標尺中心區(qū)域中性的”“舒適的”)對應(yīng)的投票值為熱舒適108 ,經(jīng)統(tǒng)計分析確定的與大部分投票對應(yīng)的環(huán)境溫度稱為樣本的中性溫度,并記為 。近年發(fā)表了大量此類研究的結(jié)果,它們已成n為一系列被廣泛引用的適應(yīng)模型的基礎(chǔ)。Humphrey s綜述了世界上不同國 家的 36 個Abdulshuk or Human thermal comfort in the tropical climate.Un published Ph D thesis , Univer

32、sity of London , London ,第類在地面以上某一高度簡單測量室內(nèi)溫可能還有相對濕度的現(xiàn)場研究 ,物理測量溫和心理測量問卷可能是不同步和非連續(xù)的 。1993clo 和 met 不屬于物理變量, 此處應(yīng)為環(huán)境變量, 為原文筆誤。 譯者注。此處應(yīng)為 01, 06, 11 m, 為原文筆誤 。 譯者注。全稱為 ASH RAE Technical Committee 21, 為 ASHRAE 設(shè)立的在生理和人體環(huán)境方面的專業(yè)委員會 。 譯者注。Humphreys和 Auliciems 用于建立早期101102 65適應(yīng)模型的現(xiàn)場研究大多屬于此類 。雖然此類研究得出的數(shù)據(jù)質(zhì)量不足以進行

33、解釋性分析,但如果橫向研究sectional study 指對所有研究對 象的全面觀測。與縱向研究關(guān)注樣本的長時間變化不同 , 橫向研究關(guān)注群體在某時的反應(yīng) 。 譯者注。陳慧梅, 等建筑環(huán)境熱適應(yīng)文獻綜述41第類研究,揭示了熱中性溫度( 與建筑室內(nèi)空公式對所有建筑:=048 014 9 22 =0)n氣溫度或黑 球溫度平均值 ( 的 強統(tǒng)計相關(guān)inim:雖然式中兩個自變量存在內(nèi)部關(guān)聯(lián)性 ,回100=2 56 0 83 =+0 )研究指出,建筑使用者能夠在跨度超過 13 的室內(nèi)溫度范圍內(nèi)感到舒適 ,Humphrey s 將此歸系數(shù)可能不穩(wěn)定,但它給出了一個關(guān)于人類熱感ni受適應(yīng)假設(shè)的被廣泛引用的

34、統(tǒng)計表達式。雖然圖 1 顯示的中性溫度與室外氣候主要參數(shù)的統(tǒng)計關(guān)系很有說服力,但這些早期的黑箱適應(yīng)模型并未揭示其中真實的因果機制 。在較熱氣候的研究中圖 1 的右邊部分行為調(diào)節(jié) ,如減少衣服降低新陳代謝率和提高空氣流速通過開啟風扇或開窗實現(xiàn) 很可能使熱中性溫度升高 。但這只是在缺少更多精確數(shù)據(jù)情況下的一種推測,行為調(diào)節(jié)也只是適應(yīng)類型中的一種 。近期更多的現(xiàn)場研究和實驗讓我們能夠開始量化那些驅(qū)動熱適應(yīng)的特定因果機制。 100歸因為適應(yīng)過程,并推斷說,“最好將近期的經(jīng)歷范圍視為暴露環(huán)境可接受度的影響因素之一”。接下來基于 Auliciem s 的論點,即室內(nèi)溫度和使用者的熱期望在不同程度上依賴于室

35、外溫109 , 開展 了人 們對 室外 氣候 的適 應(yīng) 研究 。Humphreys 將室外氣候用簡單的月平均溫度( )m表示,分別分析了有集中空調(diào)的氣候受控建筑和既無集中供熱也無集中供冷的自由運行建筑即自然通風建筑的數(shù)據(jù),結(jié)果見圖 1,擬合公式如下102:.行為適應(yīng)的直接證據(jù)調(diào)節(jié)一個早期的行為適應(yīng)研究由 Macfarlane 針對出生于澳大利亞潮濕熱帶地區(qū)的受試者進行。 110他指出,對于來自寒冷氣候區(qū)的移民感覺十分不適的溫濕度環(huán)境,當?shù)鼐用衲軌蚶眯袨檎{(diào)節(jié) ,如穿輕薄衣 服和控 制活動 量, 達到可 接受的 舒適度 。Fishman 和 Pimbert 在英國的一個辦公 建筑中對26名受試者

36、每周的服裝類型密切觀察了一年 ,估算出服裝熱阻與室外天氣和季節(jié)呈強線性關(guān)系特圖 室內(nèi)熱中性溫度與氣候的統(tǒng)計相關(guān)性自由運行建筑=119 0534 =0 )別對于女性受試者室外周平均溫度每升高1 ,nm氣候受控建筑服裝熱阻減少 002 clo。這些結(jié)果支持了如下 27=239 0 ( 假說,即室內(nèi)中性溫度與室外氣候的統(tǒng)計相關(guān)性部nm222。分源自于直接影響熱平衡的行為調(diào)節(jié)exp - =0)m24212作為針對巴基斯坦西北部自然通風建筑辦公人在自由運行建筑中,室外氣候?qū)κ覂?nèi)中性溫度111112員研究的一部分,Humphreys 和 Nicol 等人直的影響更為明顯 , 斜率更大的回歸 曲線考慮到了9

37、4的中性溫度變化。相比之下,氣候受控建筑的中性溫度與室外月平均溫度的相關(guān)性較不明顯,但也顯著相關(guān)。接考察了服裝調(diào)節(jié)對中性溫度的影響 。他們發(fā)現(xiàn),辦公人員在一個很寬的季節(jié)性溫度變化范圍內(nèi)感到舒適,中性溫度在冬季的157 和夏季的264 之間變化。他們還推斷說,舒適溫度的一些/2/但非所有的季節(jié)性變化可歸因于巴基斯坦傳統(tǒng)服裝的靈活性。這在支持人們可通過調(diào)節(jié)服裝來適應(yīng)較大溫度范圍的假說的同時,還暗示人們對環(huán)境的適應(yīng)可能有另外的非行為方式。Auliciems 對早期的第類研究作了另外的分65 。他首先刪除了 Humphrey s 數(shù)據(jù)庫中不相容的現(xiàn)場研究,比如那些基于非對稱標尺或以兒童為受試者的研究,

38、然后增加了之后發(fā)表的許多新研究。這一修改使得數(shù)據(jù)庫包含的研究擴展到包括澳洲亞洲美洲和歐洲多個氣候區(qū)在內(nèi)的 53個獨立的第類現(xiàn)場研究。Auliciems將自由運行建筑和氣候受控建筑的樣本匯總到一起,得到線性回歸Nicol和 Raja 關(guān)注于行為調(diào)節(jié)的短期模式,發(fā)現(xiàn)與即時室外溫度室外日平均溫度和即時室內(nèi)溫度相比,服裝的變化與測量前的一系列室外氣溫有更強的相關(guān)性113 。Baker 和 Standeven 發(fā)現(xiàn)了相2暖通空調(diào)&年第卷第 期科技綜述似的模式,即服裝 并非特別用于逐 時地提高舒適度,而是更多地取決于早晨人們對當天外部熱環(huán)境相對恒定和均勻的環(huán)境 ,很少有個人控制的機會 ,他們當然期望建筑能

39、自動為他們提供理想的舒適環(huán)境,當建筑不能滿足這些期望時 ,與能夠控制環(huán)境的情形相比,集中空調(diào)建筑的使用者可能會對建筑作出更為苛刻的評價 。Paciuk 提供了這方面的證據(jù),他發(fā)現(xiàn) ,在空調(diào)建筑中個人或環(huán)境調(diào)節(jié)實際上對滿意度有輕微的負面作用6061 。在設(shè)定值只能微調(diào)幾的北美空調(diào)辦公建筑中, Gagge 和的預(yù)期 。Nicol 和 Raja 的研究還發(fā)現(xiàn)了溫度與 13一種適應(yīng)行為姿勢的顯著關(guān)系 ,環(huán)境變暖時 ,姿勢的變化傾向于減小服裝的有效熱阻,同時增加有效出汗的身體表面積113。除了使自身適應(yīng)環(huán)境外,人們還可以直接控制環(huán)境。Baker 和 Standeven 使用每 小時一 次的問卷,調(diào)查受試

40、者是否對服裝 設(shè)備 門 窗 遮陽物 、風扇或建筑的其他任何部分作調(diào)節(jié)以改善舒適度。結(jié)果表明使用者有大量的交互作用,對于 7棟建筑的 23名受試者,在 864 h 內(nèi)共有 273 次對控制或Nevins,Elder和 Tihbo tt117 都發(fā)現(xiàn)在使用者中 25存在非常 普遍的 熱不適 。在 一項由 Black 和Milroy 在倫敦開展的空調(diào)和自然通風辦公建筑的研究中,集中空調(diào)建筑的使用者對較小的溫度波動表達了更多的不滿,而自然通風建筑的使用者卻能承受更大的溫度 波動118 。在一項針對英國混 合模式辦公建筑進行的為期一年的研究中 ,Fishman和 Pimbert 發(fā)現(xiàn),當溫度高于 24

41、時 ,工作在集中空調(diào)區(qū)域的人員對熱感覺的投票值就開始比工作在自然通風區(qū)域的同事們高,這表明他們對較高溫其他環(huán)境方面的 調(diào)節(jié)和 62 次服 裝調(diào)13,53。Benton 和 Brager 開展了一項 針對個人 和環(huán)境行為適應(yīng)的可用性應(yīng)用情況及效果的熱舒適現(xiàn)場研114 。雖然諸如可開啟窗戶 百葉和加熱器的環(huán)境調(diào)節(jié)不常出現(xiàn),但當它們出現(xiàn)時總能獲得較好的效果。個人行為調(diào)節(jié)如“稍作休息”“喝熱飲或冷”出現(xiàn)的次數(shù)最多 ,但它們僅能輕微改善熱舒適。當特別地問及受試者在填寫問卷前的最后一小時內(nèi)是否有過調(diào) 整時,Benton 和 Brager 發(fā)現(xiàn),只有12的人調(diào)整過他們的服裝,而這種調(diào)整會達到相度的耐受力偏

42、低, 對熱環(huán) 境標準的期 望偏高27。Rowe 等人著眼于空調(diào)建筑和帶或不帶輔助 響應(yīng)式供冷供熱設(shè)備的自然通風建筑的研究。他 40們在帶有額外輔助控制設(shè)備的自然通風建筑中發(fā)現(xiàn)了顯著偏高的滿意度 ,并推斷說 ,當人們可以對熱環(huán)境施加一些控制時,他們對室內(nèi)熱環(huán)境的變化有更高的耐受力。對較好的效果114。心理適應(yīng)的直接證據(jù)期望心理適應(yīng)是指由熱經(jīng)歷和熱期望引起的熱環(huán)境感知或反應(yīng)的改變 。個人控制常被視為該適應(yīng)機制的一個主要影響因素 。Paciuk 直接分析了可用控制適應(yīng)機會操作控制行為調(diào)節(jié)和感知控期望的區(qū)別,發(fā)現(xiàn)感知控制對舒適度和滿意度都有顯 著的影響 ,是熱舒適最好的預(yù)測指標之61 。這一發(fā)現(xiàn)也得到

43、了William s在英格蘭西北部辦公建筑中所做研究工作的支持,該研究中的受試者在感知到自身對環(huán)境有更多控制時表達了較對比住宅和辦公建筑的熱舒適現(xiàn)場研究可發(fā)現(xiàn)相似的現(xiàn)象,即包括感知控制在內(nèi)的大量背景因素可能影響熱期望和熱反應(yīng)。Hunt 和 Gidman 在英國的全國 性調(diào)查 中發(fā)現(xiàn)住宅平均 溫度非常低158 他們指出 ,居民為減少供熱費用 ,積極利用適應(yīng)機制以便在較低的溫度中維持舒適。 119Cena 等人研究了獨自生活的健康老年受試者在家中的熱舒適,發(fā)現(xiàn)他們的中性溫度比 預(yù)測值高的滿意度。對控制的感知受圍護結(jié)構(gòu) 機械低得多進一步分析表明 ,這是因為受試者在心理上作出了 調(diào)整, 以使 他們適

44、應(yīng)家中 偏涼的 環(huán)120 。Oseland 采用多種方法在英國的住宅和辦公室中開展了大量的現(xiàn)場研究,發(fā)現(xiàn)住宅中的熱中性溫度和偏好溫度顯著低于辦公室,且這些差別不 115系統(tǒng)和人 員密度 類型 等多 種建筑 特征 影響 。Leaman 和 Bordass 針對英國數(shù)以千計的辦公人員進行了問卷調(diào)查,使用 7 點雙極標尺讓受訪者評價他們對環(huán)境控制的感知度,研究結(jié)果表明感知控制與共享同一空間的人數(shù)呈強烈的反比關(guān)系116。能由服裝活動或空氣流速的變化加以解釋3839Pimbert 和 Fishman 報告了類似的發(fā)現(xiàn) ,英國住宅。在自然通風建筑和集中空調(diào)建筑的對比中,個人控制對熱期望和熱反應(yīng)的作用有重要

45、意義 。由適應(yīng)假設(shè)可知,集中空調(diào)建筑的使用者普遍經(jīng)歷了中的偏好溫度比辦 公室低了多達 2 。所有121這些研究支持了以下觀點,即人們會逐漸接受他們陳慧梅, 等建筑環(huán)境熱適應(yīng)文獻綜述43習慣了的熱環(huán)境121 , 并且接 受度可能受個人控制能耗費用環(huán)境擔憂和節(jié)能相關(guān)的社會壓力等響區(qū)分開來。表 1 總結(jié)了 7 個研究團隊在不同氣候和季節(jié)因素影響120。下針對空調(diào)建筑和自然通風建筑開展的 18個第和第 類 現(xiàn) 場研 究 的 結(jié) 果 按 時 間 順 序 列用第類和第 類數(shù)據(jù)分析中性溫度如前所述,Humphreys 和 Auliciems 對第類現(xiàn)場研究的分析具有著眼于多種氣候條件下多個現(xiàn)場研究累積數(shù)據(jù)的

46、優(yōu)點,但他們在確定外在適應(yīng)現(xiàn)象背后的因果機制上有很大局限 。雖然 32 和33 節(jié)所述的現(xiàn)場研究可用于考察行為調(diào)節(jié)和感知控制的特定機制,但其中的單項研究均在有限的氣候條件和建筑背景下展開 。下一步熱適應(yīng)現(xiàn)場證據(jù)的考察將使用大量第 和第 類現(xiàn)場研究的結(jié)果,這些研究測量了所有作為傳統(tǒng)熱平衡模型輸入的環(huán)境和個人變量 。通過對比熱反應(yīng)的實測值和預(yù)測值,可將熱 平衡模型考慮的 行為適應(yīng)機制服裝空氣流速等和未考慮的心理適應(yīng)機制的影)。選擇這些特定的研 究時 , 30,32,3435,105,107,123考慮了它們在儀器問卷步驟和分析方法上的一致性,這就使得氣候和背景的影響可以從諸多方法的人為效應(yīng)中剝離出

47、來,而在早期的研究中它們是混雜在一起的 。中性溫度按實測值和模型的預(yù)測值 分別給出,二者的差別也同時列出 ,正 18值表示模型高估了中性溫度 。值得注意的是,模型的預(yù)測值可能與原始文獻給出的不同,這是因為本文計算中都增加了015clo 的平均服裝熱阻以考慮典型辦公座椅的影響 ,這在多47數(shù)情況下會使模型的預(yù)測值比原始文獻值低 1 以上。表 熱舒適現(xiàn)場實驗 中性溫度實 測值和預(yù)測值與室外氣候地點與季節(jié)參考文獻控制策略室外平均溫度/ 中性溫度/模型預(yù)測值/ 實測值218227256239242239221226242246240231235212285245285242墨爾本, 夏季墨爾本, 夏季

48、布里斯班 , 夏季布里斯班 , 夏季達爾文, 干燥達爾文, 潮濕舊金山, 冬季舊金山, 夏季湯斯維爾 , 干燥湯斯維爾 , 潮濕蒙特利爾 , 夏季蒙特利爾 , 冬季香港, 夏季 30 30 30 30 30 30 32 32 34 34 35 35自然通風空調(diào)19820324924425228912818719427018160277166286305271274239235250241236242227234230236234220231217251237257244210806020603060812100611040534082802自然通風空調(diào)空調(diào)空調(diào)空調(diào)空調(diào)空調(diào)空調(diào)空調(diào)空調(diào)空調(diào)香港,

49、 冬季空調(diào)曼谷自然通風空調(diào)曼谷新加坡自然通風空調(diào)新加坡注差值預(yù)測值實測值。查閱原始文獻可 獲知每項研究 的具體細節(jié) 。人環(huán)境控制。根據(jù)適應(yīng)假設(shè),他們期望建筑提供可變的室內(nèi)溫度,由此自然通風建筑將比集中空調(diào)建筑較少受到苛刻的評價。本文給出的一個直接觀察結(jié)果是 ,除布里斯班外 ,中性溫度的 模型預(yù)測值與實測值的最大差別出現(xiàn)在自然通風建筑中 。 模型在自然通討論風建筑中的預(yù)測能力較弱,這意味著必定發(fā)生了行為調(diào)節(jié)熱平衡模型已考慮之外的適應(yīng)過程 。并且由于習服已被氣候室實驗完全排除,期望便成為最有可能的解釋。與集中空調(diào)辦公建筑的用戶相比,自然通風建筑的使用者能感知到更高程度的個.熱舒適預(yù)測模型在我們看來

50、,研究熱舒適的適應(yīng)方法和熱平衡方法是互補的而非對立的。在某種程度上,靜態(tài)熱平衡模型因考慮了使用者對服裝和室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的調(diào)節(jié),可視為行為意義上的部分適應(yīng) 。事實上 ,4暖通空調(diào)&年第卷第 期科技綜述熱平衡模型確實預(yù)測到舒適溫度會隨主要的室外長的復(fù)雜性正是源于不斷滿足使用者日益嚴格的期望氣候而發(fā)生變化,如因服裝模式的季節(jié)性差別而形。 124成的冬夏舒適區(qū)的偏移 。但其局限是,輸入變量.建筑控制7服裝水平是溫度偏移唯一的潛在基礎(chǔ)或原因,熱平衡模型無法考慮啟動這種或其他行為的反饋,也無法考慮與背景相關(guān)的期望。另一方面,盡管早期的適應(yīng)模型給出了中性溫度與室內(nèi)外環(huán)境的經(jīng)驗關(guān)系,卻無法揭示其內(nèi)在的因果關(guān)系

51、。我們相信 ,只有將以上兩種方法的特性綜合,才能同時顧及到影響實際建筑使用者反應(yīng)的熱因素和非熱因素。假定熱平衡模型在某種程度上考慮了行為調(diào)節(jié)的影響,此時面臨的挑戰(zhàn)有兩個 。其一,當用此模型評價既有熱環(huán)境時,必須在現(xiàn)場精確測量使用者當時當?shù)氐臒岘h(huán)境 ,并仔細評估活動 服裝水平和座椅的影響其二,當用此模型預(yù)測設(shè)計方案的熱環(huán)境時,需要仔細估計預(yù)期的服裝和活動水平 ,以及局部環(huán)境控制對室內(nèi)熱環(huán)境的影響 。后一個挑戰(zhàn)可能更難應(yīng)對,這也正是適應(yīng)模型能夠作出重要貢獻的方面。適應(yīng)模型可以考慮不適感與有意的行為體溫調(diào)節(jié)間的反饋循環(huán),這將使得在許多情況下不需去猜測未來使用者的服裝模式。開發(fā)基于熱舒適適應(yīng)模型的環(huán)境

52、控制算法的優(yōu)點有可作為較低成本的改造策略用于新建和既有建筑設(shè)定溫度隨室外天氣和氣候變化能節(jié)能,特別在較為適中的春秋季建立與使用者的相關(guān)背景和可變偏好更為直接的聯(lián)系 ,由此改善他們的舒適度使用更完整的方法設(shè)計建筑 ,使得建筑 可以在 主、被動運 行模式 間靈活 調(diào)128 。理想情況下,適應(yīng)性的建筑控制將會打破系統(tǒng)側(cè)的完全自動控制與用戶側(cè)的手動控制間的平衡。 129當前的控制策略通常采用以建筑為中心通過消耗能源來創(chuàng)造穩(wěn)定而均勻的中性環(huán)境,但這種環(huán)境可能會讓許多 人感到單調(diào)或 感覺遲鈍 。相130反地,以人為中心的方法將有意識地提供 ,或者至少是允許熱環(huán)境在時間和空間上的變化 。在空間上,可以設(shè)計有

53、熱差異的區(qū)域 ,以滿足個體的熱需130131 在時間上,可以讓室內(nèi)溫度隨室外氣候逐漸偏移,以促使和鼓勵諸如服裝調(diào)整和開窗的適自然通風建筑與空調(diào)建筑的對比應(yīng)行為發(fā)生132133 。對熱適應(yīng)現(xiàn)場證據(jù)的綜述揭示了自然通風建筑與空調(diào)建筑在使用者反應(yīng)上的明顯差別 。數(shù)據(jù)還顯示,該差別不能由服裝和活動調(diào)節(jié)完全解釋 。這些差別最有可能的解釋是熱經(jīng)歷及其對期望作用的背景影響以往在建筑中的熱經(jīng)歷形成了對未來熱性能的期望基準。在自然通風建筑中,室內(nèi)溫度與室外溫度的日變化和季節(jié)變化更為緊密地聯(lián)系在一起。人們認識到這一點,降低期望或個人的舒適標準,不僅變得更能容忍多變 動態(tài)和不均勻的室內(nèi)環(huán)境,還常常希望與天氣和季節(jié)的

54、變化有更緊密的聯(lián)系。舒適在根本上取決于環(huán)境與期望相匹配的程度,研究結(jié)果一致表明 ,是否感到環(huán)Auliciems 基于式的適應(yīng)模型首次提出這樣一種適應(yīng)算法 算法中的輸入溫度為前兩周逐時觀測值的平均132 。近期, Humphreys 和Nicol針對英國的辦公室溫度提出了相似的適應(yīng)算法,其中的室外溫度指標定義為將當前室外溫度與之前一周的室外日平均溫度的指數(shù)加權(quán)運行平均值以3 7 的比例組合。然后根據(jù)該室外溫度指標( 按以下關(guān)系式確定室內(nèi)目標溫度() :133oii=0534 129)ioiNicol 和 Roaf 采用前一個月計算得到的簡單室外溫度( 提出了一個適用于巴基斯坦地區(qū)的m適應(yīng)算法13

55、4 ,算法中 :境受控對舒適有強烈的影響61,124127。=0 38 170)im對空調(diào)建筑的使用者來說 ,期望也 發(fā)揮著作用,但是以不同的方式 。始終由冷的 穩(wěn)定而均勻的環(huán)境組成的熱經(jīng)歷,會使使用者產(chǎn)生更為嚴格的舒適標準,同時將他們的期望轉(zhuǎn)向固定的空調(diào)設(shè)定值,而非逐日或季節(jié)波動 。空調(diào)建筑的使用者基于對空調(diào)環(huán)境的預(yù)期恒定不變而非實際的環(huán)境給出評價。實際上,環(huán)境控制系統(tǒng)和建筑設(shè)施日益增需關(guān)注的一個問題是 ,從自然通風建筑中獲得的回歸公式在空調(diào)建筑中的應(yīng)用 ?？紤]到在兩種完全不同的建筑環(huán)境中使用者有不同的適應(yīng)機會和熱期望水平,作為控制算法的適用性還是不確定的。.熱舒適標準隨著越來越多的證據(jù)證實

56、熱感覺受到近期熱陳慧梅, 等建筑環(huán)境熱適應(yīng)文獻綜述45經(jīng)歷的影響,期望一個適用于所有的人 建筑和氣候的通用標準似乎變得越發(fā)地不合理21 。現(xiàn)行熱舒適標準不鼓勵甚或阻礙自然通風建筑的設(shè)計,這是由于它們未考慮人的期望和較高的感知控制度對熱滿意度的影響,由此將自然通風建筑中較為多變的環(huán)境預(yù)測為不舒適 。對于那些想用熱特性來體現(xiàn)設(shè)計特點的建筑師來說,這些標準對他們也有限制。由于以“中性”為單一目標,忽略背景或設(shè)計問題的本質(zhì),這些標準忽視了室內(nèi)環(huán)境更動態(tài)和富于感 受的品 質(zhì), 而這正 可作為 設(shè)計的 合理目回歸公式可能并不適合作為適應(yīng)機會被嚴重制約的空調(diào)建筑的控制算法。更好地認識建筑環(huán)境中的熱適應(yīng)對熱舒

57、適的影響有諸多裨益,比如改進預(yù)測模型和標準 獲得更精細和快速響應(yīng)的環(huán)境控制算法為使用者提供更高水平的熱舒適和可接受度降低能耗以及推動氣候響應(yīng)式建筑的設(shè)計 。這些裨益最好通過適應(yīng)方法和熱平衡方法支持者之間持續(xù)而公開的對話與合作來實現(xiàn),希望本文能為此提供一個基礎(chǔ)。致謝135。感謝美國加州大學伯克利分校建筑環(huán)境中心張慧研究員和暖通空調(diào)編輯部于松波編輯對本文翻譯工作的熱心幫助和悉心指導(dǎo)?，F(xiàn)行標準需要借助適應(yīng)模型加以修正,以便更好地考慮背景的影響 ?？勺儨囟鹊臉藴蕦⑹覂?nèi)溫度與建筑的氣候背景關(guān)聯(lián)起來,以此來考慮建筑使用者的以往熱經(jīng) 歷和熱期 望。ASH RAE 最近資助了這方面的工作,他們通過收集和分析世

58、界范圍內(nèi)現(xiàn)有的第和第類現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù),提出了一個可變溫度標準的預(yù)案。這項工作的獨特之處在于 ,所提出的標準中對集中空調(diào)建筑和自然通風建筑參考文獻: Fisher T .Welltempered tropics .ProgressiveArchitecture , 1984,65 98 - 103 Lovins A B.Air conditioning comfort:Behavior aland cultural issues M .Boulder E Source , Inc,1992 Prins G.On condis and coolth .Energy andBuilding s,199

59、2, 18/251- 258采用了兩種不同的形式99。結(jié)論 Duffy FDesigning comfortable working environments熱舒適研究的適應(yīng)觀點承認真實環(huán)境中人的熱感覺受以往熱經(jīng)歷非熱因素和熱期望的綜合影響。建筑環(huán)境中的熱 適應(yīng)可分為三種不同的過程行為調(diào)節(jié)生理習服和心理適應(yīng)或期望。本文引述的證據(jù)表明,較慢的生理習服過程與較為適中的建筑環(huán)境發(fā)生的熱適應(yīng)關(guān)系較小,而行為調(diào)節(jié)和期望的影響則大得多,它們應(yīng)作為該領(lǐng)域未來研究和發(fā)展的重點。based on user and client priorities Oseland N A,Humphreys M ATherma

60、l comfort Past, present andfuture Garston BRE, 1993 Mahdavi A, Kumar SImplications of indoor climatecontrol for comfo rt, energ y and environment .Energ y and Building s, 1996,24167- 177 Fountain M E, Brage rG S, de Dear R JExpectationsofindoor climate contro l Energ y and Buildings,1996, 24179 - 18