西安建筑科技大學(xué) 林宇凡 孫 歌西北工業(yè)大學(xué) 鄭武幸西安建筑科技大學(xué) 李曉偉 楊秋俠 李 婷

0 引言

隨著城市發(fā)展的日新月異，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高，以及綠色和可持續(xù)發(fā)展理念的普及，不論在室內(nèi)、外或在特殊環(huán)境下(例如公共交通工具)，都希望處于舒適的熱環(huán)境中。

ASHRAE認(rèn)為，人體熱舒適是“人體對(duì)周?chē)鸁岘h(huán)境感覺(jué)滿意的意識(shí)與狀態(tài)”[1]。目前，獲得舒適的熱環(huán)境有2個(gè)途徑：一個(gè)是以人體換熱平衡為基礎(chǔ)，基于人工氣候?qū)嶒?yàn)結(jié)果的PMV模型[2]，它為人類(lèi)社會(huì)創(chuàng)造舒適人工環(huán)境提供了科學(xué)依據(jù)；另一個(gè)是基于地域氣候的熱適應(yīng)模型[3-5]，考慮人的行為調(diào)節(jié)、生理習(xí)服、心理調(diào)節(jié)因素[6-7]。熱舒適模型和理論已發(fā)展較為成熟，世界各個(gè)地區(qū)也相繼開(kāi)展了室內(nèi)外環(huán)境的熱舒適研究，并且開(kāi)始關(guān)注特殊環(huán)境(例如地鐵交通)的熱舒適問(wèn)題。目前關(guān)注點(diǎn)主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。一是調(diào)研地鐵交通工具內(nèi)熱環(huán)境，通過(guò)對(duì)昆明、青島、上海等地鐵車(chē)廂熱環(huán)境參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)合主觀問(wèn)卷得到乘客的實(shí)際熱感受評(píng)價(jià)情況，發(fā)現(xiàn)乘客熱中性溫度與可接受溫度范圍[8-11]；杜賽賽等人針對(duì)北京平峰時(shí)段某2個(gè)地鐵站及其往來(lái)車(chē)輛的熱環(huán)境情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，獲得寒冷地區(qū)夏季地鐵熱環(huán)境的特點(diǎn)[12]。二是調(diào)研地鐵站廳層工作區(qū)的風(fēng)速和氣溫的耦合作用，發(fā)現(xiàn)其熱環(huán)境的特性[13]。三是提出一些設(shè)計(jì)策略：管宏宇等人發(fā)現(xiàn)昆明地鐵車(chē)廂溫度低于熱中性溫度，為溫和地區(qū)地鐵車(chē)廂熱環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)的確定提供了參考[8-9]；谷雅秀等人通過(guò)研究分析了長(zhǎng)春地鐵車(chē)站及車(chē)廂的熱環(huán)境和熱舒適狀況，為地鐵環(huán)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了參考[14]；朱培根等人結(jié)合南京地鐵現(xiàn)有的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，提出了車(chē)站溫度動(dòng)態(tài)控制模型[15]。

相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)公共交通工具熱舒適研究提供了有意義的探索，但仍有一些問(wèn)題尚待揭示：1) 中國(guó)幅員遼闊，不同地域的氣候條件差異較大，出行者的長(zhǎng)期熱經(jīng)歷背景不同，因此，需要發(fā)現(xiàn)關(guān)中寒冷地區(qū)城市出行者的熱舒適中性溫度、偏好區(qū)域、可接受閾值區(qū)及熱適應(yīng)特性；2) 已有文獻(xiàn)未考慮出行者的短期熱暴露(即出行者進(jìn)入車(chē)廂前的短期熱經(jīng)歷)，以及未考慮出行起終點(diǎn)不同，會(huì)導(dǎo)致出行者在車(chē)廂內(nèi)的熱適應(yīng)性差異。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文選取氣候四季分明的寒冷氣候區(qū)代表城市——西安，以其地鐵熱環(huán)境為關(guān)注點(diǎn)，開(kāi)展春季熱舒適現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。研究目的是：在考慮出行者長(zhǎng)期熱經(jīng)歷、短期熱暴露及出行起終點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及調(diào)研發(fā)現(xiàn)出行者主觀感受特點(diǎn)；同時(shí)揭示出行者對(duì)地鐵車(chē)廂熱環(huán)境的適應(yīng)特性。此項(xiàng)工作有助于對(duì)寒冷地區(qū)地鐵車(chē)廂熱環(huán)境較全面的了解，同時(shí)為地鐵熱環(huán)境設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)提供參考，致力于營(yíng)造健康、舒適、節(jié)能的地鐵車(chē)廂熱環(huán)境。

1 材料與方法

1.1 氣候與調(diào)研地點(diǎn)

本次調(diào)研地點(diǎn)為西安市地鐵4號(hào)線。西安市屬于寒冷地區(qū)，氣候?yàn)榕瘻貛О霛駶?rùn)大陸性季風(fēng)氣候，冷暖干濕，四季分明，夏季炎熱多雨，冬季寒冷多霧，而春季溫暖、干燥、多風(fēng)、氣候多變。西安春季為每年的3—5月，平均氣溫為14.8 ℃，平均相對(duì)濕度約為66.1%，平均風(fēng)速為0.7～2.6 m/s。

1.2 調(diào)研內(nèi)容

1.2.1出行者遴選

地鐵出行者涉及各類(lèi)人群，包括青年人、老年人、男性、女性等，如果不對(duì)出行人群分類(lèi)，可能會(huì)給后續(xù)數(shù)據(jù)分析帶來(lái)誤差，因此，本文選取出行者中的青年健康群體，遴選長(zhǎng)期生活在西安市的在校大學(xué)生作為受試者。此外，出行者遴選還考慮了2個(gè)前提條件：1) 出行者應(yīng)有相似的長(zhǎng)期熱經(jīng)歷背景，因此要求出行者至少在西安生活了3 a；2) 出行者應(yīng)有相同的短期熱經(jīng)歷背景和相同的出行起終點(diǎn)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)已有文獻(xiàn)梳理，發(fā)現(xiàn)未考慮出行者的短期熱暴露(即出行者進(jìn)入車(chē)廂前的短期熱經(jīng)歷)和出行起終點(diǎn)不同，可能會(huì)給后續(xù)數(shù)據(jù)分析帶來(lái)誤差。此外，要求出行者身體健康，無(wú)心血管系統(tǒng)疾患，調(diào)研之前應(yīng)保證正常飲食和充足的睡眠，避免飲酒、喝咖啡、服藥等。避免劇烈運(yùn)動(dòng)和情緒波動(dòng)，以確保調(diào)研當(dāng)天身體狀況和精神狀態(tài)均良好。調(diào)研前，對(duì)出行者進(jìn)行動(dòng)員，內(nèi)容包括閱讀調(diào)研說(shuō)明書(shū)和主觀問(wèn)卷調(diào)查。

1.2.2熱環(huán)境參數(shù)測(cè)試

地鐵車(chē)廂內(nèi)熱環(huán)境參數(shù)(空氣溫度、空氣濕度、黑球溫度、風(fēng)速)的測(cè)試方法參照ISO 7726:1998標(biāo)準(zhǔn)[16]，在進(jìn)行測(cè)試之前，對(duì)測(cè)試儀器進(jìn)行了調(diào)試和校核。熱環(huán)境參數(shù)測(cè)試儀器見(jiàn)表1。

表1 環(huán)境參數(shù)測(cè)試儀器

1.2.3主觀調(diào)查問(wèn)卷

本次調(diào)研的問(wèn)卷設(shè)計(jì)包括2個(gè)部分。第1部分統(tǒng)計(jì)出行者的基本信息，如年齡、性別、身高、體重、服裝熱阻、活動(dòng)量、出行時(shí)長(zhǎng)。第2部分調(diào)研出行者的主觀感受，包括：熱感覺(jué)，采用ASHRAE[17]的7度標(biāo)尺(-3冷、-2涼、-1稍涼、0中性、1稍暖、2暖、3熱)；熱舒適，7度標(biāo)尺(-3非常不舒適、-2不舒適、-1稍不舒適、0中性、1比較舒適、2舒適、3非常舒適)；濕度感，7度標(biāo)尺(-3很潮濕、-2潮濕、-1有點(diǎn)潮、0適中、1有點(diǎn)干燥、2干燥、3非常干燥)；氣流感，7度標(biāo)尺(-3氣流感很強(qiáng)、-2有氣流感、-1有微風(fēng)感、0適中、1有點(diǎn)悶、2悶、3很悶)；熱可接受度，4度標(biāo)尺(1完全接受、0.01剛剛接受、-0.01剛剛不接受、-1完全不接受)；車(chē)廂內(nèi)空氣溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速的期望投票則采用3度標(biāo)尺(1增大(升高)、0不變、-1減小(降低))。

1.3 調(diào)研流程

本次調(diào)研路線為地鐵4號(hào)線，調(diào)研季節(jié)為春季的4月，歷時(shí)19 d?？紤]出行者的短期熱暴露因素和出行起終點(diǎn)因素，要求出行者從學(xué)校出發(fā)，徒步到達(dá)地鐵車(chē)站，起終點(diǎn)均為建筑科技大學(xué)·李家村站和老火車(chē)站，克服了出行者的短期熱暴露差異和起終點(diǎn)不同帶來(lái)的誤差。

具體流程為：1) 出行者應(yīng)進(jìn)行調(diào)研準(zhǔn)備，包括攜帶便攜式測(cè)量?jī)x器和主觀問(wèn)卷；2) 從宿舍出發(fā)徒步到達(dá)地鐵車(chē)站(建筑科技大學(xué)·李家村站)入口處，測(cè)量室外環(huán)境參數(shù)1次，同時(shí)填寫(xiě)主觀問(wèn)卷1次；3) 進(jìn)入地鐵車(chē)廂，測(cè)量車(chē)廂環(huán)境參數(shù)1次，同時(shí)填寫(xiě)主觀問(wèn)卷1次；4) 每5 min測(cè)量車(chē)廂環(huán)境參數(shù)1次，同時(shí)填寫(xiě)主觀問(wèn)卷1次，共計(jì)4次，歷時(shí)大概20 min；5) 確認(rèn)問(wèn)卷填寫(xiě)完整后，攜帶儀器乘坐地鐵原路返回至學(xué)校，調(diào)研結(jié)束。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

為研究出行者主觀感受與環(huán)境溫度之間的關(guān)系，采用溫度頻率法(Bin法)，將操作溫度以1 ℃為間隔進(jìn)行分組，得出主觀感受投票的平均值。操作溫度是根據(jù)人體與環(huán)境的干熱交換公式推導(dǎo)出的溫度參數(shù)，本文根據(jù)GB/T 50785—2012《民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》[18]的規(guī)定來(lái)計(jì)算：

top=Ata+(1-A)tr

(1)

式中top為操作溫度，℃；A為系數(shù)，根據(jù)空氣流速取值；ta為空氣溫度，℃；tr為平均輻射溫度，℃，可由黑球溫度tg、ta和風(fēng)速v根據(jù)式(2)計(jì)算得出：

tr=tg+2.4v0.5(tg-ta)

(2)

2 調(diào)研結(jié)果

2.1 熱環(huán)境參數(shù)測(cè)試結(jié)果

本文主要研究車(chē)廂內(nèi)熱環(huán)境對(duì)出行者適應(yīng)性熱舒適的影響，暫不涉及室外環(huán)境參數(shù)。地鐵車(chē)廂內(nèi)的環(huán)境參數(shù)包括空氣溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、黑球溫度，對(duì)測(cè)試參數(shù)的最小值、最大值、平均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行了描述性統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表2，各參數(shù)頻率分布見(jiàn)圖1。

表2 熱環(huán)境參數(shù)

從圖1可知：春季地鐵車(chē)廂內(nèi)空氣溫度主要集中在22～26 ℃，占比為80.5%；而相對(duì)濕度則主要集中在30%～60%，占比超過(guò)95%；黑球溫度在各溫度段分布比較均勻；車(chē)廂內(nèi)風(fēng)速主要集中在0～0.4 m/s，占比接近80%，說(shuō)明風(fēng)速相對(duì)較小。

圖1 地鐵車(chē)廂內(nèi)環(huán)境參數(shù)頻率分布

2.2 出行者主觀感受分析

2.2.1基本資料統(tǒng)計(jì)

地鐵車(chē)廂內(nèi)主觀問(wèn)卷調(diào)查共回收有效問(wèn)卷215份，出行者數(shù)量為44人，且長(zhǎng)期生活在西安，年齡均在20～29歲之間，性別比例為男∶女=30∶14，同時(shí)出行者的身高、體重及服裝熱阻等信息見(jiàn)表3。

表3 出行者基本資料

2.2.2主觀感受

主觀感受指的是出行者對(duì)周?chē)鸁岘h(huán)境的主觀反應(yīng)，本文從以下2個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：一是包括熱感覺(jué)、濕感覺(jué)等；二是對(duì)車(chē)廂環(huán)境參數(shù)的心理期望。

圖2顯示了主觀感受投票、環(huán)境期望投票及熱可接受度投票。從圖2a可看出：春季車(chē)廂內(nèi)，熱感覺(jué)投票為中性(0)和稍暖(1)的占比較大，分別為44.2%和32.1%；濕感覺(jué)投票為適中(0)和有點(diǎn)干燥(1)的占比較大，分別為47.4%和33.0%；在氣流感方面，認(rèn)為有微風(fēng)感(-1)、適中(0)和有點(diǎn)悶(1)3種的出行者占比較大，超過(guò)了80%，其中認(rèn)為有點(diǎn)悶(1)的出行者稍多，占35.3%；有超過(guò)一半的出行者熱舒適投票為適中(0)，即比較認(rèn)可車(chē)廂內(nèi)的舒適度；同時(shí)，在4種主觀感受的投票中，極端感受的投票相當(dāng)少，說(shuō)明當(dāng)前熱環(huán)境尚在出行者的容忍范圍內(nèi)。

圖2 主觀感受投票、環(huán)境期望投票及熱可接受度投票

從圖2b可看出：53.5%的出行者認(rèn)為車(chē)廂空氣溫度適中(0)，而期望溫度降低(-1)和升高(1)的占比分別為37.7%和8.8%，說(shuō)明如要改變當(dāng)前溫度，出行者更希望溫度降低；52.1%的出行者滿意當(dāng)前的相對(duì)濕度，但42.8%的出行者期望相對(duì)濕度增大；43.3%出行者認(rèn)為風(fēng)速比較合適，但還有51.6%的出行者期望風(fēng)速增大。

從圖2c可看出，出行者對(duì)車(chē)廂的熱可接受度較好，選擇剛剛可接受(0.01)和完全可接受(1)的分別占58.1%和29.8%，只有1.4%的出行者完全不能接受車(chē)廂的熱環(huán)境，表明出行者對(duì)當(dāng)前車(chē)廂熱環(huán)境比較滿意。

3 適應(yīng)性分析

3.1 熱感覺(jué)

為探究平均熱感覺(jué)投票MTS與操作溫度top之間的關(guān)系，采用Bin法對(duì)兩者進(jìn)行擬合分析，擬合結(jié)果如式(3)所示：

MTS=0.14top-2.65 (R2=0.823)

(3)

圖3顯示了車(chē)廂平均熱感覺(jué)投票與操作溫度的關(guān)系。由圖3可知：熱感覺(jué)與車(chē)廂內(nèi)操作溫度成正比；熱感覺(jué)每變化1個(gè)標(biāo)度值，操作溫度的改變量為7.1 ℃，由此說(shuō)明出行者對(duì)溫度的敏感度較差；令MTS=0，得操作溫度為18.9 ℃(稱(chēng)為熱中性溫度，即理論上人體感覺(jué)最適中的環(huán)境溫度)；從整體來(lái)看，出行者普遍認(rèn)為地鐵車(chē)廂內(nèi)偏暖，因此比較期待較涼爽的環(huán)境。

圖3 車(chē)廂平均熱感覺(jué)投票與操作溫度的關(guān)系

3.2 濕感覺(jué)

車(chē)廂內(nèi)相對(duì)濕度主要集中在30%～60%，為更具體分析相對(duì)濕度與濕感覺(jué)之間的關(guān)系，將相對(duì)濕度以5%為間隔進(jìn)行分組，得出平均濕感覺(jué)投票值，對(duì)其進(jìn)行擬合分析，擬合結(jié)果如下：

MHS=-0.02φ+1.34 (R2=0.388)

(4)

式中MHS為平均濕感覺(jué)投票值；φ為相對(duì)濕度。

圖4顯示了平均濕感覺(jué)投票與相對(duì)濕度的關(guān)系。由圖4可知：濕感覺(jué)與車(chē)廂內(nèi)相對(duì)濕度成反比；擬合方程斜率為-0.02，即相對(duì)濕度每改變1%，濕感覺(jué)標(biāo)度值改變0.02；當(dāng)濕感覺(jué)投票為0時(shí)，車(chē)廂內(nèi)相對(duì)濕度為67.0%(即為中性相對(duì)濕度)，出行者在該車(chē)廂環(huán)境下感覺(jué)比較舒適。

圖4 平均濕感覺(jué)投票與相對(duì)濕度的關(guān)系

3.3 氣流感

為分析車(chē)廂內(nèi)風(fēng)速與氣流感的關(guān)系，將風(fēng)速以0.1 m/s分組，計(jì)算每組內(nèi)氣流感投票的平均值，對(duì)風(fēng)速與平均氣流感投票值進(jìn)行擬合回歸分析，擬合結(jié)果如下：

MAMS=-1.12v+0.74 (R2=0.514)

(5)

式中MAMS為平均氣流感投票值；v為風(fēng)速，m/s。

圖5顯示了平均氣流感投票與風(fēng)速的關(guān)系。由圖5可知：氣流感與車(chē)廂內(nèi)風(fēng)速成反比；氣流感每變化1個(gè)標(biāo)度值，風(fēng)速的改變量為0.89 m/s；令MAMS=0，可得風(fēng)速為0.66 m/s(即為中性風(fēng)速)，此時(shí)出行者的氣流感最為舒適；從整體分布來(lái)看，風(fēng)速主要集中在0.40 m/s內(nèi)，出行者大多數(shù)感覺(jué)比較悶，期望較大的風(fēng)速。

圖5 平均氣流感投票與風(fēng)速的關(guān)系

3.4 熱可接受度

為研究出行者對(duì)所處熱環(huán)境的可接受溫度范圍，將車(chē)廂內(nèi)的操作溫度以1 ℃進(jìn)行分組，統(tǒng)計(jì)每組內(nèi)的熱可接受度PS(包括剛剛可接受和完全可接受，即滿意百分比)，采用二次回歸進(jìn)行分析，最后求得90%的可接受溫度范圍，擬合結(jié)果為

(6)

圖6顯示了熱可接受度與操作溫度的關(guān)系。由圖6可知：隨著操作溫度的升高，出行者的熱可接受度先上升后下降；90%可接受溫度范圍為19.4～24.7 ℃，但其下限值略高于熱中性溫度(18.9 ℃)；從整體分布來(lái)看，出行者對(duì)當(dāng)前熱環(huán)境的可接受度較高。

圖6 熱可接受度與操作溫度的關(guān)系

3.5 心理期望

當(dāng)所處的實(shí)際熱環(huán)境狀態(tài)與人們對(duì)熱環(huán)境所期望的狀態(tài)相符時(shí)，受試者就會(huì)對(duì)該環(huán)境感到滿意，相差程度越大，則滿意度越小，希望改變當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)的期望就越強(qiáng)烈。

從影響人體熱舒適的環(huán)境參數(shù)出發(fā)，分別對(duì)空氣溫度、相對(duì)濕度及風(fēng)速的期望態(tài)度進(jìn)行討論，其中希望溫度、相對(duì)濕度及風(fēng)速增大(升高)或減小(降低)，說(shuō)明受試者對(duì)當(dāng)前環(huán)境不滿意，若希望保持不變，則說(shuō)明受試者對(duì)當(dāng)前環(huán)境感到滿意。將空氣溫度以1 ℃、相對(duì)濕度以5%、風(fēng)速以0.1 m/s進(jìn)行分組，統(tǒng)計(jì)每組內(nèi)受試者“希望增大(升高)”和“希望減小(降低)”的人數(shù)百分比，并進(jìn)行回歸分析，結(jié)果如圖7所示，2條期望線的交點(diǎn)表示出行者所期望的空氣溫度、相對(duì)濕度及風(fēng)速，最后發(fā)現(xiàn)春季出行者期望為：空氣溫度20.1 ℃，相對(duì)濕度68.9%，風(fēng)速0.72 m/s。

3.6 服裝熱阻

服裝熱阻作為影響人體熱舒適的主要因素之一，與室外環(huán)境溫度有著極大的關(guān)系。服裝熱阻C與室外溫度的擬合關(guān)系式為

(7)

圖8顯示了服裝熱阻與室外溫度的關(guān)系。由圖8可以看到：隨著室外空氣溫度的升高，服裝熱阻減小，室外溫度每升高1 ℃，受試者的服裝熱阻減小0.02 clo；當(dāng)室外溫度低于19 ℃時(shí)，服裝調(diào)節(jié)作用隨溫度變化敏感程度較??；當(dāng)室外溫度高于19 ℃時(shí)，服裝熱阻的減小幅度較大，即服裝調(diào)節(jié)作用隨溫度變化敏感程度較之前增大。

圖8 服裝熱阻與室外溫度的關(guān)系

從總的趨勢(shì)來(lái)看，人們會(huì)隨著室外空氣溫度的變化來(lái)調(diào)整著衣量，以更好地適應(yīng)熱環(huán)境。

4 討論

表4顯示了本次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果和數(shù)據(jù)擬合結(jié)果。對(duì)比表中實(shí)測(cè)值和擬合的中性值，發(fā)現(xiàn)擬合的中性溫度值高于實(shí)測(cè)溫度值，擬合的相對(duì)濕度和風(fēng)速值低于實(shí)測(cè)值，表明出行者認(rèn)為車(chē)廂溫度偏高，相對(duì)濕度和風(fēng)速偏低。對(duì)比表中擬合的中性值和期望值，發(fā)現(xiàn)二者基本吻合，結(jié)合期望投票分布頻率值，表明出行者期望車(chē)廂溫度降低，相對(duì)濕度和風(fēng)速增大。

表4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和擬合結(jié)果匯總

熱感覺(jué)投票MTS隨操作溫度變化的擬合方程的回歸系數(shù)表明人體熱感覺(jué)對(duì)溫度變化的敏感度，選取春季長(zhǎng)春地鐵車(chē)廂和春季西安自然通風(fēng)建筑[14,19]，研究建筑環(huán)境和交通工具環(huán)境之間，以及不同地域氣候下交通工具環(huán)境之間人們的熱適應(yīng)性差異。對(duì)3種MTS擬合模型進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表5和圖9。西安4號(hào)線地鐵車(chē)廂的溫度敏感度為0.14，中性溫度為18.9 ℃；西安自然通風(fēng)建筑的溫度敏感度為0.176，中性溫度為21.0 ℃；長(zhǎng)春地鐵車(chē)廂的溫度敏感度為0.030，中性溫度為22.5 ℃。出現(xiàn)差異的原因如下：1) 西安4號(hào)線地鐵車(chē)廂的溫度敏感度與西安春季自然通風(fēng)建筑的溫度敏感度接近，表明相同地域的人群對(duì)建筑環(huán)境和交通工具環(huán)境的溫度感受接近。2) 西安自然通風(fēng)建筑的熱中性溫度高于西安4號(hào)線地鐵車(chē)廂，表明人們期望獲得更溫暖的建筑環(huán)境。3) 西安4號(hào)線地鐵車(chē)廂的溫度敏感度與長(zhǎng)春地鐵車(chē)廂的溫度敏感度出現(xiàn)差異，并且熱中性溫度較低，這可能是受室外氣候影響。本次調(diào)研在4月進(jìn)行，西安月平均氣溫約為15 ℃，而長(zhǎng)春春季平均氣溫約為7 ℃，并處于供暖季，對(duì)比而言長(zhǎng)春人更偏好較溫暖的車(chē)廂溫度。

表5 MTS與top擬合回歸關(guān)系

圖9 MTS與top的擬合關(guān)系

對(duì)當(dāng)天實(shí)測(cè)的室外溫度及對(duì)應(yīng)的出行者中性溫度分別求取平均值，其中中性溫度tn按照Griffiths方法[20]計(jì)算，即tn=top-MTS/G(其中G為Griffiths常數(shù)，取0.5[21])，建立兩者之間的線性關(guān)系式，可得到熱適應(yīng)模型，見(jiàn)表6和圖10。

表6 熱適應(yīng)模型

圖10 熱適應(yīng)模型對(duì)比

對(duì)比西安地鐵車(chē)廂與西安自然通風(fēng)建筑的熱適應(yīng)模型[22]，發(fā)現(xiàn)中性溫度隨著平均室外溫度tout的變化規(guī)律不同，室外溫度每變化1 ℃，在地鐵車(chē)廂與自然通風(fēng)建筑中，人體感覺(jué)舒適的溫度變化分別為0.18 ℃和0.30 ℃，可知，人體的中性溫度在地鐵車(chē)廂中變化較小。同時(shí)，由圖10可知，在相同室外溫度下，地鐵車(chē)廂中的中性溫度低于自然通風(fēng)建筑中的中性溫度，表明人體對(duì)短期熱暴露場(chǎng)所的溫度容忍度較高。

適應(yīng)性分析的思路是發(fā)現(xiàn)出行者主觀感受與車(chē)廂環(huán)境參數(shù)之間的關(guān)系，以期找到它們之間的內(nèi)在規(guī)律性。濕感覺(jué)和熱可接受度的擬合結(jié)果分別見(jiàn)式(4)、(6)，發(fā)現(xiàn)R2值偏低，說(shuō)明出行者的濕感覺(jué)和熱可接受度不僅與相對(duì)濕度和車(chē)廂操作溫度有關(guān)，可能還有其他影響因素，重慶大學(xué)課題組有類(lèi)似的發(fā)現(xiàn)，在研究居住建筑人員的主觀感受時(shí)，發(fā)現(xiàn)濕感覺(jué)不僅與相對(duì)濕度有關(guān)，還與不同地域的居住者和服裝熱阻有關(guān)[23]。

5 結(jié)論與展望

1) 西安地鐵車(chē)廂的熱中性溫度為18.9 ℃；適中的相對(duì)濕度和風(fēng)速分別為67%和0.66 m/s。對(duì)比實(shí)測(cè)值，出行者認(rèn)為車(chē)廂溫度偏高，相對(duì)濕度和風(fēng)速偏低。

2) 期望的溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速分別為20.1 ℃、68.9%和0.72 m/s。對(duì)比實(shí)測(cè)值，發(fā)現(xiàn)出行者期望車(chē)廂溫度降低，相對(duì)濕度和風(fēng)速增大。

3) 對(duì)比西安春季自然通風(fēng)建筑，發(fā)現(xiàn)相同地域的人群對(duì)建筑環(huán)境和交通工具環(huán)境的溫度敏感度接近，并且人們期望獲得更溫暖的建筑環(huán)境。

4) 對(duì)比長(zhǎng)春春季地鐵車(chē)廂，發(fā)現(xiàn)人群在溫度敏感度和熱中性溫度出現(xiàn)差異，這可能與地域室外氣候有關(guān)。

5) 對(duì)比西安春季自然通風(fēng)建筑，地鐵車(chē)廂中的中性溫度低于自然通風(fēng)建筑中的中性溫度，表明人們對(duì)短期熱暴露場(chǎng)所的溫度容忍度較高。

本次調(diào)研遴選的出行者屬于青年健康群體，后續(xù)研究還將擴(kuò)大不同出行者群體樣本量，包括不同年齡段、不同性別等。本次調(diào)研季節(jié)為春季，后續(xù)研究還要關(guān)注其他季節(jié)及高峰/非高峰時(shí)段。本研究的適應(yīng)性分析發(fā)現(xiàn)，出行者主觀感受與車(chē)廂環(huán)境參數(shù)之間的有些擬合關(guān)系式的R2值偏小，表明有多因素影響，后續(xù)研究還將探索出行者的主觀感受與多種因素的耦合機(jī)理。與其他建筑環(huán)境不同，地鐵出行者往往在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)出車(chē)廂，從熱適應(yīng)的角度看，可能會(huì)受到室外熱環(huán)境的影響，后續(xù)還要開(kāi)展相關(guān)研究。