广东石油化工学院建筑工程学院茂名525000
摘要：以茂名高校的图书馆为研究对象，通过实验测试找出其室内热环境问题，结合茂名气候因素与建筑的功能使用情况，提出适应茂名气候特点的室内热环境优化策略。
关键词：图书馆；室内热环境；优化
在推行“绿色”建筑理念的背景下，我国的既有建筑面积已达约500亿m2，但绿色建筑面积仅有0.758亿m2，仅占现有建筑面积的0.15%（截至2012年12月）[1]。高校作为绿色建筑研究的前沿阵地，高校既有建筑的节能改造将是高校建设关注的重要内容。
本文以茂名高校的图书馆为研究对象，对其室内热物理环境进行现场的实验测试，分析其室内的热环境问题，并结合茂名的气候因素以及建筑的功能使用情况，从技术方面提出适应茂名气候特点的室内热环境优化策略。
1热环境调查
1.1研究方法
（1）测试对象及地点
茂名属亚热带季风气候，全市年平均气温22.3℃～23℃，月平均最高气温26.5℃～28.7℃。测试在8月上旬，此时是茂名地区温湿度相对较高的季节，又是学生考研紧张复习阶段，有大量的学生在图书馆复习。本次研究以图书馆5楼东面自习室为测试对象，测试时间是上午9点到12点，下午2点30分到5点30分，选取学生学习位置桌面作为测试点。
（2）测量仪器及测量过程
采用TES-1360A温湿度仪测量室外内空气温度、相对湿度；采用AVM-05数字风速风量风计仪测量风速，采用非接触式红外线测温仪测量室内墙体表面温度。由于仪器的限制，本次测试只测量一些基本的物理热环境参数。实验的方法：测试时门窗打开，室内吊扇根据需求由同学自行开关，手持仪器距地面1.2~1.5米，每隔10分钟记录温湿度、风速、内墙表面温度。
1.2测试结果分析
（1）室内环境参数
图书馆室内平均温度31.9℃，平均相对温度68.4%。室内空气温度分布超出热舒适温度24～28℃[2]设计范围。室内相对湿度的样本数值都大于60%，不满足SO7730-2005中热舒适相对湿度40%～60%的要求。
图书馆室内平均风速为0.46m/s，存在室内风场分布不均问题。主要原因有：房间面积与进深过大，导致室内中间位置风速过小；开窗面积与门窗开启方式阻挡通风路径；门窗通风口受管理因素而部分关闭，影响通风效果。
图书馆东面室内墙体表面平均为33.6℃，南面室内墙体表面平均为36.1℃，东面与南面的室内墙体表面温度要高于其他。缘由是测试室位于图书馆的东南面，受太阳辐射的影响较大，开窗面积大，且南面有大片玻璃幕墙，没有设置遮阳。
（2）PMV值分析
采用PMV计算公式来计算PMV，得到室内计算PMV在1.5~2.5之间，高于（-1.0~+1.0）的热舒适指标范围，人在室内会感觉比较热。
2.建筑室内热环境问题总结
从测试结果来看，建筑室内热环境难以满足学生的舒适性要求。因此，建筑室内热环境质量的提高，对学生的学习效率与身心健康都具有重大意义。
图书馆的外墙由砖墙、推拉窗与玻璃幕墙组成。从材料的热工性能来看，普通砖墙传热系数是3.2W（m2·K），推拉窗（单层玻璃）的传热系数为6W（m2·K），玻璃幕墙的传热系数为6W（m2·K），建筑外围护结构隔热性能远低于现行国家设计标准《公共建筑节能设计标准》的要求。因此，在夏热冬暖地区进行的节能建筑设计，不容忽视建筑围护结构的隔热性能。
在建筑遮阳方面，图书馆外立面没有设置建筑遮阳。图书馆南立面大面积的玻璃幕墙导致大量太阳直接辐射直接进入室内，加剧了室内过热。太阳直接辐射得热是导致建筑室内过热的重要原因之一。在测试中也发现，虽然室内己经采用了遮阳卷帘，但对室内温度的影响甚微。因此，在建筑节能优化当中建筑外遮阳也是必不可少。
在建筑通风方面，图书馆的四个立面都开窗，且开窗面积也非常大，对建筑通风是非常有利的，但从测试的结果来看并不理想。因此合理的通风策略，合理的空间组织管理，也是提高自然通风效率的途径之一。
3室内热环境优化策略
图书馆的热环境优化设计既要考虑茂名的气候环境，又要考虑改造的方便性与经济的合理性。
3.1建筑遮阳设计
设置有效的遮阳措施是减少直接进入室内的太阳辐射最有效的方式。根据《公共建筑节能设计标准（GB50189——2005）》要求，合理的开窗与遮阳是建筑节能的重要途径。
从图书馆体型与立面特征考虑可以采用水平式遮阳与挡板式遮阳。东、西面采用金属百叶挡板式遮阳卷帘。卷帘能够根据室外太阳高度角的变化来调节挡板高度，同时也可以转动金属百页的水平角度以获得良好的扩散反射光，增加室内光的均匀度与减少室内眩光。南面建筑立面可采用梭形百叶遮阳构件，其叶片旋转角度在0°~150，达到不同遮阳、调光、通风、防雨、防尘等效果。梭形百叶遮阳构件可水平或立式安装，适用于各种现代建筑的大型玻璃幕墙室外遮阳。
3.2围护结构隔热与通风设计
（1）建筑隔热
由于图书馆建筑屋顶已经设置了隔热层，因此图书馆建筑外墙是优化的重点内容。在外墙围护结构中，砖墙的隔热基本能达到要求，因此玻璃窗与玻璃幕墙的隔热改造是重点。普通的玻璃推拉窗的改造可换成双层中空玻璃，即把目前窗的单层玻璃改成Low-e中空玻璃（玻璃结构为5mm玻璃+12mm空气层+5mm玻璃），其传热系数约为2.0W（m2·K），将大大提升窗的隔热性能。南面玻璃幕墙改造可使用双层幕墙，即在室内再设一层玻璃幕墙，幕墙间利用优越隔热性能的空气层作为隔热层阻挡室外热作用。
（2）自然通风
茂名地区建筑在夏季要保证室内有较舒适，除了遮阳还要加强自然的通风，因此可以结合自然通风等被动式设计方法改善室内热环境。室内空气流场与进、出口面积关系有关，当窗地比系数愈大时，则室内气流场愈均匀，但当比值超过25%时，空气流动基本上不受进、出口面积的影响。[3]因此，可采用百叶调节进、出风口，使室内增加气流或气流分布均匀。也可以采用夜间自然通风方法排除室内热量，即在建筑室内设置可控制的通风换气口，通过人工智能实现夜间的通风口统一启闭，利用夜晚较低温的室外空气带走室内的热量。
4结语
夏热冬暖地区的校园既有建筑，从遮阳、隔热、通风等方面进行改造优化，以解决大学校园建筑目前突出室内热环境问题，提高室内热舒适性，提升校园建筑的环境性能。对既有建筑的节能改造，即提升室内舒适度，获取经济效益，同时具节能环保意义。
参考文献
[1]《既有建筑改造年鉴》编委会编.既有建筑改造年鉴2013[M].北京：中国建筑工业出版社，2014.
[2]GB/T18049-2000，中等热环境PMV和PPD指数的测定及热舒适条件的规定[S].北京：中国标准出版社，2000.
[3]刘加平，《建筑物理》2009[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.绿色建筑评价标准（GB50378-2014）[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.