河北中南部商业综合体中庭空间秋季热舒适思考

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论文字数:62555 论文编号:sb2021082913554137109 日期:2021-09-05 来源:硕博论文网
本文是一篇建筑论文,本文对河北中南部商业综合体中庭空间的顾客热舒适状况进行了实地调研,实测得到了秋季中庭空间的热环境参数,并对顾客的热舒适状况进行了问卷调查,获得了大量的实测数据和问卷,对热环境参数和调查问卷进行了分析。并使用SPSS 对问卷数据进行相关性和偏相关分析,获得了影响室内热舒适的显著性因素。将实测数据与 PMV 模型进行对比研究,获得了预测河北中南部地区商业综合体中庭空间秋季热舒适的评价模型。

第 1 章 绪论

1.1  研究背景
建筑的节能设计直接关系到建筑的能耗为节约能源,我国对建筑室内的空调及采暖设置了一定的温度。随着生活水平的提高,人们对建筑室内热舒适的要求越来越高,合理的室内热环境设计能给使用者带来良好的热舒适感受[1]。
国际上对热舒适的研究最早的是 Fanger 教授的人体热平衡方程,后来对热舒适的研究都是建立在这个基础之上的,之后他又通过实验室数据建立了 PMV-PPD模型,用于预测人体热舒适及热感觉不满意度投票。PMV-PPD指标主要是从热(+3)、暖(+2)、稍暖(+1)、中性(0)、稍凉(-1)、凉(-2)、冷(-3)这 7 个级别的投票来获得的。目前主流的热舒适标准是在热感觉处于中性温度的基础上发展而来的,主要有 ASHRAE Standard 55-2004 和 ISO7730[2]。随着热舒适研究在实际建筑环境中的进一步研究,发现 PMV 模型在自然通风建筑中存在误差,由此在 PMV模型的基础上又提出了修正 PMV 模型及适应性 PMV 模型。研究者也开始根据自身所处环境的气候特点展开了研究。
商业综合体作为容纳巨大人流量的建筑类型,拥有一个节能且良好是热舒适环境越来越重要。而中庭空间在建筑设计,环境改造等方面发挥了重要的作用,其作为公共建筑的一种设计形式,在用于商业建筑设计时,愈发受设计师的接纳和采用。商业建筑的中庭是构成其空间形态的重要因素,其具有空间尺度大,人员流动聚集性强等特点[16]。对中庭物理环境的强化设计不仅可以改善室内微气候,而且可以为购物人群提供一个全天候环境优良的公共聚集场所。研究商业综合体中庭空间的热环境,有利于提高中庭空间的热舒适度,降低能耗,利于实现建筑节能[3]。
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1.2  研究目的及意义
1.2.1  研究目的
商业综合体建设的快速发展,要结合时代的需求,如何做到绿色建筑的要求,是现在研究的重点方向。商业综合体人流量大,人员密集,尤其是中庭空间,集交通、绿化、休闲、展销于一体。中庭空间良好的热舒适度是顾客购物体验组成中很重要的一部分。本文以河北中南部商业综合体的中庭空间为研究对象,研究如何在非空调季节的秋天让使用者获得更好的热舒适体验。通过对实际热环境参数的测量及热舒适问卷的分析,得到判断顾客热舒适的指标,为河北中南部商业综合体中庭空间热舒适的改善提供参考。
1.2.2  研究意义
河北中南部在热工气候分区上为寒冷地区。空调建筑的热舒适在秋季普遍缺乏关注,特别是对于北方寒冷地区的公共建筑,采暖期是由规范规定的而并非是实际情况可以控制的。在此期间内,室内热环境随天气变化而变化,室内人员的热舒适度得不到保障。另外,热舒适的研究主要集中在办公建筑、教育建筑等公共建筑,对商业建筑的研究主要集中在高能耗的夏季和冬季。不同于办公建筑及教育建筑这种小空间的建筑形式,商业建筑空间大,中庭空间人流量集中且具有流动性,如何在没有暖通调节的情况下获得最好的热舒适体验是非常重要的。由此,本文的研究意义主要体现在以下几个方面:
(1)获得河北中南部秋季商业综合体中庭空间室内热环境状况及旅客热舒适状况;
(2)为商业综合体中庭空间秋季顾客热环境参数设计提供建议;
(3)建立适合于预测河北中南部秋季商业综合体中庭空间顾客热舒适的评价模型;
(4)为商业综合体中庭空间热舒适的改善提供参考。
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第 2 章 相关概念及基础理论研究

2.1  概念界定
2.1.1  商业综合体中庭空间
中庭是建筑内部的一种庭院空间,通常顶部为玻璃顶便于自然采光,在现代建筑中常常被使用在公共建筑中。不同于其他建筑类型,比方说居住建筑或者办公建筑,使用者通常会出于节能的考虑而降低对热舒适的要求。商业综合体人流量大,消费者一般不会考虑商业综合体的建筑节能,导致消费者对室内热舒适的要求较其他建筑类型高,而中庭空间作为综合体空间构成中非常重要的一部分,热舒适的重要程度自然不言而喻。
2.1.1.1  中庭空间的平面形式
中庭空间在平面上主要有四种形式(如图 2-1 所示),分别为单向中庭、双向中庭、三向中庭以及四向中庭,其中四向中庭又称核心式中庭[17],目前在商业建筑中主要是三向中庭与核心式中庭运用的较多。单向中庭与双向中庭为仅有一边或两边与建筑相连,一般作为过渡空间。近年来,随着室内商业步行街的发展,双向中庭一般与走廊相结合形成一个线性空间,且具有一部分通高空间,作为交通功能的一部分。三向中庭为三面与建筑相连接,另一面通常为玻璃幕墙。四向中庭通常位于建筑中间,四面与通过走廊与商铺连接。三面中庭与四向中庭在商业综合体中是很常见的,本文所研究的对象是带玻璃顶的三向中庭、四向中庭。
图 2-1   中庭空间常见的平面形式
图 2-1   中庭空间常见的平面形式 
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2.2  影响人体热舒适的因素
建筑室内的热舒适是建筑热环境因素及人体自身因素共同作用的结果。人体通过实现新陈代谢和周围环境的热平衡来获得冷热感觉[58]。人体的热平衡公式如下所示:  
△q=qm -qe ±qr ±qc (2-1)
式中: qm ——人体蒸发散失的热量,W; qe ——人体辐射散失的热量,W; qr ——人体对流散失的热量,W; qc ——人体得失的热量,W; △q ——人体产生的热量,W;当△q=0 时,体温恒定不变;△q>0 时,体温上升;△q<0 时,体温下降。 
2.2.1  个体因素
人体的个体因素主要包括生理因素、心理因素、运动状态及服装穿着。
(1)生理因素
受个体差异的影响,在相同热环境参数中,不同体型,不同年龄,不同性别、不同健康状况的人,他们对热环境的调节会有所差异,导致他们的热舒适会有不同。体现在皮肤的温度、出汗状况和代谢率(如表 2-1 是常见活动的代谢率)等方面的不同。人体能量的代谢消耗是与活动强度成正比的。不同的心理状态和活动形态都会影响人体代谢率[60]。
表 2-1   常见活动的代谢率
表 2-1   常见活动的代谢率 

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第 3 章 商业综合体中庭空间秋季实地实测及分析........................20
3.1  实测方法及仪器........................20
3.1.1  实测依据........................20
3.1.2  实测方法及仪器........................20
第 4 章 热舒适影响因素探索及热舒适评价模型..........................33
4.1  顾客热舒适显著影响因素研究的理论与方法..........................33
4.2  热环境参数、衣阻、二氧化碳浓度、停留时间的显著分析..........................33
第 5 章  秋季顾客热舒适改善措施及模拟分析.........................43
5.1  建筑热舒适改善措施.........................43
5.1.1  控制出入口开门的面积.........................43
5.1.2  围护结构设计.........................43

第 5 章  秋季顾客热舒适改善措施及模拟分析

5.1  建筑热舒适改善措施
5.1.1  控制出入口开门的面积
在非空调季节,室内温度不受空调控制,一般会采用自然通风来调节室内热舒适度,但商业综合体空间体量大,且一般被商铺包围,一般通过建筑的出入口与室外相连接,此时,出入口开门面积的大小就成为影响建筑自然通风的重要因素。 合理的开门面积不仅不会降低室内热舒适,还能带来室外新鲜空气,加强室内空气流动,降低室内空气龄,提高室内空气质量,改善室内热舒适度。
在实测的过程中发现,14 点至 17 点时间段内,虽然室外温度较高,但是借助出入口进行了自然通风,使中庭室内热环境保持在较舒适的水平,但在 18 点之后,室外温度下降幅度大,为了保持建筑室内温度,关闭了出入口的通风措施,室内热舒适反而下降,根据问卷结果可知,18 点至 20 点的时间段内室内热舒适较差。在室内偏热的情况下,利用出入口产生的风压差进行自然通风,有利于改善室内热舒适。
5.1.2  围护结构设计
降低围护结构的传热系数,有利于使室内温度保持在一个稳定状态。尤其是中庭空间采用大面积玻璃幕墙或玻璃顶,玻璃材料吸收了大量的太阳辐射,会向室内进行热传递,使室内温度上升,选择传热系数小的玻璃材质,有利于降低和减缓玻璃向室内的热传递,或者当室内温度高于室外温度时,降低室内热量向室外的传递,减少室内热损失,从而实现夏季隔热,冬季保温,不会在室内引起较大的温度波动。
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结论


本文对河北中南部商业综合体中庭空间的顾客热舒适状况进行了实地调研,实测得到了秋季中庭空间的热环境参数,并对顾客的热舒适状况进行了问卷调查,获得了大量的实测数据和问卷,对热环境参数和调查问卷进行了分析。并使用SPSS 对问卷数据进行相关性和偏相关分析,获得了影响室内热舒适的显著性因素。将实测数据与 PMV 模型进行对比研究,获得了预测河北中南部地区商业综合体中庭空间秋季热舒适的评价模型。同时通过 Airpak 对中庭空间进行简化建模,模拟分析了改善热舒适的措施。为建筑的实际建设和使用提供参考。论文的主要结论如下:
(1)本文共调研了邯郸、邢台、石家庄的 6 座商业综合体的中庭空间,并发放了热舒适调查问卷。共获得 325 份有效问卷,其中问卷男女人数比为 0.53,并针对这 6 座商业综合体中庭空间进行选点实测,测得空气温度、空气湿度、风速、黑球温度、二氧化碳浓度等数据。
(2)通过对调查问卷中顾客基本信息的分析,得到了秋季顾客衣阻为0.66clo、代谢率为 1.7met,并对顾客的热感觉投票和热期望投票进行了统计分析,得到秋季商业综合体中庭空间热环境整体偏暖。
(3)利用温度频率法获得了中庭空间的热中性温度为 22.14℃,温度可接受阈为(17.7℃,27.3℃),热期望温度为 22.1℃。
(4)对实地调研获取的热环境参数与顾客的热感觉投票进行了相关分析和偏相关分析,得出温度、平均辐射温度、衣阻是显著影响秋季商业综合体中庭空间顾客热舒适的因素。
(5)对影响秋季商业综合体中庭空间热舒适的非热环境因素进行了探索分析,获取了停留时间这个影响顾客热舒适的因素,并建立了不同停留时间段内操作温度与热感觉投票的线性关系,分别为:停留时间小于 15 分钟时,y=0.4636x-10.276(R2=0.7554),中性温度为 22.2℃;停留时间大于 15 分钟且小于 30 分钟时,y=0.414x-9.1309(R2=0.6544),中性温度为 22.1℃;停留时间大于 30 分钟且小于 60 分钟时,y=0.3612x-7.8329(R2=0.7647),中性温度为 21.7℃;停留时间大于 60 分钟时,y=0.3091x-6.7889(R2=0.5707),中性温度为 21.9℃。
参考文献(略)