謝曉歡 周含芝 茍中華 陳珊※

1 深圳大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院

2 格里芬大學(xué)工程與建筑環(huán)境學(xué)院

窗戶設(shè)計是建筑設(shè)計的重要策略，它既影響建筑物的能耗，又影響室內(nèi)空氣質(zhì)量與室內(nèi)熱舒適度。目前針對用戶行為的研究是建筑設(shè)計領(lǐng)域的熱點(diǎn)，各國學(xué)者們已投入大量精力提出各種理論和構(gòu)建模型研究人的行為。大部分研究模型顯示，窗戶的開關(guān)行為會受到各種因素的影響，包括物理環(huán)境因素（聲光熱、空氣質(zhì)量、風(fēng)速等）、設(shè)計因素（窗戶位置、朝向、尺寸、開啟方式等）、情境因素（季節(jié)、一日時間等）、個人習(xí)慣因素及生理因素（年齡、性別）等。經(jīng)過對相關(guān)文獻(xiàn)的整理和歸納發(fā)現(xiàn)，物理環(huán)境因素是最普遍的影響因素，對用戶的開關(guān)窗行為研究起主導(dǎo)作用，且室內(nèi)外溫度被認(rèn)為是物理環(huán)境因素的主要子因素[1-4]。

除此之外，非物理環(huán)境因素也被納入考慮，以構(gòu)建更為精準(zhǔn)的開關(guān)窗模型[2，5-8]。相比物理環(huán)境因素，針對設(shè)計因素對開關(guān)窗行為影響的研究相對較少，且多集中在窗戶朝向方面[4，9，10]。情境因素包括季節(jié)和一天中的時間，是最常見的非物理環(huán)境因素，對窗戶的開關(guān)行為有顯著的影響，且很多時候會與物理環(huán)境因素相互作用[6，11-17]。個人習(xí)慣因素反映了每個人的不同偏好，包括使用者在一天或不同季節(jié)內(nèi)的開窗時間、開窗時長等[4，11，15]。而生理因素是指不同人的性別、年齡、衣著對于開關(guān)窗行為產(chǎn)生的影響[12]。

由此可見，目前國內(nèi)外學(xué)術(shù)界對影響開關(guān)窗行為相關(guān)因素的研究已有了一系列的學(xué)術(shù)成果。然而，各國的開關(guān)窗行為研究成果差異性較大，影響因素的選取、同一影響因素的權(quán)重值差距極大，影響因素的準(zhǔn)確性會受到地區(qū)的氣候條件、建筑設(shè)計、地區(qū)的人文習(xí)慣等綜合因素的影響。而國內(nèi)對于開關(guān)窗戶行為的研究都集中在寒冷地區(qū)[2，5]及夏熱冬冷地區(qū)[1，18]，缺少在夏熱冬暖地區(qū)對使用者開關(guān)窗戶行為的測量及影響因素驗證。并且由于窗戶的設(shè)計因素不是影響開關(guān)窗行為的主要決定因素，這部分因素往往會被忽略。

然而在實際調(diào)研中，窗戶設(shè)計特征對使用者開關(guān)窗行為的發(fā)生有顯著的影響，特別是與使用便利性相關(guān)的因素。本研究旨在對此補(bǔ)缺，針對地區(qū)特殊性，研究具有顯著性作用的因素，選取夏熱冬暖地區(qū)——深圳的辦公室使用者，對開關(guān)窗影響因素進(jìn)行問卷調(diào)研，挖掘該地區(qū)使用者對物理環(huán)境及非物理環(huán)境因素影響開關(guān)窗行為的主觀評價情況，以促進(jìn)建筑窗戶設(shè)計策略的科學(xué)化和人性化。

1 研究方法

1.1 深圳氣候特征

深圳位于廣東省中南沿海地區(qū)，所處緯度較低，屬亞熱帶海洋性氣候。該氣候區(qū)在春秋兩季均有較好的開窗通風(fēng)條件，氣候溫和且風(fēng)速穩(wěn)定，適宜進(jìn)行開關(guān)窗行為的研究。同時深圳市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，建筑密度較高，辦公樓林立，可以為調(diào)研提供豐富的案例。

1.2 問卷設(shè)置

根據(jù)國內(nèi)外研究人員的研究結(jié)果，影響使用者開關(guān)窗行為的因素主要分為五類：物理環(huán)境因素、設(shè)計因素、情境因素、個人習(xí)慣因素和生理因素。因此，本問卷采用以上五類因素從使用者的主觀評價角度進(jìn)行調(diào)查。除此之外，使用者辦公室窗戶設(shè)計特征也被納入問卷調(diào)查范圍，包括房間面積（是否小于30m2）、窗戶位置（是否便于開啟）、窗戶類型（包括幕墻玻璃和傳統(tǒng)窗戶）以及窗戶的開啟方式等。同時，不同建筑辦公室的通風(fēng)方式也是影響使用者開關(guān)窗行為的重要因素，因此也納入問卷中，以便對使用者的開關(guān)窗行為進(jìn)行全面、主觀的評價。

2 問卷結(jié)果分析

2.1 調(diào)研背景

為了收集到最真實的使用者數(shù)據(jù)，本次調(diào)研選取有多棟寫字樓的深圳中央商務(wù)區(qū)發(fā)放問卷，主要包括南山區(qū)CBD和福田CBD，在2019年9月—12月進(jìn)行為期三個月的調(diào)查，收回有效問卷403份。調(diào)查內(nèi)容覆蓋深圳的各個區(qū)域，盡量避免評價場地過于集中，弱化城市局部小氣候差異對研究結(jié)果的影響，收集樣本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

選取調(diào)查的辦公樓投入使用時間超過半年，評價的主體是在各場所工作的辦公人員?？梢约僭O(shè)受訪者對其評價的空間比較熟悉、對環(huán)境有較全面的感受，并且性別比例相當(dāng)，以保證性別對開關(guān)窗行為的影響有充足的樣本。除了被調(diào)查者的性別、年齡和衣著習(xí)慣，辦公室窗戶的設(shè)計特征也在問卷調(diào)查中有所體現(xiàn)（圖2，3）。

2.2 數(shù)據(jù)分析

1 性別、年齡、衣著習(xí)慣占比

2 辦公室窗戶類型、窗戶朝向、窗戶開啟方式占比

3 辦公室窗戶位置、窗戶形狀、通風(fēng)方式占比

4 子因素均值比較

將問卷數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS中進(jìn)行分析，結(jié)果分為三部分——物理環(huán)境因素、設(shè)計因素和背景因素（包括個人習(xí)慣因素和情境因素）。首先分析三類因素的均值，將習(xí)慣開窗和不習(xí)慣開窗、長時間開窗和短時間開窗的使用者樣本分成兩個對照組進(jìn)行研究，前者是評估習(xí)慣的頻率，后者則是長度。在SPSS中用單因素方差分析來探究組間的差異，研究兩個對照組與受訪者開關(guān)窗戶行為之間的關(guān)系。再將個人因素（性別、年齡和衣著習(xí)慣）與物理環(huán)境因素進(jìn)行擬合，探究對開關(guān)窗行為的影響效果。最后從窗戶的設(shè)計特征入手，研究辦公室窗戶設(shè)計特征的不同使用者對物理環(huán)境因素和設(shè)計因素的選擇是否存有差異。

2.2.1 均值分析

將三類因素導(dǎo)入SPSS中進(jìn)行均值分析，得出物理環(huán)境因素均值3.90，設(shè)計因素均值3.34，個人習(xí)慣因素和情境因素均值3.30。由此可知，物理環(huán)境因素大幅領(lǐng)先于其他因素，而設(shè)計因素、個人習(xí)慣因素和情境因素非常接近，可以認(rèn)為沒有太大差異。

從子因素均值比較結(jié)果來看，與總體因素的比較趨勢無太大差異（圖4）。在物理環(huán)境因素的子因素中，有三個子因素都大于4，分別為4.14、4.28、4.40，而其他因素則沒有大于4的子因素。最小值方面，物理環(huán)境因素的最小值為3.49，設(shè)計因素、個人習(xí)慣因素和情境因素則為3.20與2.66，明顯小于物理環(huán)境因素。整體趨勢從左往右逐漸下降，體現(xiàn)了物理環(huán)境因素、設(shè)計因素、個人習(xí)慣因素和情境因素的重要程度逐漸減弱。本調(diào)研也證明了設(shè)計因素對使用者的開關(guān)窗戶行為有較大的影響，其中與便利性相關(guān)因素（如窗戶與位置的距離、窗戶的開啟方式）的均值都在3.26以上。另外個人習(xí)慣因素和情境因素也有一定影響，您到達(dá)辦公室就習(xí)慣打開窗戶、您離開辦公室就習(xí)慣關(guān)閉窗戶的均值都在3.5以上。

2.2.2 物理環(huán)境因素

物理環(huán)境因素中，均值最大的是噪音，其次是室外空氣質(zhì)量（PM2.5）和室內(nèi)空氣質(zhì)量（CO2），其余均小于4（表1）。而在收集開關(guān)窗行為數(shù)據(jù)的實際實驗中，噪音因素經(jīng)常被忽略，這或許是人的主觀評價與檢測設(shè)備結(jié)果之間的差距，值得后續(xù)繼續(xù)研究。在SPSS中進(jìn)行單因素方差分析，對照組1即習(xí)慣和不習(xí)慣開窗的樣本中，除了室內(nèi)空氣質(zhì)量和噪聲兩項因素，其余變量p值均小于0.05甚至有些小于0.01，說明其余物理環(huán)境因素的影響非常顯著。其中差異性最大的是日照時長、太陽輻射和室內(nèi)濕度，因為本問卷調(diào)查在深圳地區(qū)進(jìn)行，日照時長和太陽輻射反映出人們對于南方地區(qū)（尤其是夏季）遮陽的重視，并且在回南天室內(nèi)濕度也有影響，這個結(jié)果符合南方地區(qū)的氣候環(huán)境特征。在對照組2即長時間開窗和短時間開窗的樣本中，只有室內(nèi)溫度和太陽輻射的變量p值大于0.05且不具有顯著性，其余物理環(huán)境因素都很顯著，說明長時間開窗和短時間開窗的人對于其他因素更加敏感。分析個人特征（性別、年齡、衣著習(xí)慣）與物理環(huán)境因素的關(guān)系，可知性別對物理環(huán)境因素的影響顯著，大部分變量都低于0.05或者0.01。但是年齡對開窗行為習(xí)慣的影響不顯著，是因為同一個體，對同一物理環(huán)境因素的敏感度已經(jīng)達(dá)到一定程度不再變化。衣著習(xí)慣對物理環(huán)境因素的選擇同樣不顯著，因為采集樣本的地區(qū)主要集中在廣東深圳，樣本過于集中，生活習(xí)慣趨同，如果是四季溫差較大的地區(qū)也許能夠體現(xiàn)出此類差異。

2.2.3 設(shè)計因素

由表2可知，設(shè)計因素中通風(fēng)類型的均值最大（3.561），其次是窗戶朝向（3.529）和窗地比（3.347），窗戶開啟方式（3.256）和窗戶形狀（3.196）是最不明顯的變量。從建筑學(xué)角度分析，使用者對環(huán)境的適應(yīng)性弱化了對窗戶形狀和窗戶開啟方式的敏感度，因此這兩個因素對使用者的主觀評價影響不是很顯著。對設(shè)計因素進(jìn)行單因素方差分析，同樣根據(jù)頻率和時間長度分為兩個對照組，發(fā)現(xiàn)兩個組的顯著性都很明顯，說明對于開窗習(xí)慣不同的兩類使用者，辦公室環(huán)境情況和窗戶情況仍有顯著差異。例如，在對照組1和對照組2的設(shè)計因素中，所有子因素p都小于0.05甚至小于0.01，說明所有子因素對習(xí)慣開窗和不習(xí)慣開窗、長時間開窗和短時間開窗的使用者均具有顯著影響。分析個人因素（性別、年齡和衣著習(xí)慣）對設(shè)計因素的影響發(fā)現(xiàn)，個人因素對設(shè)計因素的影響均不顯著，推斷是因為設(shè)計因素較為客觀，不同性別和年齡的人對此認(rèn)知相似，而衣著習(xí)慣不同的人對于設(shè)計因素的改變也沒有顯著影響。

表1 物理環(huán)境因素分析結(jié)果

表2 設(shè)計因素分析結(jié)果

2.2.4 窗戶的設(shè)計特征

除物理環(huán)境因素和設(shè)計因素，受訪者辦公室的窗戶設(shè)計特征也是重要的影響因素，且這部分是本研究的創(chuàng)新點(diǎn)。結(jié)合當(dāng)前對開關(guān)窗行為的研究發(fā)現(xiàn)，窗戶的設(shè)計特征對使用者行為的影響研究較為欠缺，然而問卷結(jié)果顯示，除了物理環(huán)境因素和設(shè)計因素，不同辦公室的窗戶設(shè)計特征對使用者的行為也有顯著影響，尤其在便利性相關(guān)方面。因此在本調(diào)研中，收集受訪者辦公室的窗戶特征，并使用SPSS軟件對不同窗戶特征受訪者的影響因素進(jìn)行單因素方差分析，探索其原因，最終整理SPSS分析數(shù)據(jù)如表3。

將窗戶的設(shè)計特征與物理環(huán)境因素、設(shè)計因素的子因素進(jìn)行對比研究，根據(jù)SPSS分析結(jié)果得出，位置便于開窗的使用者對大部分的物理環(huán)境因素的選擇具有顯著差異，但目前缺乏針對這方面的研究支撐，只有陳偉煌和李司秀在研究長沙地區(qū)的辦公建筑時，將辦公座位到達(dá)窗戶的距離納入研究范圍[19]。由于與窗戶的互動更為便利，且由于室外環(huán)境對便于開窗使用者的影響更大，所以此類使用者對室外環(huán)境因素更為敏感。在設(shè)計因素方面，由于越來越多的人開始關(guān)注室內(nèi)外空氣環(huán)境，室內(nèi)外空氣質(zhì)量是辦公室人員所關(guān)心的因素且與窗戶的互動性更強(qiáng)，因此便于開窗使用者對自然通風(fēng)的要求會更大，辦公室通風(fēng)類型是便于開窗使用者較為重視的影響因素。

辦公室房間面積不同的使用者對物理環(huán)境因素和設(shè)計因素的選擇具有顯著差異。辦公室面積越小，室內(nèi)空氣質(zhì)量對使用者造成的影響越大，更能促進(jìn)他們打開窗戶通風(fēng)，以提升空氣環(huán)境質(zhì)量。設(shè)計因素中，房間面積小的使用者，會潛意識認(rèn)為對窗戶的控制性較強(qiáng)，而在小面積辦公室，位置與窗戶越近越容易發(fā)生與窗戶的互動行為，因此位置與窗戶的距離這項因素很顯著。

辦公室窗戶類型不同的使用者在太陽輻射和窗地比的選擇上具有差異。由于現(xiàn)代高層辦公樓大多使用玻璃幕墻，在欠缺有效遮陽設(shè)施的情況下，過量的自然光會干擾日常工作，特別是對使用電腦的工作者。因此幕墻窗戶的使用者對太陽輻射更為敏感，同理由于幕墻玻璃和傳統(tǒng)玻璃的窗戶面積大小不同，使用者對房間窗地比的選擇不同。

辦公室窗戶朝向不同的使用者，在室內(nèi)溫度的選擇上具有顯著差異。南向窗戶的使用者可以獲得良好的通風(fēng)和日照，不容易受到西曬的影響，且南向窗戶帶給他們的心理滿足更大，因此窗戶朝向影響人們的開關(guān)窗行為[4]。由于窗戶朝向好（南）的使用者能獲得更好的采光，更容易曬到太陽，所以更關(guān)注室內(nèi)溫度的影響，而朝向差的使用者基本無法曬到太陽，因此兩者對室內(nèi)溫度的選擇是不同的。

辦公室窗戶開啟方式不同的使用者對噪音的選擇具有顯著差異。開啟方式不同的窗戶隔絕噪音的能力不同，固定窗的氣密性能最好，因此隔絕噪音的能力最強(qiáng)；平開窗的密封性能、隔音性能、保溫性能和抗?jié)B性能都較好；單純的上懸窗由于可開啟的縫隙較小，具有良好的保溫隔音性能；推拉窗的密封性能較差，隔噪能力是最差的。

辦公室窗戶位置不同的使用者在風(fēng)速的選擇上具有差異。當(dāng)室外風(fēng)速較高時，不同的窗戶位置會影響辦公人員的工作狀態(tài)。比如，高窗和天窗的使用者對風(fēng)速的選擇不顯著，風(fēng)速大時高窗的使用者更愿意開窗，使室內(nèi)空氣流通。落地窗和普通窗的使用者，由于室外風(fēng)速對其造成的干擾較大，因此在風(fēng)速的評價上與高窗和天窗的使用者具有較大差異。

辦公室通風(fēng)方式不同的使用者對室內(nèi)外溫度的選擇具有顯著差異。室內(nèi)溫度是衡量人體熱舒適度的主要指標(biāo)，室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量對人們身體健康、生活質(zhì)量、工作效率都有顯著影響。根據(jù)本次問卷調(diào)查結(jié)果，55%的辦公室通風(fēng)方式為自然通風(fēng)，且在深圳地區(qū)夏熱冬暖氣候的背景下，開關(guān)窗行為是改善室內(nèi)熱舒適度最有效的行為，不僅可以改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，加速室內(nèi)空氣流動，促進(jìn)室內(nèi)空氣更新，同時也在一定程度上加快人體的對流和蒸發(fā)散熱，提供冷卻效果。因此，開窗行為能在一定程度上替代空調(diào)，降低建筑能耗。

表3 窗戶的設(shè)計特征對物理環(huán)境因素和設(shè)計因素的影響

3 結(jié)論

以往的窗戶設(shè)計大多憑建筑師的主觀判斷，有時忽略了人在環(huán)境中的真實感受和需求。本研究屬于實證性研究、方法論創(chuàng)新，以使用者的主觀感受為基礎(chǔ)，通過問卷調(diào)查收集使用者對建筑物各部分性能的評價。運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計分析，科學(xué)地檢驗建成環(huán)境能否充分滿足使用者的需求，旨在為建筑師提供建筑設(shè)計建議，豐富窗戶設(shè)計策略及導(dǎo)則。本研究通過對深圳地區(qū)辦公建筑工作人員的問卷調(diào)查、記錄及統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)：

（1）從問卷統(tǒng)計結(jié)果看，在使用者主觀評價的角度，物理環(huán)境因素在所有因素里對開關(guān)窗行為的影響最大。

（2）從主觀角度來說，噪音、室內(nèi)外空氣質(zhì)量是物理環(huán)境因素中最顯著的子因素，而最不顯著的子因素是太陽輻射和日照時長。

（3）習(xí)慣開窗與不習(xí)慣開窗使用者的物理環(huán)境因素在選擇上具有明顯差別，同樣，物理環(huán)境因素對于長時間開窗和短時間開窗使用者的影響也很顯著。

（4）在生理因素方面，性別對開窗習(xí)慣的影響是顯著的。

（5）設(shè)計因素中，通風(fēng)類型是最顯著的子因素，其次是窗戶朝向。

（6）設(shè)計因素對習(xí)慣開窗和不習(xí)慣開窗、長時間開窗和短時間開窗使用者的影響都很顯著。

（7）窗戶的設(shè)計特征中，位置與窗戶的距離和房間面積對大部分物理環(huán)境因素和設(shè)計因素的選擇具有顯著差異，說明便利性對使用者開關(guān)窗行為的影響顯著。窗戶類型、窗戶朝向、窗戶位置、窗戶開啟方式在某些物理環(huán)境因素和設(shè)計因素上具有差異。同時，通風(fēng)方式在室內(nèi)外溫度因素上有明顯差異，而室內(nèi)溫度是衡量人體熱舒適度的主要指標(biāo)。

（8）窗戶的設(shè)計特征會對使用人群的行為和主觀意愿造成影響，如本研究分析得出，窗戶便利性相關(guān)的設(shè)計特征可以提升人與窗戶的互動。在建筑設(shè)計時考慮窗戶的設(shè)計特征對人和環(huán)境互動的影響，增加人與環(huán)境互動的可能性，不僅能促進(jìn)窗戶的使用，還能幫助使用者養(yǎng)成低碳環(huán)保的生活習(xí)慣。

以上結(jié)論對深圳或相似夏熱冬暖氣候地區(qū)的辦公建筑開窗設(shè)計有一定的參考意義。辦公室與窗戶之間的互動關(guān)系是現(xiàn)階段的一個新興研究方向，窗戶是建筑內(nèi)外環(huán)境交流的主要界面，開關(guān)窗行為能有效改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，影響辦公人員的工作效率及身心健康，其設(shè)計應(yīng)該考慮使用者的個人主觀感受?，F(xiàn)狀的辦公建筑開窗設(shè)計，建筑師主要根據(jù)國家及地方的相關(guān)規(guī)范、條例及個人經(jīng)驗思考，使用者的感受只能通過建筑師的個人理解反映在設(shè)計上。建筑師的設(shè)計會受個人的思維方式、業(yè)主、規(guī)劃和建設(shè)主管部門、施工單位等各方的影響，從而忽視甚至曲解使用者真正的感受。因此，需要進(jìn)行專門的使用者評價研究，從使用者的角度了解辦公室窗戶設(shè)計特征給辦公環(huán)境帶來的影響。目前來看，對于影響因素的探究還在繼續(xù)，尤其在如今倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的背景下，從建筑設(shè)計的角度出發(fā)，積極采用被動設(shè)計策略，促進(jìn)人的主動節(jié)能環(huán)保行為，還有很長的路要走。