引言近年来，国内外大量学者对不同地区的热环境和热舒适性进行了大量研究[1]。大部分学生每天约三分之一的时间在教室度过，教室内学生的高密度聚集和不理想的室内热环境均会对学生的生理学习机能和学习表现产生一定的负面影响，有必要提供舒适的教室室内环境[2-3]。李念平[4]等对长沙地区高校宿舍进行现场温度模拟实验调研发现，夏季服装热阻温度变化与宿舍室内空调系统操作环境温度成负相关。Ning[5]等研究哈尔滨某大学的教室热舒适发现，90%受试者可接受的室内温度为19.7~23.2 ℃。Yao[6]等通过调查研究重庆大学自然通风和热环境问题提出APMV模型，通过引入自适应系数λ使研究结果更接近受试者内心的主观感受。Fang[7]等研究发现，香港地区空调教室下限低于A标准。Kumar[8]等在印度复合气候的夏季高峰月份对30个自然通风的大学教室进行热舒适研究，发现学生更喜欢通过打开门窗或操作吊扇达到恢复舒适度的高风速范围；使用Logistic回归模型预测发现，室内空气温度为29 ℃时吊扇使用率超过80%。Buonocore[9]等在巴西圣路易斯市某大学进行热舒适测试，发现空调教室的最佳热条件为23~24 ℃。以夏热冬冷地区桂林市某高校冬季教室为研究对象，对教室室内热环境进行现场实测，对室内人体热舒适情况进行主观问卷调查，以期寻找冬季室内影响热舒适度的因素，为夏热冬冷地区高校教学楼改造提供参考。1研究方法1.1测试方案详情测试地点为桂林某高校教学楼顶楼的4间教室（A区A308、A309教室，C区C309、C313教室），分别将其命名为教室1~教室4。测试期间4个样本教室窗户全部紧闭，教室2和教室3的门紧闭，教室1和教室4的门略微打开。教室大致分为讲台区和座位区，讲台区由木质地板垫高，区域划分明显，墙面为黑板。根据《建筑热环境测试方法标准》[10]第3.35项要求，在样本教室1和教室3设置3个测点（图1中加圈位置），在样本教室2和教室4设置两个测点（图2中加圈位置）。样本教室1、教室3和教室2、教室4测点布置方案如图1、图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F001图1样本教室1、教室3测点布置方案10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F002图2样本教室2、教室4测点布置方案1.2测试数据采集通过实地走访、环境测试以及问卷调查的方式获取数据，考虑学生使用教室学习的时间一般为白天，将测试时间定为2022年1月4日8：00~20：00和2022年1月5日的8：00~20：00。试验过程手动记录测试前后各测点的数据。每个样本教室测点的室内温度参数与室内相对湿度参数由仪器每过10 min自动记录1次，黑球温度、空气流速人工每0.5 h记录1次。仪器基本参数如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.T001表1仪器基本参数仪器名称仪器型号测量参数测量范围测量精度UT363迷你风速计UX100-003室内温度-20.0~70.0 ℃±0.2 ℃室内湿度5.0%~95.0%±2.5%黑球记录仪AZ-8778黑球温度0~80.0 ℃±0.8 ℃PROVA风速风量记录仪AVM-05空气流速0~45.0 m/s±3%便携式三脚架SIRUI.E1005A—1.5 m±1.0 mm注：测量仪器均满足《热环境工效学——物理量测量仪器》（ISO 7726：2002）标准要求。1.3问卷调查现场调查期间，共发出180份调查问卷，其中有效调查问卷175份。受试者组中共有男生126人，人数占比约70%、女生人数占比约30%。受试者年龄分布普遍为18~24岁，活动状态为坐着工作、休息以及站着休息和来回走动。调查问卷主要包含客观和主观两方面内容，包括受访者活动状态、穿着情况、受访者基本信息、热感觉评价、热适应行为等。活动问卷的填写以1 h为周期，与现场测试同时进行。考虑不同位置、不同活动形式会对受试者的主观评价造成影响，为了减少由此产生的数据偏向性误差，问卷会随机发给讲台区和座位区的不同同学。问卷调查中的热感觉投票值采用ASHRAE（美国供暖、制冷与空调工程师学会）7级指标（+3很热，+2热，+1微热，0中性，-1微冷，-2冷，-3很冷）表示[11]。2室内热环境测试结果与分析2.1室内环境参数教室室内环境参数测量结果如表2所示。空气温度为13.9~16.9 ℃，相W对湿度为53.0%~81.2%，黑球温度为12.0~14.9 ℃，风速为0~0.33 m/s。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.T002表2教室室内环境参数测量结果参数最大值最小值平均值温度/℃16.913.915.6相对湿度/%81.253.065.4黑球温度/℃14.912.0—风速/(m/s)0.3300.05Tm=Tg+2.44Tg-Ta (1)式中：Tm——平均辐射温度，℃；Tg——黑球温度，℃；Ta——空气温度，℃。教室室内平均辐射温度12.2~15.2 ℃。室内空气温度、相对湿度的分布频率及相对湿度满意情况如图3~图5所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F003图3室内空气温度分布频率10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F004图4室内相对湿度分布频率10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F005图5室内相对湿度满意情况由图3~图5所示，测量期间，室内空气温度主要分布在14~16 ℃之间，占据95%以上；高于18 ℃的温度段仅占总数的1.9%，《民用建筑室内热湿环境评价标准》(GB/T 50785—2012)[12]规定非人工冷热源热湿环境室内体感温度为18~24 ℃，表明室内温度不舒适。室内相对湿度主要分布在50%~80%，且湿度超过60%的概率占74.6%，表明桂林地区冬季室内大部分时间相对湿度偏大。根据受试者对相对湿度满意情况的投票结果，潮湿、稍微潮湿、适中和稍微干燥的比例分别占总数的9%、40%、49%、2%，表明近一半的受试者认为室内比较潮湿。因此，后续建议对温度和相对湿度进行调节。室内空气流速频率分布和吹风感的投票结果如图6、图7所示。83.4%的受试者认为教室室内空气流速使自己感到舒适，参考ISO 7730：2005标准[13]，造成室内出现不舒适的风感的最低速度为0.25 m/s，根据测试结果显示，平均流速远低于0.25 m/s，表明教室室内空气的流速符合人体的舒适标准。但仍有5.7%的受试者觉得闷，表明吹风感不仅与室内新鲜空气的流速大小有关，也与气流的分布、室内结构、房间的位置以及受试者自身的热状态等因素相关[14]。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F006图6室内空气流速频率分布10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F007图7室内吹风感投票结果2.2服装热阻及代谢率（1）服装热阻值。为了适应周围环境的变化，人们通常会改变服装热阻，以提高自身的热舒适性感受。问卷调查详尽记录了受试者的衣着情况，参考ISO 7730：2005标准确定不同类型服装的热阻值，并根据ASHRAE中规定的组合服装热阻计算标准进行累加计算，得到调查测试情况。服装热阻分布情况如图8所示。受试者的服装热阻为0.88~1.58 clo，平均值为1.28 clo，约90.0%被测试者的服装热阻为1.1~1.5 clo。受试者整体的服装热阻的分布区间较广泛，整体不高。但由于广西地区冬季湿度较大，服装热阻值不会太低。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F008图8服装热阻分布情况（2）代谢率参数。测试期间，受试者的活动主要为坐着学习或休息，偶尔在室内活动，属于轻体力活动。经查阅规范，新陈代谢率平均为1.1 met[15]。2.3适应性行为调查问卷设置了增加衣物、紧闭门窗、多运动、喝热水、开启空调等取暖设备等选项供受试者选择。适应性行为频数如图9所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F009图9适应性行为频数由图9可知，湿冷条件下，学生更倾向于开启空调等取暖设备，因为教室空旷，紧闭门窗不能够有效地提高热舒适感觉。学生和老师主要在教室工作，运动的机会较少，且在外不方便增添衣物，选择增加衣物、多运动和喝热水的频率小于使用空调等取暖设备和紧闭门窗的频率。适应性行为其他选项中包含无、除湿、增湿、开门窗通风等选项。适应性行为其他选项频数如图10所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F010图10适应性行为其他选项频数由图10可知，开窗通风和除湿选项的频率较高，表明夏热冬冷桂林地区冬季湿度对人的影响较大，教室除湿需要被着重考虑。空调除湿是目前教学楼除湿效果比较好的方式之一，空调系统同时拥有取暖功能和除湿功能，可以极大程度解决夏热冬冷地区冬季教学楼室内的湿冷问题，满足室内的热舒适感觉。2.4热舒适评价及其分析热感觉评价频率如图11所示。受试者热感觉投票值(TSV)主要为-3~2。投票值处于-1及以下的受试者占比为58.2%，约60%的受试者觉得教室的热环境比较冷，剩下的受试者中约1/3认为教室热环境可以接受。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F011图11热感觉评价频率2.5桂林地区高校教室冬季热中性温度和期望温度取各测试工况下受试者投票值的加权平均值，统计后得到不同室内温度(ta)时的平均热感觉(MTS)，MTS与ta的关系如图12所示。拟合公式MST=0.913 5ta-14.952 5。令MST=0，得到桂林高校教室冬季中性温度(tzx)为19.9 ℃，比ASHRAE规定的冬季舒适温度20.3~24.4 ℃低。与国内同处于夏热冬冷地区的武汉市和重庆市相比，冬季中性温度略高于重庆高校教室的中性温度19.2 ℃，低于武汉高校教室的21.7 ℃[16-17]。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F012图12MTS与室内温度的关系热期望温度计算主要采用热环境概率统计法，将室内的待测点环境温度以±0.5 ℃单位间隔，拆分计算成若干个可连续操作的温度区间，统计期望热环境比此刻热环境更暖和更凉的人数占总人数的百分数。热期望、冷期望百分数与室内温度的关系如图13所示。两条拟合曲线的交点对应的温度为期望达到的温度[16]。期望温度为20.7 ℃。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.02.001.F013图13热期望、冷期望百分数与室内温度的关系3结语（1）桂林高校冬季热环境改善需要解决温度普遍过低和相对湿度较大的问题。需要增加房间的新风量，以减少室内闷热感。（2）桂林高校冬季热环境较差，但学生对环境具有一定的适应能力，通过采取一些适应性行为调节自身的热舒适程度，选择开空调等取暖设备的受试者居多。（3）桂林高校教室非空调环境下，冬季中性温度为19.9 ℃，低于ASHRAE规定的冬季舒适温度(20.3~24.4 ℃)。教室室内环境期望温度为20.7 ℃，与中性温度接近，基本符合冬季舒适温度的下限。