李念平 方雪苗 衛(wèi)兆欣 申小杭 伍志斌

摘 ? 要：為研究湘西農(nóng)村地區(qū)冬季住宅熱環(huán)境與老年人熱舒適，2018年1月對(duì)當(dāng)?shù)?0戶住宅與65歲以上老年人進(jìn)行測(cè)試與問卷調(diào)查.結(jié)果表明，冬季該地區(qū)住宅室內(nèi)溫度低，客廳、臥室與廁所的平均溫度分別為8.3 ℃、8.5 ℃與7.1 ℃;不同建筑類型中，吊腳樓、木結(jié)構(gòu)瓦房、磚墻建筑室內(nèi)平均溫度依次升高;室內(nèi)早晚平均溫度分別為7.5 ℃和8.5 ℃;分別有約70%與40%的老人有冷感覺，在廁所時(shí)產(chǎn)生冷感覺的老人比例最高.當(dāng)?shù)鼐用穸緹徇m應(yīng)行為主要為增加衣物和使用火桶取暖，老年人冬季服裝平均熱阻為1.60 clo，作為局部加熱裝置，火桶對(duì)室內(nèi)整體熱環(huán)境的改善效果不明顯，但對(duì)老年人熱舒適改善效果明顯.利用適應(yīng)性平均熱感覺指標(biāo)（APMV）模型計(jì)算得到該地區(qū)老年人冬季對(duì)熱環(huán)境的自適應(yīng)系數(shù)λ=-0.26，舒適區(qū)溫度范圍為16.7～27.1 ℃.

關(guān)鍵詞：老年人;熱環(huán)境;熱舒適;農(nóng)村住宅;熱適應(yīng)行為;APMV模型

中圖分類號(hào)：TU241.5? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： In order to study the thermal environment of residences and the thermal comfort sensation of the elderly in the rural area of western Hunan in winter，tests and questionnaire surveys were performed in 50 local residences among the elderly who are over 65 years old in January 2018. The results show that temperature in this area in winter is low：the average temperature in living rooms，bedrooms and bathrooms are 8.3 ℃， 8.5 ℃ and 7.1 ℃， respectively，and indoor temperature of stilted building， wooden structure house and brick building rises successively. The average temperature in morning and evening are 7.5 ℃ and 8.5 ℃ respectively，corresponding with 70% and 40% of the subjects having cold feelings when they are indoors，and the proportion of the subjects who feel cold in the bathroom is the highest. Residents' adaptive behaviours in winter include adding clothes and using warm barrels， and the average thermal resistance of winter clothing for the elderly is 1.60 clo. As area heating devices，warm bareels can not improve the overall indoor temperature significantly， but they can greatly improve the thermal comfort sensation of the elderly. Using the Adaptive Predicted Mean Vote（APMV） Model， the adaptive coefficient of the elderly in this area in winter is calculated to be -0.26， and the comfort temperature range is 16.7～27.1 ℃.

Key words： elder people;thermal environment;thermal comfort;rural residence;adaptive behaviour;APMV model

國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2017年末，中國(guó)65周歲及以上人口15 831萬(wàn)人，占總?cè)丝诘?1.4%[1]. 由于人口老齡化進(jìn)一步加快，且老年人長(zhǎng)期處于室內(nèi)，住宅熱環(huán)境成為影響老年人健康和舒適的一個(gè)重要因素.隨著年齡的增長(zhǎng)，老年人的新陳代謝率和免疫力下降，對(duì)熱環(huán)境的感知與對(duì)熱舒適的要求與年輕人也有明顯差異[2].因此有必要針對(duì)老年人住宅熱環(huán)境與熱舒適做進(jìn)一步的研究.

國(guó)內(nèi)已有部分學(xué)者對(duì)城市與農(nóng)村住宅冬季熱環(huán)境進(jìn)行研究[3-8]，但針對(duì)老年人住宅熱環(huán)境的研究還很少.馬婷等[9]從熱生理學(xué)的角度探討了中國(guó)老年人的熱舒適，并建立了中國(guó)老年人熱調(diào)節(jié)模型;李暢等[10]通過(guò)上海地區(qū)冬季空間轉(zhuǎn)換溫度突變實(shí)驗(yàn)，對(duì)比了老年人和年輕人熱感覺的差異;郭飛等[11]對(duì)比了大連市老年人與非老年人熱中性溫度與冬季可接受溫度范圍的差異，并提出了老年人熱適應(yīng)模型;Jiao等[12]對(duì)上海養(yǎng)老院冬季熱環(huán)境以及老人的熱舒適進(jìn)行研究，指出了老年人冬季與夏季對(duì)熱環(huán)境要求的差異，并分析了不同的行為調(diào)節(jié)方式對(duì)熱舒適的影響;Fan等[13]對(duì)北京地區(qū)城市與農(nóng)村住宅冬季熱環(huán)境與老年人熱舒適進(jìn)行研究，得到城鄉(xiāng)之間住宅熱環(huán)境及老年人冬季熱舒適的差異. 目前國(guó)內(nèi)針對(duì)老年人熱舒適的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與對(duì)養(yǎng)老院場(chǎng)所熱環(huán)境的研究，對(duì)老年人住宅熱環(huán)境與室內(nèi)熱舒適實(shí)測(cè)研究較少.本研究調(diào)查了湘西少數(shù)民族苗族山區(qū)住宅熱環(huán)境與該地區(qū)老年人冬季熱舒適，建立了夏熱冬冷地區(qū)老年人冬季熱適應(yīng)模型，為老年人住宅熱環(huán)境與熱舒適的研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與方法參考，為提高該地區(qū)冬季住宅熱環(huán)境與老年人熱舒適提供了必要的理論依據(jù).

1 ? 調(diào)查方法與調(diào)查對(duì)象

1.1 ? 調(diào)查方法

調(diào)查方法包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和問卷調(diào)查兩個(gè)方面. 在測(cè)試住宅的客廳、臥室及廁所距地面約1 m左右，避開陽(yáng)光直射和水源的位置安裝溫濕度記錄儀TR-76Ui T&D Corp，該儀器測(cè)量的有效溫度范圍為0～55 ℃，有效濕度范圍是10%～95%RH，測(cè)量精度分別為±0.5 ℃、±5%RH，儀器每間隔5 min采集記錄1次房間溫濕度數(shù)據(jù)，總測(cè)試時(shí)間為1周.

調(diào)查問卷的主要內(nèi)容包括：1）老年人基本生理信息（性別，年齡，身高，體重）;2）住宅基本信息（建筑類型，修建日期，圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料，客廳日照情況及門窗類型等）;3）老年人熱感覺;4）老年人冬季衣著熱阻;5）采暖裝置使用情況等.

1.2 ? 調(diào)查對(duì)象

本次調(diào)查的對(duì)象為湘西某農(nóng)村地區(qū)50戶住宅與65歲以上的老年人，最終共回收有效問卷92份，調(diào)查對(duì)象的男女比例為2 ∶ 1，受試者年齡，身高，體重分布如表1所示.

調(diào)查地點(diǎn)為湘西城步苗族自治縣某農(nóng)村，該地區(qū)農(nóng)宅均為自然通風(fēng)條件下的獨(dú)立式建筑.其中93.5%的住宅為2層或2層以上建筑，6.5%的住宅為平房;78.3%的住宅修建時(shí)間已超過(guò)10 年，其中58.6%的住宅修建時(shí)間已超過(guò)20 年;由于調(diào)查地點(diǎn)為苗族聚居地，55%的住宅為木質(zhì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的吊腳樓與木結(jié)構(gòu)瓦房，剩余住宅均為磚墻建筑，所有住宅均未使用保溫材料;87.0%的住宅使用單層玻璃，13.0%的住宅窗戶為木格子窗格，無(wú)玻璃且無(wú)法控制開關(guān);95.7%的住宅客廳冬季日照情況良好，但80.4%的老人感覺到客廳存在門窗漏風(fēng)情況.

我們選取5戶住宅對(duì)其熱環(huán)境與老年人熱感覺進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，其中，1號(hào)和2號(hào)住宅為典型苗寨吊腳樓，共3層，1層蓄養(yǎng)家禽家畜或堆放雜物，2層為居住層，3層為存儲(chǔ)間;3號(hào)和4號(hào)住宅為木結(jié)構(gòu)瓦房建筑，共2層，1層為居住層，2層為存儲(chǔ)間;5號(hào)住宅為現(xiàn)代磚墻建筑，共2層，1層為主要居住層.各測(cè)試住宅外觀圖如圖1所示.

2 ? 結(jié)果與討論

2.1 ? 室內(nèi)溫度分布

2.1.1 ? 不同房間早晚溫度分布

住宅不同房間早晚溫度分布如圖2所示. 客廳、 臥室與廁所早晨的平均溫度分別為7.8 ℃、8.0 ℃與6.7 ℃，晚上平均溫度分別為8.7 ℃、9.0 ℃與7.5 ℃，可以看出，早晨溫度比晚上溫度低約1 ℃，且?guī)鶞囟缺瓤蛷d與臥室低1.1～1.5 ℃.室內(nèi)溫度隨室外氣候變化波動(dòng)明顯，這是由于當(dāng)?shù)卮蟛糠肿≌瑖o(hù)結(jié)構(gòu)為木材且由于修建年限已久，所有住宅均未采用保溫材料，維護(hù)結(jié)構(gòu)熱惰性與保溫性能較差，加上當(dāng)?shù)鼐用裢ǔＳ谐ㄩ_客廳大門的習(xí)慣，因此室外氣象參數(shù)是影響室內(nèi)熱環(huán)境的主要因素之一.客廳和臥室是居民在室內(nèi)的主要活動(dòng)范圍，也是居民使用采暖設(shè)備的主要場(chǎng)所，因此平均溫度比廁所高.總體而言，該地區(qū)冬季室內(nèi)平均溫度低于10 ℃.已有研究表明，低于15 ℃的環(huán)境會(huì)增加老年人身體循環(huán)系統(tǒng)壓力，對(duì)健康造成不利影響[12].因此，在設(shè)計(jì)該地區(qū)住宅時(shí)，應(yīng)注意使用合適的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料，保證門窗的密閉性，以改善該地區(qū)冬季室內(nèi)熱環(huán)境.

2.1.2 ? 不同類型建筑室內(nèi)溫度分布

連續(xù)監(jiān)測(cè)的5戶住宅客廳一周內(nèi)溫度分布如圖3所示.

1號(hào)與2號(hào)吊腳樓平均溫度分別為8.2 ℃與8.3 ℃，3號(hào)和4號(hào)木結(jié)構(gòu)瓦房平均溫度分別為10.1 ℃與9.6 ℃，5號(hào)磚墻建筑平均溫度為10.9 ℃.木結(jié)構(gòu)建筑（1～4號(hào)）室內(nèi)溫度比磚墻建筑（5號(hào)）溫度低;且由于吊腳樓通風(fēng)作用強(qiáng)，其溫度低于圍護(hù)結(jié)構(gòu)同為木結(jié)構(gòu)的瓦房建筑. 此外，由不同建筑室內(nèi)溫度的波動(dòng)范圍可以看出，木結(jié)構(gòu)建筑室內(nèi)溫度波動(dòng)范圍明顯大于磚墻建筑，這與木結(jié)構(gòu)建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)熱惰性與保溫性能差有關(guān).總體而言，建筑室內(nèi)平均溫度均低于11 ℃，該地區(qū)冬季室內(nèi)熱環(huán)境較差.

2.2 ? 熱感覺

采用ASHRAE55-2013通用的7級(jí)投票標(biāo)準(zhǔn)（+3熱，+2暖，+1 稍暖，0中性，-1稍涼，-2 涼，-3冷）對(duì)該地區(qū)老年人熱感覺進(jìn)行問卷調(diào)查[14]，得到受試者早晚在不同房間的熱感覺投票頻率分布如圖4所示. 由于早晨室內(nèi)溫度較低且老人服裝熱阻和活動(dòng)量都較小，大部分受試者有冷感覺，晚餐前后到睡覺前老人開始使用取暖裝置，室內(nèi)平均溫度有所升高，有冷感覺的人數(shù)比例顯著降低. 在廁所時(shí)老人最容易產(chǎn)生冷感覺，這與廁所平均溫度低、無(wú)采暖設(shè)備且進(jìn)入廁所時(shí)受試者衣著較少有關(guān). 此外，由于廁所與客廳存在明顯溫差，從客廳進(jìn)入廁所時(shí)，76.1%的老人感覺冷，因此，改善該地區(qū)冬季室內(nèi)熱環(huán)境、提高老年人熱舒適，除了提高室內(nèi)總體平均溫度外，減小各房間之間的溫差也是一個(gè)重要方面.

2.3 ? 熱適應(yīng)行為

2.3.1 ? 增加衣物

由于該地區(qū)冬季室內(nèi)溫度較低，且居民白天常需外出勞作，為抵御寒冷，通常著較厚的服裝.冬季老年人上身一般穿秋衣、毛衣和棉襖，下身穿秋褲及棉褲.參與調(diào)查的老年人服裝熱阻分布如表2所示，男性平均服裝熱阻為1.56 clo，女性平均服裝熱阻為1.64 clo，其中1 clo = 0.155 m2·K/W[14]. 可以看出，為適應(yīng)該地區(qū)冬季的寒冷環(huán)境，老年人冬季服裝熱阻值普遍很大.

2.3.2 ? 使用采暖設(shè)備

11月下旬到3月下旬為該地區(qū)使用采暖裝置的高峰期，這與北方供暖期（11月15日到3月15日）基本相同.當(dāng)?shù)鼐用袷褂玫闹饕膳b置是火桶，其外觀圖如圖5所示. 火桶前部有一個(gè)大開口，用于放入炭盆以及添加木炭，頂部設(shè)幾個(gè)小開口，對(duì)使用者下半身進(jìn)行加熱，由于火桶取暖效果較好，輕巧便攜且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，因此得到廣泛應(yīng)用.據(jù)調(diào)查，89.3%的老人習(xí)慣在客廳使用火桶采暖，使用時(shí)間一般為晚餐前后;在臥室時(shí)分別有45.6%、28.3%的居民習(xí)慣使用火桶與電熱毯進(jìn)行采暖，采暖時(shí)間一般為睡覺時(shí);93.5%的住宅廁所無(wú)采暖裝置.

作為一種局部加熱裝置，火桶對(duì)房間整體的加熱效果不明顯，使用了火桶的客廳、臥室溫度僅比未使用取暖裝置的廁所溫度高1.1～1.5 ℃. 但使用火桶后，有冷感覺的老人人數(shù)比例約下降了30%，火桶對(duì)老年人熱舒適的改善效果較好.

2.4 ? 舒適區(qū)溫度

由圖6可知，老人實(shí)際熱感覺投票值（MTS）高于PMV模型預(yù)測(cè)得到的熱感覺投票值，即老人實(shí)際冷感覺弱于PMV模型預(yù)測(cè)值.與PMV模型相比，APMV模型預(yù)測(cè)值更接近實(shí)際熱感覺投票值（MTS）.這是因?yàn)槔先艘呀?jīng)在當(dāng)?shù)厣盍藥资辏?xí)慣了當(dāng)?shù)囟鞠鄬?duì)惡劣的熱環(huán)境，因此心理上對(duì)熱環(huán)境的期望值較低，且冬季老人服裝熱阻很大，并經(jīng)常使用火桶取暖，這些對(duì)非穩(wěn)態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性行為使得APMV模型可以更加準(zhǔn)確預(yù)測(cè)老人熱感覺.該地區(qū)老年人冬季自適應(yīng)系數(shù)λ = -0.26，其絕對(duì)值小于《民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》[16]提出的夏熱冬冷地區(qū)居住建筑偏冷環(huán)境下的自適應(yīng)系數(shù)λ = -0.49的絕對(duì)值，與標(biāo)準(zhǔn)條件相比，該地區(qū)老年人對(duì)冷環(huán)境的適應(yīng)性較差.這主要與老年人生理機(jī)能下降以及當(dāng)?shù)匦袨檎{(diào)節(jié)方式有限有關(guān).

MTS、PMV與APMV值隨室內(nèi)空氣溫度變化的斜率反映了老人對(duì)溫度變化的敏感度，由圖6中MTS線性擬合結(jié)果可以看出，冬季該地區(qū)老人對(duì)室內(nèi)溫度變化很敏感，因此在設(shè)計(jì)該地區(qū)老年人住宅熱環(huán)境時(shí)，應(yīng)注意保證室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性，減少因非穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境引起的熱不舒適.由于APMV模型可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)當(dāng)?shù)乩先硕緦?shí)際熱感覺投票值，可根據(jù)此模型計(jì)算得到冬季湘西農(nóng)村地區(qū)住宅舒適區(qū)溫度范圍為16.7～27.1 ℃.

3 ? 結(jié) ? 論

1）湘西農(nóng)村地區(qū)住宅冬季室內(nèi)平均溫度低于10 ℃且隨室外氣候變化波動(dòng)明顯，住宅不同房間溫差明顯，且吊腳樓、木結(jié)構(gòu)瓦房、磚墻建筑的室內(nèi)平均溫度依次增加.

2）住宅內(nèi)早晚有冷感覺的老人比例分別為70%與40%，在廁所時(shí)有冷感覺的老人比例最高，且由于廁所與客廳存在溫差，76.1%的老人在從客廳進(jìn)入廁所時(shí)有冷感覺.為改善該地區(qū)冬季室內(nèi)熱環(huán)境，提高老年人熱舒適，除了提高室內(nèi)總體平均溫度外，減小不同房間之間的溫差也是一個(gè)重要方面.

3）當(dāng)?shù)鼐用穸緹徇m應(yīng)行為主要為增加衣物以及使用火桶采暖，老年人冬季服裝平均熱阻為1.60 clo，火桶對(duì)室內(nèi)整體熱環(huán)境的改善作用不大，但對(duì)老年人熱感覺有明顯的改善效果.

4）結(jié)合湘西農(nóng)村地區(qū)氣候條件以及當(dāng)?shù)乩夏耆松頎顩r與熱適應(yīng)行為，利用APMV模型對(duì)當(dāng)?shù)鼐用駸岣杏X進(jìn)行模擬，得到該地區(qū)冬季老人自適應(yīng)系數(shù)λ=-0.26，住宅舒適區(qū)溫度范圍為16.7～27.1 ℃.

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