- 1 -
中国科技论文在线
建筑内过渡空间的热舒适性研究#
陈宏，刘霞，朱晟伟*
基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20100142110040）
作者简介：陈宏，男，教授，博士生导师，主要研究方向：绿色建筑设计、气候适应性建筑设计、城市与
建筑微气候调节机理
（华中科技大学建筑与城市规划学院）
摘要：夏季，当人从炎热的室外进入 26°C 的建筑内空调环境，人体热生理和热心理在重新5
达到稳定状态之前存在一个适应过程。本文通过人体热舒适生理实验和问卷调查，考察在自
然通风的过渡空间的滞留对人进入空调房间后的热生理和热心理变化的影响。实验结果显示
在过渡空间内的停留使受试者在进入室内后能够经历较为缓和的皮肤温度下降过程，以及能
够在较短时间内达到基本稳定状态。
关键词：过渡空间；人体平均皮肤温度；热舒适；人体实验；问卷调查 10
中图分类号：
Study on Thermal Comfort Effect of Transition Space in
Buildings
CHEN Hong, LIU Xia, ZHU Shengwei 15
(School of Architecture & Urban Planning, Huazhong University of Science & Technology)
Abstract: In summer, when people enter theair-conditioned room with the temperature of 26 oC from
the hot outside environment, there is an adaptation process for people’s thermal physiology and thermal
psychology to get back to the steady state..In this paper, we investigated the influences of the stay in
the transition space on the change of people’s thermal physiology and thermal psychology after they 20
entered the air-conditioned room. According to the experimental results, it indicated that the stay in the
transition space could have the subjects experienced a moderate decline in skin temperature, and in a
relatively short period of time to achieve the basic stability of the state.
Key words: Transitional space；Mean skin temperature；Thermal comfort；Human subject experiment；
Questionnaire survey 25
0 引言
入口、门厅、走廊和楼道等连接建筑内各个房间与外界的公用空间，是多层和高层建筑
不可或缺的组成部分。因为大多数时候公用空间只是人们来往于外界环境和自己生活或工作
所在环境之间的一个过渡环节，其热舒适性不受重视，在现实中公用空间热环境的控制是个30
薄弱环节。在我国，很多建筑为减少空调能耗，在人们实际生活或工作的房间内采用分体式
空调来调节室内热环境，而在公用空间则采用自然通风模式。因此，公用空间热环境介于空
调房间与外界环境之间，它不仅是建筑内外空间的过渡，也是建筑内外热环境的过渡。在本
研究中我们将其定义为过渡空间。
以往建筑内热舒适性研究聚焦于人们实际生活和工作环境[1][2]，较少涉及建筑内公用35
空间。但作为人们进入建筑后首先体验的热环境，过渡空间能起到初步缓和人体冷/热负荷、
调整人体热生理的作用，使人在进入空调控制的室内环境后能更顺利地过渡到热中性状态。
另一方面，外部热环境恶劣时，人们进入室内之初，往往渴望较大的空调使用量以便迅速达
到热中立状态。而过渡空间对人体的预冷和预热作用有可能改变人们对空调室内热环境的期
望值，从而起到减少空调使用量的效果。在室内热环境设计中，人体热舒适性的保障和空调40
- 2 -
中国科技论文在线
能耗的减少是一对矛盾，而良好的过渡空间热环境有助于缓和这一矛盾。在本文中，将以热
舒适生理实验为主要研究手段，结合问卷调查与物理测量等方法，观察人从外界进入建筑内
过渡空间后热生理和热心理的变化，考察过渡空间对此的影响。
1 实验方法及内容
实验对象 45
本研究以武汉某大学办公教学楼为实验对象。该楼主体为 4 层建筑，虽然最初通风设计
采用自然通风模式，但现在在各房间设置分体式空调以控制室内热环境，而在走廊和二楼大
厅则装有吊扇以促进空气流动。实验在该建筑第一和第二层进行。实验中受试者行进路线以
及建筑内外热环境监测点分布如图 1 所示。
50
图 1 办公楼平面图
Plan of building
受试人群
实验以 24 名在校健康青年研究生为受试人群，其中男女各 12 名。表 1 详细记录了男女
受试者的年龄、身高、和体重等信息。实验中，男女受试者着装基本一致，上身为汗衫(女55
性受试者加胸罩)，下身为内裤和休闲短裤，脚穿凉鞋，其衣服热阻值分别约为 和
[3]。在实验过程中，每人每天只安排做一次实验，并要求受试者在实验前一天晚上
保证良好睡眠。此外，受试者在实验前两小时起禁食。
表 1 受试人员详细信息
Detailed information of tested people 60
受试者 年龄范围(岁) 平均年龄(岁) 身高范围(cm)
平均身高
(cm)
体重范围
(kg)
平均体重
(kg)
男 21-25 24 168-180 172 52-65 64
女 22-25 24 158-167 161 46-55 49
表 2 实验测量项目及所用仪器
Tab. 2 Experimental item and Instruments
仪器名称 测量参数 精确度 测量时间间隔
温湿度仪(TES-1365) 空气温度/相对湿度 ± ℃/±3% RH 1 分钟
热线风速仪(TES-1341) 风速 ±3 % 3 分钟
HQZY-1 黑球自记仪(WZY-1C) 黑球温度 ± oC 1 分钟
Ibutton(DS1922L& DS1923) 皮肤温度 10 秒
表 3 实验工况及流程
- 3 -
中国科技论文在线
87654321 TTTTTTTTTS
Experimental cases and process 65
实验工况 阶段一 阶段二 阶段三 阶段四
工况 1 迅速经过渡空间进入空调房间
工况 2
在楼外广场
（图 1-①）
荫凉处静坐
休息 30 分
钟
在楼外广场（图 1-
①），日晒之下以
m/s 的速度（代谢量
约为 Met[3]）来
回步行 20 分钟，随
后进入过渡空间
以 的速度（代谢量约为
Met[3] ）在二楼走廊（图 1-④）来回
步行 5分钟后进入空调房间
在 26 oC 的空调
房间（图 1-③和
图 1-⑤）静坐阅
读（代谢量约为
Met[3] ） 70
分钟
图 2 问卷调查各项目及其标度：(1) 热感觉标度；(2) 风感觉标度；(3) 热舒适标度
Questionnaire item and scale: (1) thermal sensation; (2) wind feeling scale; (3) thermal comfort scale
实验测量项目 70
为考察物理环境对人体热生理和热心理变化的影响，在实验中分别在图 1 中的点 1-6 等
位置实时监测气温、相对湿度、风速和黑球温度等环境参数（黑球温度的测量仅限于楼外广
场和二楼大厅）。热线风速仪的传感器固定在离地面 m 的高度；温湿度测量仪器固定在
离地面 m 的高度；黑球自记仪固定在离地面 m 的高度。各环境参数测量仪器及其测
量时间间隔详见表 2。 75
另一方面，为观察人体热生理变化，本研究依据 ISO 9886-2004 标准中的 8 点法[4]，在
实验中分别于前额(T1)、后背(T2)、左上胸(T3)、右上臂(T4)、左前臂(T5)、左手(T6)、右大
腿(T7)和左小腿(T8)等部位测量皮肤温度，然后由公式(1)算出人体表面平均皮肤温度(TS)。
皮肤温度测量仪器及测量时间间隔见表 2。
(1) 80
实验中同时进行的问卷调查包括风感觉、热感觉和热舒适感等三项内容。各项内容的标
度如图 2 所示[5]。
实验工况
本文共有两实验工况，实验流程如表 3 所示。两实验工况的区别在于：在工况 1 中，受
试者迅速经过过渡空间进入气温设定为 26 oC 的室内空调环境，在过渡空间的时间不超过 185
分钟；在工况 2 中，受试者先在规定的过渡空间中以 m/s 的速度来回步行 5 分钟，然后
才进入室内空调环境。实验时，作为实验场所的一楼和二楼的过渡空间所在区域的窗户都处
于关闭状态，两实验工况均未在过渡空间使用吊扇。
问卷调查始于实验的第一阶段末。在问卷调查中，针对风感觉、热感觉和热舒适感，受
试者在第一阶段结束时投票一次；在第二阶段除开始和结束时刻之外，期间每 5 分钟投票一90
次；在工况 2 中，在第三阶段在开始和结束时刻各投票一次（工况 1 没有阶段三，直接进入
- 4 -
中国科技论文在线
阶段四）；在第四阶段除开始和结束时刻之外，前 30 分钟每 1 分钟投票一次，随后 20 分钟
每 2 分钟投票一次，最后 20 分钟每 5 分钟投票一次。
2 实测结果及比较分析
热环境测量结果 95
表 4 归纳了受试者在楼外广场（图 1 中的①处）步行时，温度、相对湿度、风速和黑球
温度在监测点 1 的测量结果。根据表 4，在两工况中，气候条件的差异主要在于黑球温度。
有显著差异，在工况 1 中的黑球温度比在工况 2 中高约 °C。此外，根据武汉市华中科技
大学建筑学院实验室的气象观测数据，在工况 1 的楼外步行实验阶段，平均太阳辐射强度为
W/m2；而在工况 2 的楼外步行实验阶段，平均太阳辐射强度仅为 W/m2。因此，100
黑球温度的测量结果与太阳辐射的气象报告是相符合的；两者均显示在楼外步行阶段，在工
况 1 中的人体热负荷要大于在工况 2。
受试者在过渡空间滞留时位于图 1 中的④处。表 4 中所列过渡空间相关数据来自在监测
点 5 的测量结果。由表 2 可见，过渡空间的相对湿度和气温接近外界热环境状况。在两工况
中，过渡空间中平均气温均超过 32 °C，远高于 ASHRAE 推荐的室内热舒适温度范围[3]。 105
表 4 外界和过渡空间中热环境测量结果
The measurement results of thermal environment in outdoor and the transition space
监测地点 楼外广场（图 1 中监测点 1） 过渡空间（图 1 中监测点 5）
工况 实验工况 1 实验工况 2 实验工况 1 实验工况 2
温度变化范围及平均值[oC]
相对湿度变化范围及平均值[%] -69/()
风速变化范围及平均值[m/s]
黑球温度变化范围及平均值[oC]
图 3 室内空气温度的竖向分布 110
The vertical distribution of indoor air temperature
在两间空调房间中（图 1 中的③和⑤），分别在离地面 m、 m、 m 和 m
处测量气温，以考察室内竖向气温分布是否均匀。测量结果如图 3 所示。因为实验场所不是
精密控制的环境实验室，只是普通办公室，室内气温随着高度而呈上升趋势，竖向温度分布
- 5 -
中国科技论文在线
范围较大。但在静坐人体所在的 m 以下区域，温度浮动大致在 26±1 °C 之间。 115
人体表面平均皮肤温度测量结果
图 4 所示为各工况中，男女受试者的平均皮肤温度变化曲线。实验开始之前，受试者先
是在 26 oC 的空调房间设置皮肤温度传感器，因此转移至平均气温为 33 oC 的楼外荫凉处后，
平均皮肤温度逐渐上升，在阶段一结束前，已趋于稳定。开始在日晒之下步行后，由于活动
量的增大和太阳热辐射的影响，受试者平均皮肤温度恢复上升趋势，在阶段二结束之前，受120
试者平均皮肤温度已稳定于 36 oC 左右。工况 1 中太阳辐射较为强烈，所以受试者温度也较
高。离开楼外广场后，在工况 2 中，受试者在过渡区间时平均皮肤温度的下降幅度和下降速
度都明显小于工况 1，进入到空调室内环境后，皮肤表面加速降温，约 13 分钟后，已经和
工况 1 中的平均皮肤温度趋于一致。但是，在工况 2，受试者平均皮肤温度比在工况 1 约提
前 5 分钟基本达到稳定状态。在工况 1 中进入空调环境后，平均皮肤温度由 oC 下降到125
oC，降温 oC，而工况 2 中进入空调室内环境后平均皮肤温度由 oC 下降到 34 oC，
降温 oC，明显小于工况 1。上述比较显示，在过渡空间内的滞留可以使受试者在进入建
筑后经历较为缓和的表面降温过程，并且可能略微缩短这个过程。
图 4 各实验工况中男女受试者的平均皮肤温度变化曲线 130
The mean skin temperature change of men and women in each experimental case
问卷调查结果
本实验采用问卷调查方法考察人体的风感觉、热感觉和热舒适感因热环境的变迁引起的
变化。图 5-7 分别归纳了关于风感觉、热感觉和热舒适感的问卷调查结果。图中所采用数据
分别为各实验工况中男女受试者问卷调查结果的平均值。 135
由图 5 所示，虽然外界风速较大，但在步行阶段，各工况中男女受试者对风的感觉比较
强烈，投票值呈逐渐增大趋势。进入过渡空间后，在工况 2 中，男女受试者的风感觉明显变
弱，投票值降到约-1；男女受试者风感觉下降幅度较小。在基本属于无风状态的室内空调环
境中下，两工况中受试者的风感觉均很微弱。
- 6 -
中国科技论文在线
140
图 5 各实验工况中男女受试者风感觉平均投票的变化曲线图
the wind feeling change of men and women in each experimental case
图 6 各实验工况中男女受试者热感觉平均投票的变化曲线图
The thermal sensation change of men and women in each experimental case 145
图 7 各实验工况中男女受试者热舒适感的均投票的变化曲线图
The thermal comfort change of men and women in each experimental case
- 7 -
中国科技论文在线
如图 6 所示，在楼外步行阶段，受试者热感觉投票值逐渐上升，在步行结束时达到
以上。在工况 1 中，男女受试者迅速通过过渡空间进入空调室内环境，热舒适感投票立刻迅150
速下降到 0 以下，其后虽然投票值有振荡，但直至实验结束始终维持在 0 左右。在工况 2
中，男女受试者在过渡空间滞留 5 分钟后才进入空调室内环境后，最后的热感觉比在工况 1
中要略微凉快。但是，在工况 2 中，女性受试者在进入空调环境后最初的热感觉变化速度要
比在工况 1 中缓慢。
根据图 7 所示，在各工况中，男女受试者热舒适感的变化趋势和热感觉保持一致。在楼155
外步行阶段，受试者投票值逐渐上升至 。在工况 1 中，男女受试者不在过渡空间停留，
迅速进入空调室内环境，热舒适感投票值在 5 分钟后下降到 左右。在工况 2 中，在过渡
空间滞留 5 分钟后，受试者投票值在 5 分钟后就下降到接近 。此外，在工况 2 中，女性
受试者进入空调室内环境后，热舒适感最初的下降幅度要小于工况 1，且达到稳定状态所需
时间要少于工况 1 达到稳定状态的时间 5 分钟。而在过渡空间的滞留对男性受试者的热舒适160
感变化影响甚微。
3 结论
本文主要考察在自然通风的过渡空间的滞留，对人体从炎热的外界环境进入凉快的空调
室内环境后的热舒适生理和心理变化的影响。人体热生理实验结果表明，即使关闭窗户致使
过渡空间内通风不善，且过渡空间内温度仅略低于外界环境，在过渡空间步行 5 分钟起到了165
缓和人体进入空调房间后的皮肤表面降温，并缩短降温过程的作用，且比直接进入室内的状
况下皮肤表面温度达到稳定状态的时间减少了 10 分钟。此外，问卷调查结果也表明，在过
渡空间的滞留减缓了女性受试者在进入空调房间后最初的热感觉和热舒适感变化速度，缩短
了受试者热感觉和热舒适感达到稳定状态所需时间。在下文中，将进一步考察在过渡空间使
用吊扇促进空气流动对人体进入空调房间后的热生理和热心理变化的影响。 170
[参考文献] (References)
[1] 徐小林,李百战. 室内环境对人体热舒适的影响[J], 重庆大学学报, 2005, 28(4):102-105
[2] Marialena Nikolopoulou, Koen Steemers, Thermal comfort and psychological adaptation as a guide for
designing urban spaces, Energy and Buildings, 2003, 35: 95-101 175
[3] American Society of Heating, Refrigerating and Air - Conditioning Engineers, ASHRAE Standard 55-2004,
Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. American, American Society of Heating, Refrigerating
and Air-Conditioning Engineers, Incorporated, 2004
[4] International Organization for Standardization, ISO, ISO9886, Ergonomics - Evaluation of thermal strain by
physiological measurements, England, British Standards Institution, 2004 180
[5] P. O. Fanger, Thermal Comfort, Florida , . Krieger Publishing Company, 1982
