进藏人员冬季热适应层级及热需求特征研究.pdf
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1、暖通空调H V&A C 年第 卷第 期引用本文:宋聪,康佳敏,王登甲,等进藏人员冬季热适应层级及热需求特征研究J暖通空调,():D O I:/j h v a c 青藏高原建筑热湿氧环境进藏人员冬季热适应层级及热需求特征研究宋聪,康佳敏,王登甲,刘艳峰,(绿色建筑全国重点实验室,西安;西安建筑科技大学,西安)摘要:青藏高原地区寒冷干燥、低压缺氧,与平原地区气候存在明显差异.进藏人员在机体适应机制下,对建筑环境的热需求既不同于高原世居人员,也难以直接延用内地标准.本文针对进藏人员开展了热舒适现场调研,综合热氧暴露经历与个体差异特征参数对其热适应水平进行了层级划分,并明确了各适应层级进藏人员的热舒适
2、需求特征.结果表明:进藏人员热适应可划分为应激代偿、适应代偿和基本适应个层级;热适应水平越高,进藏人员对环境变化的敏感度越低,可接受温度范围越宽,且热中性温度越低;个层级进藏人员的热中性温度分别为 、.研究结果可为藏区舒适宜居的建筑热环境设计提供参考.关键词:热适应;层级;进藏人员;热舒适;热氧经历;室内热环境;热中性温度T h e r ma la d a p t a t i o nl e v e l sa n dt h e r ma ld ema n dc h a r a c t e r i s t i c so f T i b e t a nm i g r a n t s i nw i n
3、 t e rS o n gC o n g,K a n gJ i a m i n,W a n gD e n g j i a,L i uY a n f e n g,(S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fG r e e nB u i l d i n g,X ia n;X ia nU n i v e r s i t yo fA r c h i t e c t u r ea n dT e c h n o l o g y,X ia n)A b s t r a c t:T h ec l i m a t eo fQ i ngh a i T i b e tP l a t e
4、a u i s c o l d,d ry,l o wpr e s s u r ea n dhy po x i c,w h i c h i s o b v i o u s lyd i f f e r e n t f r o mt h a to fpl a i na r e a s U n d e rt h ea d apt a t i o nm e c h a n i s mo ft h eb o dy,T i b e t a nm igr a n t s t h e r m a ld e m a n df o r t h eb u i l t e n v i r o n m e n t i s
5、n o to n lyd i f f e r e n t f r o mt h a to f t h ei n d ige n o u spopu l a t i o no nt h epl a t e a u,b u t a l s od i f f i c u l t t od i r e c t lyap plyt h es t a n d a r d s i nt h epl a i n s I nt h i spape r,at h e r m a l c o m f o r t f i e l ds u r v eyi sc a r r i e do u t f o rT i b
6、e t a nm igr a n t s T h et h e r m a la d apt a t i o nl e v e l sa r ed i v i d e di n t od i f f e r e n t l e v e l sb a s e do nt h et h e r m a l o xy ge ne xpo s u r ee xpe r i e n c ea n di n d i v i d u a lc h a r a c t e r i s t i cpa r a m e t e r s T h et h e r m a lc o m f o r td e m a
7、n dc h a r a c t e r i s t i c so fT i b e t a nm igr a n t sa td i f f e r e n ta d apt a t i o nl e v e l sa r ec l a r i f i e d T h er e s u l t ss h o wt h a tt h e r m a la d apt a t i o no fT i b e t a nm igr a n t s c a nb ed i v i d e d i n t ot h r e e l e v e l s:s t r e s s c o mpe n s a
8、 t i o n,a d apt a t i o nc o mpe n s a t i o na n db a s i ca d apt a t i o n T h eh igh e r t h e t h e r m a l a d apt a t i o n l e v e l,t h e l o w e r t h e s e n s i t i v i tyo fT i b e t a nm igr a n t s t oe n v i r o n m e n t a lc h a nge s,t h e w i d e rt h ea c c ept a b l et e mpe r
9、 a t u r er a nge,a n dt h el o w e rt h et h e r m a ln e u t r a lt e mpe r a t u r e T h e t h e r m a l n e u t r a l t e mpe r a t u r e s o f t h e t h r e e ty pe so fT i b e t a nm igr a n t s a r e ,a n d ,r e spe c t i v e ly T h er e s u l t s c a npr o v i d ear e f e r e n c ef o r t h
10、ed e s igno f i n d o o r t h e r m a l c o m f o r t e n v i r o n m e n to fl i v a b l eb u i l d i ngs i nT i b e t K eyw o r d s:t h e r m a l a d apt a t i o n;l e v e l;T i b e t a n m igr a n t;t h e r m a l c o m f o r t;t h e r m a l a n d o xy ge ne xpe r i e n c e;i n d o o r t h e r m a
11、 l e n v i r o n m e n t;t h e r m a ln e u t r a l t e mpe r a t u r e国家自然科学基金联合基金项目“高原藏区零能耗宜居建筑设计理论与关键技术研究”(编号:U A ),国家自然科学基金青年科学基金项目“高海拔低温低氧环境对进藏人群适应性热舒适的影响机制研究”(编号:)宋聪,女,年生,博士研究生,副教授王登甲(通信作者)陕西省西安市碑林区雁塔路 号西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院E m a i l:w a n g d e n g j i a x a u a t e d u c n收稿日期:修回日期:引言在“一带一路”建设
12、和西部大开发政策引领下,近年来,商旅科考、援藏建藏人员数量爆发式增长,主要流向以拉萨为主的西藏高原城镇地区.外来人员已成为西藏城市人口组成的重要部分.然而,青藏高原平均海拔达 m,大气压仅为海平面的,常年高寒、缺氧、低湿等特殊环境暖通空调H V&A C 年第 卷第 期青藏高原建筑热湿氧环境对进藏人员的热舒适构成严重威胁.因此,为进藏人员营造舒适的室内热环境是完善高原宜居环境建设的重要内容.当人体从平原地区进入高原地区后,皮肤表面对流散热减少,蒸发散热增强,新陈代谢加快,人体对热环境的敏感度降低.胡松涛等人通过气候室模拟低压环境,探讨了无症状反应域(海拔低于 m)人体生理参数与主观热感觉随空气压
13、力变化的规律.H u等人研究了极冷环境不同压力下人体生理反应、整体和局部热感觉的变化规律.此类低压环境舱实验研究拓展了关于气压对人体热舒适影响的认知,为开展进藏人员热舒适研究奠定了基础.但是这些研究多集中于短时的气候室低压环境暴露,难以体现进藏人员对高原低温低氧环境的长期适应过程.在高原特殊气候环境的持续暴露下,人体热舒适需求存在适应性特征.G a u t a m等人对尼泊尔传统建筑居民冬季热舒适的现场调查表明,其平均舒适温度为 .闫海燕等人的研究表明,由于生活水平限制与生活习惯所致,拉萨住宅冬季室内供暖措施较少,居民大多依靠增减服装调节热舒适度.Y u等人基于现场研究明确了适应性舒适模型应用
14、于西藏地区的自适应系数为 .上述现场研究主要关注对高原低压低氧等特殊环境形成遗传性适应的世居者,进藏人员的热适应特征尚不明晰.人体 热 适 应 与 其 过 往 热 经 历 密 不 可 分.G a u t a m等人研究了尼泊尔亚热带气候中的当地人和移民的热舒适,发现当地居民的热可接受度上限较外来人口高.L u o等人发现长期处于相对中性稳定环境的受试者其生理热反应更强烈.尹佳星等人、周范卓等人 研究了寒冷地区不同气候类型、夏热冬冷地区过渡季人体的热适应问题.笔者所在团队对琼海当地及外来人员的现场调研表明,随着居住时间的增加,外来人员热反应与当地居民逐渐趋同.上述对于热适应层级差异的研究多集中于
15、平原地区不同气候区与不同热经历条件.对于进藏人员而言,其热适应还应考虑高原低压低氧的特殊条件,进而,其进藏时间、来源地海拔与气候等因素均可能对其热适应水平产生影响.为掌握进藏人员热适应水平差异及热需求特征规律,笔者对拉萨冬季室内人员热舒适进行了现场测试与问卷调研,使用K p r o t o t y p e s聚类方法将进藏人员热适应水平区分为个层级,分别为应激代偿、适应代偿和基本适应,探究不同热适应水平下人员的生理、心理、行为适应机制,获得进藏人员冬季热需求差异,为高原地区援藏干部周转房、宾馆等建筑室内热环境营造提供参考.研究方法 研究地点与研究对象本文研究选取西藏拉萨市及周边县域为调研地点,
16、分别在 年 月和 年 月通过现场测试和问卷调研分析了进藏人员冬季热环境现状与热适应过程.拉萨市位于东经 、北纬 ,平均海拔为 m,是世界海拔最高的城市之一,属于高原温带半干旱季风气候区,冬季寒冷干燥,昼夜温差大,昼间太阳辐射强.外来进藏人员占当地人口数量的一半.本文研究的调研对象主要为进藏人员和当地世居人员,次调研共获得 个样本,其中进藏人员有效样本 个,世居人员有效样本 个.统计学方差分析结果显示这两类人员的年龄、身高、体质量均无显著差异(P ),具体信息见表.调研在住宅、宿舍和商场等围合空间建筑内开展,人员活动状态多为静坐或轻度活动状态.调研前向受试者告知调研目的、问卷题目含义、测试流程等
17、,受试者根据自身实际情况回答问题.表受试者基本信息样本数量/个年龄/岁身高/c m体质量/k g进藏人员 (男,女)当地世居人员 (男,女)参数测量调研期间对室内外环境参数和受试者生理参数进行了测量,所测参数及测试仪器信息如表、所示.室内热环境参数测试依据A S HR A E 标准,测点布置于受试者周围,距地面 m高(坐姿)或者 m高(站立)处.测试时在室外设置温湿度自记仪连续记录调研期间室外空气温度和室外相对湿度.表室内外环境参数测试仪器测试仪器测量范围精度室内外空气温度T R n w S温湿度自记仪 室内外相对湿度T R n w S温湿度自记仪 室内风速T e s t o 风速仪 m/s
18、m/s黑球温度HQ Z Y 黑球温度自记仪 ()宋聪,等:进藏人员冬季热适应层级及热需求特征研究表生理参数测试仪器测试仪器测量范围精度血氧饱和度NON I N 血氧饱和度检测仪 心率NON I N 血氧饱和度检测仪 次/m i n次/m i n体温T A T C颞动脉体温计 皮肤温度MC J欧姆龙温度计 问卷设计与调研过程本次调研采用纸质调研问卷.问卷内容包括四部分:受试者基本信息、热氧经历、热湿主观评价和热调节行为信息.基本信息包括受试者的性别、民族、年龄、身高、体质量、健康状况、活动水平、衣着情况等.热氧经历包括受试者是否世代居住在西藏、受访者的家乡、进藏时间.热湿主观评价包括受试者的热感
19、觉、湿感觉、热舒适、湿舒适、热可接受度、湿可接受度、热期望、湿期望.热环境评价指标 参 考A S HR A E 和I S O :标准,如表所示.热感觉评估采用级标尺,热舒适评估采用级标尺,热期望投票采用级标尺,热可接受度投票采用级标尺,湿环境评价标尺与热环境评价标尺一致.热调节行为信息包括受试者受访时的室内热环境调节方式、日常调温措施及调节意愿.表热环境评价指标投票标尺热感觉(热),(暖),(稍暖),(适中),(稍凉),(凉),(冷)热舒适(舒适),(轻微不舒适),(不舒适),(非常不舒适)热期望(更暖一点),(暖一点),(稍暖一点),(适中),(稍凉一点),(凉一点),(更凉一点)热可接受度
20、(明显可接受),(正好可接受),(正好不可接受),(明显不可接受)数据处理使用S P S S 进行统计结果分析.不同人群间采用单因素方差分析进行显著性检验.P 表示具有显著差异;P 表示差异非常显著;P 表示差异极其显著.研究结果 室内外热湿环境调研期间连续测量了室外空气温度与相对湿度,结果如图所示.室外日平均空气温度为,次调研期间无显著差异.室外日平均空气相对湿度大多处于,相比内地其他地区明显偏干.调研期间室内热湿参数如图所示.室内空图拉萨冬季室外热湿参数气温度主要在 之间,处于大部分人相对舒适的温度范围.室内空气相对湿度比室外略高,集中在 ,低于G B 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范
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