我国高校教室的热环境及空气品质相对较差，已经不能满足学生对舒适健康的学习环境的需求，亟需找到科学有效的措施对其进行有针对性的改善。本研究对典型高校教室室内环境需求进行深入分析，并以需求为基础，提出了适用于高校教室的热湿环境及空气品质控制策略，主要研究内容及结论如下： 本文首先开展了包括室外环境温度较低情况下的自然通风、室外温度适中的自然通风、夏季空调制冷、以及冬季热泵制热-空调散流器末端，四种室外气象条件-建筑运行模式下的室内环境品质现场实验研究。现场实验结果表明：秋季室外温度较低的自然通风模式下，学生对热湿环境的接受率以及室内环境整体舒适度均较高，自然通风舒适区的范围可以扩展室外温度低于10℃的环境中；冬季采暖采用空调散流器末端容易导致室内温度波动大，相对湿度低，舒适性较差，应考虑其他末端形式。教室在全年四个实验阶段中普遍存在室内CO2浓度超标（1000 ppm）的情况，在通风条件较差且室外环境污染较重的秋季，室内PM10浓度超标工况占比达到25%；学生最希望改善的室内环境方面为空气品质与室内热湿环境。 其次，通过对热湿环境的需求分析，发现学生的热感觉个体差异大，对室内温度的需求不尽相同，基于平均的热感觉模型不确定性高，我国现有热湿环境设计与评价标准不能准确地反映出教室室内客观环境参数与学生的主观评价之间的关系。为此，本文分析了造成学生热感觉差异的原因，发现了环境重要性的认知程度、环境注意程度以及与情绪状态三种心理学因素均会对热感觉产生影响，并进一步采用机器学习算法，建立了包含心理因素的个体热感觉预测模型，模型的预测准确率可达75%。在个体热感觉预测模型基础上，本文提出了适用于高校教室的室内热湿环境控制策略，该策略能够适应教室内动态变化的环境温度需求，并提升室内热湿环境的满意率。 最后，通过对空气品质的需求分析，发现教室全年普遍存在室内CO2浓度超标的情况，但学生对室内空气品质的接受率高于80%，学生对空气品质的主观感受与室内污染物浓度之间相关性较低，与热湿环境参数及热湿环境的主观感受的相关性显著。为了明确环境参数与空气品质主观感受之间的关系，本研究模拟教室的人员密度搭建了模拟教室环境的人工环境舱，研究了在人体散发污染物浓度不断增加的环境中，温度及污染物浓度的交互作用对人体空气品质主观感受及空气品质接受程度的影响，建立了人体空气品质主观接受程度与温度及CO2浓度之间关系模型，发现了人体适应性对室内CO2浓度限值的影响，并提出了一种温度相关的高校室内空气品质控制策略。该策略表明，在相同的空气品质接受程度下，不同温度下对应的室内CO2浓度限值并不相同。在温度适中（25℃）、热感觉接近中性的情况下，高校教室室内CO2浓度升高至2000 ppm时，不会影响学生对空气品质的接受程度。 本研究为教室室内热环境及空气品质控制提供了新的思路和方法，有利于提升教室环境的舒适度。此外，相关研究成果对于人员密度大、人员流动性强的公共空间室内环境调节同样具有重要的参考价值。 |
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