湿热地区村镇老年人的热适应行为特征及个性化差异研究

田 靖，刘丽孺，刘 琳，高云飞

（广东工业大学 土木与交通工程学院, 广东 广州 510006）

舒适、健康、节能已成为当今建筑设计的主要目标之一，我们现在关注的不仅仅是节约资源和保护环境，而更加强调“以人为本”，即逐渐由绿色建筑向健康建筑过渡[1]。营造健康的建筑室内环境是提高人们健康水平、贯彻健康中国战略部署、助力健康中国建设、实现建筑健康性能提升的重要途径[2]。现代民居的室内空间布局比较自由，不再用大量的墙面来分隔室内空间。而湿热地区属于东亚季风气候区南部，具有热带、亚热带季风海洋性气候特点。在湿热地区，对于村镇民居的研究与建筑规范相对薄弱，实际的建筑设计更多地依赖于设计经验和主观感觉，缺乏相应的设计理论和数据支持，建筑形式也流于千篇一律。村镇民居的服务对象是居民，只有更多地了解居民对室内环境的热舒适性需求，建筑设计师才能设计出适合当地的建筑。

魏琦等[3]对上海地区13家养老机构进行热感觉及热适应行为研究，发现在过渡季老年人服装热阻、开关窗行为与性别、年龄无关，主要受室外环境温度影响。在过渡季，增/减衣物对于老人是一种有效的热适应调节手段，但老年人热感觉与开关窗行为无关。王婧等[4]调查了中国严寒地区室外热适应行为的变化规律，结果表明，在冷季的空气温度、风速对室外自发性活动人数有显著影响，相对湿度和平均辐射温度基本无影响，空气温度对室外自发性活动人数的影响权重大于风速的影响权重。在热季，空气温度、相对湿度对室外自发性活动人数有显著影响，风速和平均辐射温度则基本无影响，空气温度对室外自发性活动人数的影响权重大于相对湿度的影响权重。李楠[5]发现在采暖或者空调季节，人们的空调行为，包括不同的空调使用习惯、不同的空调设置温度、开关方式等都会对建筑能耗带来较大的影响。杨丽红[6]对夏热冬冷地区杭州市居民用户的行为方式与居住建筑能耗情况进行调查，发现居民使用空调的行为具有部分空间、部分时间的特点，夏季空调的运行时段为21:00～6:00，冬季空调的运行时段为21:00～23:00，仅在卧室和客厅使用空调。因此，居民对于夏季高温条件往往会采取相应的热适应调节行为，以期满足对室内环境的热需求。

然而，现有文献的主要调研对象大多集中在城市建筑或者公共建筑，且对于热适应行为的研究仅仅局限于单一或者较少的热适应行为，并未对村镇居民的热适应行为进行综合的研究和调查。我国约40%的居民居住在村镇地区，且其经济水平远低于城市区域。研究湿热地区村镇老年人对于热环境适应的调节行为，对于建筑节能的优化设计具有重要的理论意义。

为此，本研究通过现场实测和主观问卷相结合的方法，探讨湿热地区村镇老年人的热适应行为的影响因素，为热湿区村镇建筑节能设计标准提供详实可靠的数据，并为后续的村镇地区热舒适研究提供参考。

本次研究选择广州市花都区炭步镇茶塘村的7户民居作为研究对象，调研区域位于北纬23.4°，东经113.22°，属于东亚季风气候区南部，具有亚热带季风海洋气候的气候特点，夏热冬温，四季分明，季风发达。气象学季节划分6～8月为夏季，因此本次调研选择在2020年8月11日至8月18日的白天时段(9:00～17:00)进行测试。在测试期间，花都地区最高温度为35 ℃，最低温度为23 ℃，天气状态为多云或者阴天，风向以东南风为主，风力为2～3级。

1.1 测试区域及测点布置

受测试条件的限制，本次室内环境测试调研主要是对各个住户内居民的主要活动区域进行测量。经过走访和调研可知，大厅是老年人全天活动的主要场所，因此主要对大厅进行测量。各调研民居的平面布局如图1所示。

图1 调研民居平面简图Fig.1 Floor plan of houses

1.2 测试仪器及方法

在测试期间，使用HOBO环境温度/相对湿度数据记录仪测量室内的空气温度和相对湿度。所有仪器均放置在距地面约1.1 m高的位置，将仪器固定在橱柜、桌子等无自热源的物体上，并注意避免放置在阳光直射的地方以及受到人员呼气的影响[7]，仪器的采样率为1 min。测量仪器的具体信息如表1所示。

表1 主要测量仪器及参数Table 1 Main measuring instruments and their parameters

1.3 主观问卷调研

主观问卷调查与环境参数测试同步进行，主观问卷调查的主要内容包括受试者的个人信息和受试者对热环境的主观评价两部分。个人信息部分涵盖了受试者的年龄、性别以及填写问卷时的活动状态与服装热阻，受试者对热环境的主观评价部分包括热感觉、湿感觉、吹风感、热期望4个评价指标的调查情况。热感觉投票选取连续的ASHRAE九级标尺，湿感觉、吹风感和热期望投票皆选取三级连续标尺。热环境投票标尺如图2所示。

图2 热感觉投票标尺Fig.2 Hot feeling voting ruler

2.1 居民的基本信息

本课题对来自7户热湿地区村镇民居的12名老年人进行了问卷调查。受试者包括男性5名、女性7名。受试者在调研区域的居住时间均超过20年，受试者已经适应了该地区的气候特性。

在我国，60周岁以上的人为老年人[8]。本次调研的受试者年龄都大于60岁，平均年龄为83.41岁，其中70～74岁、75～79岁、80～84岁、85～90岁和90岁以上的老年人分别占16.67%、16.67%、8.33%、41.67%和16.67%。调查对象的年龄分布如图3所示。

图3 居民年龄分布Fig.3 The age distribution of residents

在天气炎热潮湿的调研期间，调研区域的男性老年人上半身以穿着T恤、长袖衬衫或者裸露上身为主，女性老年人上半身服装主要是T恤或者轻薄的长袖上衣，此外穿着长袖衣服的老年人大多会将衣服的袖子卷上去至成短袖的状态；
老年人的裤子以七分裤或者轻薄长裤为主。图4显示了调研地区老年人的衣服热阻值分布情况。老年人服装热阻的平均值为0.24 clo，服装热阻值介于0.16～0.2 clo之间和服装热阻值介于0.31～0.5 clo之间的老年人占比较大，分别占比63.28%、23.78%。可以看出，调研区域老年人服装的热阻值较低。

图4 居民衣服热阻值分布Fig.4 Distribution of thermal resistance of residents" clothes

2.2 居民的主观问卷投票结果

在本次调研中，测试者在每天的9:00、11:00、14:00、17:00 4个时刻发放问卷。老年人总体的热感觉如图5(a)所示，从图中可知，热感觉为稍凉(−1)、中性(0)和稍暖(+1)的投票数分别占比10.7%、44.5%、26.2%，共占比81.4%，表明在夏季大部分时间里，调研区域老年人对居住热环境是可以接受的。老年人在9:00、11:00、14:00、17:00 4个不同时间的热感觉投票结果如图5(b)所示。从图中可知，在该地区9:00和17:00左右，大部分老年人对于室内热环境都是感觉到舒适的(在9:00和17:00，居民热感觉−1至1的比例分别为91.7%、91.1%)，而在14:00时，仅57.0%的老年人对室内热环境感觉到热舒适，43.0%的老年人有明显的热的感觉。

图5 居民热感觉分布Fig.5 Residents’ thermal sensation distribution

老年人对室内环境的热期望、吹风感和湿感觉的投票情况如图6所示。在测试时间段内，老年人希望温度降低、不变、升高的比例分别为48.3%、50.2%、2.23%；
46.4%的状况下老年人对周围环境未感觉到吹风感，53.6%的状况下老年人感觉到吹风感而且感到舒适，不存在老年人对风环境感觉到不适的状况；
而对于湿环境，93.1%的状况下老年人没感觉室内环境的潮湿或干燥。

图6 热期望、吹风感和湿感觉的投票结果Fig.6 Voting results for hot expectations, blowing sensation, and wet sensation

2.3 室内环境参数时空分布特性分析

测试期间室内空气温度情况如图7所示。从图中可以看出，测试期间各测试民居的室内空气温度大多分布在27～33 ℃，平均空气温度为29.46 ℃，空气温度中位值分布在28～30 ℃。

图7 居民室内空气温度分布图Fig.7 Indoor air temperature distribution diagram of residents

测试期间室内相对湿度情况如图8所示。从图中可以看出，测试期间室内相对湿度主要分布在78%～81%，平均相对湿度为79.5%，相对湿度中位值分布在70%～90%，这表明在夏季调研区域的室内相对湿度非常高。

图8 居民室内相对湿度分布图Fig.8 Residents indoor relative humidity distribution map

测试期间各住户室内空气温度、相对湿度参数的逐时变化情况如图9～10所示。从图9可以看出，测试期间2020年8月11～13日整体的室内空气温度变化趋势是下降的；
14～18日的每天室内空气温度变化的趋势大体相似，其中，室内空气温度在早上8点钟左右开始升高，在下午两点钟左右达到峰值，之后室温逐渐降低直到第2天的早上7点钟左右。图10中住户室内相对湿度的波动情况与室内空气温度的波动情况是相反的。

图9 居民室内空气温度逐时变化图Fig.9 Hourly change of indoor air temperature of residents

图10 居民室内相对湿度逐时变化图Fig.10 Hourly change of indoor relative humidity

测试期间，住户北五巷16号室内空气温度及相对湿度的变化情况比较不规律，原因在于住户北五巷16号从2020年8月12日到2020年8月15日期间，居民在感到热环境不舒适时会开启空调来调节室内空气环境，因此导致其在测试期间的空气温度和相对湿度处于较低水平且不规律。

2.4 居民热适应行为分析

2.4.1 居民对门、窗户和窗帘的使用情况分析

测试期间各住户的热适应行为频率如图11所示。从图11可以看出，老年人的开门率为96.94%，开窗率为42.35%，开门率非常高而开窗率较低。调研区域的建筑属于较为传统的岭南建筑，主要活动空间连接的空间为大量与室外连通的空间(如住户中一巷15号、中一巷21号、北三巷2号、北五巷21号的大厅连接的是天井，中六巷2号大厅连接的是拥有两个大面积窗户的厨房)[9-10]。因此，相比较于城市居民，村镇老年人的开窗率较低，老年人更倾向于利用打开门的方式满足通风和采光的需求[11-12]。

图11 居民热适应行为频率图Fig.11 Frequency of residents’ thermal adaptation behavior

窗帘的作用有两个：(1) 遮蔽阳光，防止太阳光直照在居民活动的空间内；
(2) 保护个人隐私，保护居民在室内的活动信息不被室外的人员轻易看见。从图11可以看出，开窗率和拉开窗帘的频率是非常接近的(开窗率为42.35%，拉开窗帘的频率为46.43%)。而且通过分析测试数据可知，老年人同时打开窗户和窗帘或者同时关闭窗户和窗帘的同步率为95.91%。这就说明了在测试期间，老年人在打开窗户以获得通风效果的同时，习惯于拉开窗帘从窗户获得足够的光照。

2.4.2 居民对扇子及电风扇的使用情况对比分析

实地调研的数据显示仅住户中六巷2号和北五巷19号的居民使用了扇扇子的热适应行为。从图11中可以看出，老年人使用扇子的频率为12.75%。由此可见，扇扇子作为一种传统的居民热适应行为，其在湿热地区的村镇建筑中的使用率较低。

电风扇的使用行为对于改善热环境中居民的热舒适感很有用[13]。从图11中可以看出，居民使用电风扇的频率为37.5%。居民使用的电风扇可以分为吊顶电风扇和落地电风扇。吊顶电风扇能够从居民活动空间的上方送出比较均匀的风，而落地电风扇则更偏向于局部送风。7户调研对象中有5户都装有吊顶电风扇，每一户都有落地电风扇。虽然落地电风扇对于吹风的位置比较灵活，但是使用吊顶电风扇不会给居民较大吹风感从而感到不适，而且吊顶电风扇能带来更大的风量，因此居民更倾向于使用吊顶电风扇。使用电风扇作为一种经济实惠的热适应行为，是调研区域居民除了自我调节，使用门、窗等非环控设备的热适应行为之外的优先级选项。调研区域良好的室外环境使得居民都会在中午和下午较为炎热的时间使用电风扇，而非在夏季全天候开着电风扇。

2.4.3 居民空调的使用情况分析

从图11中可以看出，老年人使用空调的频率为4.08%。调研期间，可以观察到仅北五巷16号的老年人会在白天有使用的习惯，而且有4户民居是没有安装空调。虽然使用空调能够很好地调节室内的温度，但是使用空调需要一定的经济成本。调研区域的老年人在经济成本和热舒适的平衡中，更倾向于牺牲一定的热舒适，去选择比使用空调经济成本更低的热适应行为。

2.4.4 居民改变活动空间的热适应行为分析

通过调查分析，调研地区的老年人经常采用改变活动空间的热适应行为来提高自身的热舒适。从图11中可以看出，老年人外出乘凉的频率为20.60%。调研区域的老年人一般选择在中午吃完饭过后或者下午外出乘凉。老年人外出乘凉的地点一般为两个：一个是村子的老年人活动中心，一个是室外活动空间的树荫下，如图12所示。老年人活动中心开放的时间是14:00～17:00，正是一天中最热的时间段。老年人活动中心在夏季的开放时间内都是开空调的，空调的设定温度为28 ℃，老年人在老年人活动中心内可以看电视和打麻将。而在室外活动空间，树荫下面的空间能够起到阻挡太阳辐射的作用，而且树叶的蒸腾作用也起到了降温的作用。室外活动空间为开敞空间，室外活动空间经常在中午和下午都有自然风吹过，自然风能有效改善树荫下空间的热环境。因此，调研区域的老年人可以通过改变活动空间的热适应行为有效地提高自我的热舒适。

图12 室外活动空间Fig.12 Outdoor activity space

根据上述结果可知，湿热地区村镇老年人的开门率为96.94%，无明显的个性化差异；
而对于扇扇子和开空调的热适应行为仅仅出现在两户民居内，使用频率较低，个性化差异同样不明显。而村镇老年人的个性化热适应行为的差异则主要体现在开关窗、开关电风扇和改变活动空间这3个方面。下面本文将重点分析和讨论这3种热适应行为的影响因子。

3.1 开/关窗行为的影响因素分析

对开/关窗行为与性别、年龄进行卡方检验，分析结果如表2所示。显著性水平用于判断变量之间是否相关。当显著性水平(Sig.)p值大于0.05时，变量之间相关性不显著；
与之相反，当显著性水平(Sig.)p值小于等于0.05时，不同组的居民的行为存在显著的差异性。那么根据表2结果可知，性别和开/关窗行为的相关性的显著性水平p大于0.05，表明不同性别的老年人的开/关窗行为差异性低。但是不同年龄段的居民在开/关窗行为上存在明显的差异。75～79岁和80～84岁的老年人开窗率高于70%，而85～90岁和90岁以上的老年人的开窗率低于18%。对开/关窗与室内空气温度、相对湿度进行点二列相关性分析如表3所示。结果显示空气温度和相对湿度与开/关窗行为的相关性的显著性水平p都大于0.05，表明空气温度和相对湿度都与开/关窗行为无显著的相关性。

表2 开/关窗与性别、年龄的卡方检验Table 2 Chi-square test of opening/closing window, gender and age

表3 开/关窗与空气温度、相对湿度的相关性分析表Table 3 Correlation analysis table of opening/closing windows, air temperature and relative humidity

对开/关窗行为与热感觉进行卡方检验如表4所示，结果表示开/关窗行为与热感觉的显著性水平为0.509，拥有不同热感觉的居民的开窗率差异性低。

表4 开/关窗与热感觉的卡方检验Table 4 Chi-square test of opening/closing window and thermal sensation

3.2 开/关电风扇行为的影响因素分析

对开/关电风扇与性别、年龄进行卡方检验，分析结果如表5所示。结果表明不同性别的老年人开/关电风扇的行为差异性低，但是不同年龄段的老年人在开/关电风扇行为上有明显的差异，75～84岁的老年人有较高的开电风扇率，而70～74岁的老年人的开电风扇率较低；
85～90岁和90岁以上的老年人开电风扇率在47%，表明该年龄段的老年人在白天有一半的时间都在使用电风扇。

表5 开/关电风扇与性别、年龄的卡方检验Table 5 Chi-square test of turning on/off electric fans and gender and age

对开/关电风扇与室内空气温度、相对湿度进行点二列相关性分析如表6所示。结果表明空气温度与开/关电风扇行为无显著的相关性，这与师元[14]、Kim J[15]、HB Rijal[16]和 Rijal H B[17]等的开电风扇率随着空气温度升高而上升的研究结论不符。结论产生差异的原因，一方面是因为村镇老年人的热适应能力较强，对空气温度较高的环境较为适应；
另一方面是因为有部分老年人经常通过改变活动空间的方法调节热舒适。老年人在外出乘凉的时候，电风扇是关闭的状态的。相对湿度与开/关电风扇行为的相关性的显著性水平p小于0.05，相对湿度与开/关电风扇行为有显著的相关性。将相对湿度做步长为0.8%的bin数据处理，开电风扇率(使用电风扇的百分比)作为因变量，建立相对湿度与开电风扇率的回归模型。图13为开电风扇率与相对湿度的拟合曲线和散点图，结果表明开电风扇率与室内相对湿度负相关, 其回归方程为开风扇率y= 3.354 59Hrh−0.034 04，其中Hrh为相对湿度。

表6 开/关电风扇与空气温度、相对湿度的相关性分析表Table 6 Correlation analysis table of turning on/off electric fan, air temperature and relative humidity

图13 开电风扇率与相对湿度的关系图Fig.13 The relationship between the fan rate and relative humidity

对开/关电风扇行为与热感觉进行卡方检验如表7所示，结果表明开/关电风扇行为与热感觉的显著性水平为0.651，拥有不同热感觉的老年人开电风扇率差异性低。

表7 开/关电风扇与热感觉的卡方检验Table 7 Chi-square test of on/off electric fan and thermal sensation

3.3 改变活动空间热适应行为的影响因素分析

对改变活动空间行为与性别、年龄进行卡方检验，分析结果如表8所示。结果表明，不同性别的老年人在改变活动空间行为上无显著差异，但是不同年龄段的老年人在改变活动空间行为上有明显的差异， 75～79岁和80～84岁的老年人有较高的外出率，而85～90岁的老年人外出率次之，大于90岁的老年人外出率最低。

表8 改变活动空间行为与性别、年龄的卡方检验Table 8 Chi-square test of changing activity space behavior, gender and age

对改变活动空间行为与其对应的室内空气温度、相对湿度分别进行点二列相关性分析，结果如表9所示。其中相关系数R的绝对值越大，相关程度越高，R大于0时为正相关，R小于0时为负相关。结果表明空气温度和相对湿度都与改变活动空间行为存在显著的相关性。采用bin法将室内空气温度按1 ℃为间隔分成若干区间，将相对湿度按2%为间隔分成若干区间，以区间内平均外出率作为因变量，建立室内空气温度、相对湿度与外出率的回归模型。外出率与空气温度、相对湿度的拟合结果如图14所示，结果表明外出率与室内空气温度正相关，其回归方程为外出率y= 0.241 41T−6.565 39，其中T为空气温度；
而外出率与相对湿度负相关，其回归方程为开风扇率y= 0.040 96Hrh−0.040 96，其中Hrh为相对湿度。

图14 外出率与空气温度、相对湿度的关系图Fig.14 The relationship between outing rate and temperature,relative humidity

表9 温湿度与改变活动空间热适应行为的相关性分析表Table 9 Correlation analysis table of temperature and humidity and thermal adaptation behavior of changing activity space

对改变活动空间行为与热感觉进行卡方检验如表10所示，结果表明拥有不同热感觉的老年人对于活动空间的选择会有明显差异。当老年人的热感觉越偏离“中性”的热感觉(热感觉评价为0)时，老年人通过外出寻求更加舒适的活动空间的可能性越高。

表10 改变活动空间行为与热感觉的卡方检验Table 10 Chi-square test of variable activity space behavior and thermal sensation

本文在广州市花都区炭步镇茶塘村选取7户民居进行了实地热环境温湿度情况、热环境主观评价和热适应行为的调查、测试和信息收集，分析了湿热地区村镇老年人在测试期间的热适应行为特征和热适应行为个性差异，得出以下结论：

(1) 调研期间，在9:00、11:00、17:00时，超过80%的湿热地区村镇老年人对于室内热环境感觉到舒适，而在14：00时，仅57.0%的老年人对室内热环境感觉到舒适，43.0%的老年人有明显的热的感觉。

(2) 老年人开门率高，为96.94%；
使用窗户、窗帘、电风扇和改变活动空间的行为为老年人常用的热适应行为，行为频率分别为42.35%、46.43%、37.5%、20.60%；
老年人使用扇子以及空调的频率较低，分别为12.75%、4.08%。

(3) 开/关电风扇的热适应行为与室内空气温度无关，但与室内相对湿度负相关，其回归方程为开风扇率y= 3.354 59Hrh−0.034 04。外出率与室内空气温度正相关，其回归方程为外出率y= 0.241 41T−6.565 39；
而外出率与相对湿度负相关，其回归方程为开风扇率y= 0.040 96Hrh−0.040 96。

(4) 村镇老年人主观热感觉对其开窗、开电风扇的调节行为无主要影响，但对其外出率的影响较大，当老年人的热感觉越偏离“中性”的热感觉(热感觉评价为0)时，老年人通过外出寻求更加舒适的活动空间的可能性越高。

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