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  哈尔滨工程大学学报  2019, Vol. 40 Issue (4): 746-751  DOI: 10.11990/jheu.201810003
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引用本文  

宋海宏, 赫英爽. 寒地交通枢纽候乘空间环境舒适度实测研究[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2019, 40(4), 746-751. DOI: 10.11990/jheu.201810003.
SONG Haihong, HE Yingshuang. Experimental study on transportation Junction waiting space environmental comfort level in cold region[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2019, 40(4), 746-751. DOI: 10.11990/jheu.201810003.

基金项目

国家重点研发计划项目(2016YFC0701600)

通信作者

赫英爽, E-mail:498833735@qq.com

作者简介

宋海宏, 女, 副教授

文章历史

收稿日期:2018-10-05
网络出版日期:2019-01-28
寒地交通枢纽候乘空间环境舒适度实测研究
宋海宏 , 赫英爽     
东北林业大学 土木工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040
摘要:针对我国交通建筑建设数量不断增加,且候乘空间声、光、热等物理环境的舒适度并未切实从使用者的主观感受出发进行验真研究的问题,通过物理环境测试与使用人群主观问卷调研相结合的手段,以寒冷地区某典型高铁站候车空间为研究对象,对包括热、光、声环境以及空气质量等因素在内的室内物理环境质量展开数值调查分析,并对高铁客站室内环境质量与旅客满意度进行对比,并结合主客观测试结果展开综合分析。将为高铁客站的建筑设计优化与环境运行调控指标提供参考,更有效地提高旅客舒适度。
关键词寒地    环境舒适度    交通枢纽    候乘空间    
Experimental study on transportation Junction waiting space environmental comfort level in cold region
SONG Haihong , HE Yingshuang     
School of civil engineering, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China
Abstract: Aiming at the increasing number of traffic constructions in China, and the comfort of the physical environment such as sound, light and heat in the waiting space, the question of authenticity research is not actually carried out from the user's subjective feelings.Through the physical environment test and the subjective questionnaire of the use of the population.The research method combines the waiting space of a typical high-speed railway station in the cold area as the research object, and conducts numerical investigation and analysis on the indoor physical environment quality including the factors of heat, light, acoustic environment and air quality, and the indoor environment of the high-speed railway station.The quality is compared with the passenger satisfaction, and combined with the subjective and objective test results to carry out a comprehensive analysis.It will provide reference for the optimization of building design and environmental operation control indicators of the high-speed railway station, and more effectively improve passenger comfort.
Keywords: cold region    transportation services    building light environment    architectural acoustic environment    building thermal environment    

随着社会的不断发展与经济的快速进步,以飞机、铁路等主要代表的交通行业成为现代社会系统运行的“大动脉”。2017年2月,交通部发布新的“十三五”规划,明确指出在2020年之前要加快交通枢纽站场建设,并提升集约化组织与服务能力,交通枢纽需要在设计理念、设计方法、建筑形态、周围环境等方面进行改革。候乘空间由于其诸多优势,早已成为国内外交通枢纽中必要的空间形式,但国内候乘空间多注重其界面的装饰和形式,但在空间划分、空间物理环境、室内采光和室内舒适度等方面设计不够完善,甚至不考虑自身适用性而直接模仿其他方案,导致候乘空间的整体设计水平有限。

1 交通枢纽候乘空间设计发展趋势 1.1 平面尺度的灵活化

既有交通枢纽建筑室内空间多设计为平面尺度大、立面高且少柱,平面布局较为随意,造成了空间采光差、通风不利、室内舒适度不佳等问题。一般交通枢纽建筑会通过设计大面积的玻璃幕墙和增加层高来提升对自然光的利用率,但与此同时,大尺度的立面和进深使得部分室内空间缺少自然采光,需要全天依靠人工光照,从而使交通枢纽建筑的能耗增加。

1.2 剖面形式的复杂化

交通枢纽候乘空间在综合考虑自然采光、自然通风和节约能耗的基础上进行剖面形式的设计。候乘空间往往举架较高,其完整的空间成为了自然光线天然的容器,设计师可以在室内空间进行复杂、丰富、趣味的空间设计,结合交通流线、功能布局以及商业功能的业态分布等,营造独特的剖面形式。

1.3 设计功能的多样化

现代的交通建筑是面向全年龄开放的,所有人都可以在其中找到乐趣。商业空间、休憩空间、多媒体空间和展览空间增加了候乘空间的活力。候乘空间服务的多功能化倾向给其室内物理环境的舒适性能提出了更多挑战。

舒适的室内环境是与每一位使用者息息相关的。一个良好的候乘空间室内环境品质,不仅仅只有温度适宜,另外还要有一定的通风、适宜的采光等,这些方面品质要求的提升彰显了人们生活质量的提高与逐渐高涨的精神追求。交通建筑内办公人员密集,其环境舒适与否将会极大的影响人们的工作效率与身体健康。所以说良好的室内环境是非常重要的,除了室内温度、采光、通风,也就是热环境、光环境与空气质量能作为室内环境舒适性评价指标之外,还有声音环境等综合性的评价指标。表 1列出的就是各个舒适性评价项目指标及各自权重。

表 1 室内环境舒适性评价项目及其权重[1] Table 1 Indoor environment comfort evaluation item and its weight[1]
2 实测方案

本实测方案选取了哈尔滨市某高铁客运站作为调研案例,其基本信息如表 2中所示。本次实测采用的设备可以获取候乘空间的热环境、光环境以及声环境等方面的物理环境数据,具体包括室内温度、相对湿度、风速、天然光及自然光照度、环境声分贝数据等。测试时间为2018年7月1日~7月11日,测试时间段为9:00~16:00,共计10 d,70 h,为典型夏季天气,本着实测数据可靠、真实的原则,本次的30个测点在高铁站的候乘大厅内均匀布置,测试时间步长为5 min,并考虑到候车时乘客绝大多数为坐姿,将一般热工环境实测中的0.9 m[2],悬挂高度改为0.6 m。测试点布置如图 1所示,测试参数与对应仪器详见表 3所示。

表 2 高铁站调研案例基本信息 Table 2 Basic information of investigation case of high-speed railway station
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图 1 测点布置 Fig. 1 The plan of testing point
表 3 检测仪器型号及参数 Table 3 Test instrument model and parameters

同时,为获取更为详尽的人体热环境、光环境与声环境的感知情况,本次实测配合发放主观问卷,目标人群为在候车厅内随机选取的候车旅客。问卷共分为4个部分:首先为实测情况说明及旅客的基本信息,包括如图 2~6所示的年龄、性别、居住地、教育水平以及在室内是否停留20 min以上;第2部分是测试的主体部分,也即主观对候车环境的物理环境满意度进行打分,打分分制采用5分制,从1~5依次为“非常不满意、不满意、无感、满意、非常满意”5个等级,并在下文对投票结果进行数值统计分析;第3部分是量化的感受评价,旅客针对候车厅内舒适度主观评价打分,分别是-2,-1,0,1,2,两端2分为正面形容词,-2分为负面形容词,包括对当下的冷热舒适度感受、光线感受以及环境噪声的影响等。问卷共发放300份,剔除信息有误以及停留时间未满足20 min者,共计回收有效问卷280份,其中旅客常年居住地为北方寒地,年龄介于20~50岁,有逾一半者接受过本科及大专以上教育。

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图 2 旅客性别 Fig. 2 Passengers gender
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图 3 常年居住地 Fig. 3 Permanent residence
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图 4 年龄 Fig. 4 Age
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图 5 受教育水平 Fig. 5 Education level
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图 6 停留时间 Fig. 6 Residence time
3 实测结果 3.1 热环境实测

近年来,我国逐渐兴起在建筑室内热舒适度方面的研究,人民的生活水平和对生存环境的品质需求正随着我国经济的腾飞而不断提升,对于最基本的居住环境的需求也在不断地提升,对舒适性的要求也在逐步增加,尤其针对寒地城市这种对室内热舒适环境要求极高的地区,在室内热舒适领域的相关的研究也在步步跟进,并迅速受到广大学者的关注,并主要对需求较大的住宅建筑和公共建筑研究更为广泛、更加深入[4-6]。影响建筑环境热舒适度的因素较多,服装热阻、室外环境、气候条件、热期望、热感知、热经历、心理因素、社会因素等都可以从主观或客观方面对建筑室内温度造成一定的影响,从而影响室内热舒适环境。

通过表 4可以看出,候车厅内的热舒适情况,对比2007年颁布的《铁路旅客车站设计规范》中的相关规定,在夏季候车厅内温度应为26 ℃~28 ℃,相对湿度40%~65%,室内风速在0.3 m/s以下。可见该车站室内空气较为干燥,且在白天时间内温度起伏较大,相对湿度也比标准值低。进而,采用PMV-PPD指标对候车厅人体热舒适度进行综合评价,利用热舒适度工具Thermal Comfort Tool对测试工况下客站候车厅的热湿环境预测平均评价(PMV)、不满意百分数(PPD)、使用者热感觉进行计算,得出候车厅内PMV值为0.55,大于ASHRAE Standard55-2013标准中规定的-0.5~0.5的范围,PPD数值为11%,符合规定中20%的上限要求,也即室内热舒适不处于舒适区间,实际情况较热。这与车站在设计时的空间尺度、窗墙比、围护结构材料等都是密切相关的,应在设计及建造的周期内进行进一步的把控。

表 4 热环境评价参数 Table 4 Thermal environment evaluation parameters
3.2 光环境实测

国际照明学会(CIE)对室内照明提出要求:在照明设计中应该考虑照度、光色与色温、眩光、亮度分布等。良好的天然光设计可以降低照明使用能耗,并且也是评价一个优秀建筑设计的标准。使用人工光源替代天然光源是对不可再生能源的低效使用。天然采光设计超越了美学和心理学的范畴,随着能源短缺问题和可持续发展的理念得到推广,天然采光设计的重要性得到了广泛的认可与重视。在光环境设计中主要包括采光系数、采光照度均匀度、临界照度、建筑遮阳形式、光照强度、照度均匀度、眩光情况等[7]

实测结果如表 5所示,对比2013年颁布的《建筑采光设计标准》以及《建筑照明设计标准》,候车厅的采光平均值均大于标准规定的450 lx,也就是说候车室的整体光环境符合标准要求。然而在进行物理环境实测以及问卷发放的主观调研过程中,测试者发现候车厅内光线并不均匀。如图 1所示,车站进深在200 m左右,在车站东西出入口处均为通高的玻璃幕墙,在早晨及傍晚时极易产生东晒与西晒的现象,光线为太阳光直射,容易引起旅客的眩光;而在车站中部候车区域,主要是通过顶部孔洞状的不均匀天窗才进行采光,并以辅助以人工照明的方式,来补充室内天然光的不足。被测试者在候车区域认为光线均匀,但在进站-检票-候车的行进过程中却经历了光线由明到暗的转变,造成了一定时间的不舒适情况。因此在进行候车厅的采光设计时,采光的均匀度也应重点考虑[8]

表 5 候乘空间光环境实测参数 Table 5 Measured parameters of lighting environment in space of waiting times
3.3 声环境实测

随着人们生活质量的不断提高,环境噪声也日益被大家所关注。以往针对厅堂音质的设计只针对音乐厅、报告厅等主要功能需求空间,且混响时间等主要音质参数的获取通过公式计算而来[9],而目前,越来越多的计算模拟类软件被应用于建筑环境音质的模拟分析中,像交通枢纽这一类对音质并无过高要求的建筑类型也能快速、准确地进行声音设计,因此对现有候车厅建筑进行实测、以反馈设计就显得尤为重要[10]。本小节主要研究影响声音质量的噪声问题。

候车厅内的声音质量主要受车站广播、车辆行驶、行李拉拽、交谈行走等影响,测试结果如表 6所示,与1996年版的《公共交通等候室卫生标准》以及2006年版的《城市轨道交通车站站台声学要求和测量方法》要求,本次实测中的噪声波动值较小,且平均值在71~73 dB,处于标准要求范围之内。但在实际调研的过程,研究发现候车厅的空间较为庞大,声音的回响时间会相应的变长,也即混响时间加长,对人们产生较大的困扰;同时,候车厅天花板的造型为具有起伏态势的弧形,这种形状既会扩散声音又会聚焦声音,使得候车厅内声场分布并不均匀。因此,应当在进行候车厅设计时特别注意使用相对吸声系数较大的材料来进行装修[11]

表 6 声环境评价参数 Table 6 Acoustic environment evaluation parameters
3.4 空气质量实测

在室内空气质量的实测中,主要参考的指标便是二氧化碳浓度,这是由于二氧化碳浓度能够在一定程度上表征当前室内空气的空气龄,反应车站的通风效果,可间接看出车站在有害气体疏散方面的设计效果。测试结果为831.5×10-6,远小于我国《室内空气质量标准》中规定的2 000×10-6限制。可以看出在寒冷地区的夏季,室内外温差导致的气压不同能够很好地促进室内外的空气交换,达到良好的空气净化效果[12]

调研现场发现,由于该高铁站的建设时间较近,其内部的现代设施较为齐全,已充分进行了主动式的排风考虑,并且辅助相应的空调与空气净化的设备,车站的空气质量能够得到较好的控制,但是寒冷地区,频繁的新风换气将会带来室内温度不稳定、热量消耗浪费的情况,因此应注意在新风系统中设置加热设备,保证换风之后室内温度不会产生明显的波动,在空气质量达标的同时,维护室内适宜的热环境。

4 主观评价结果

图 7所示,问卷调研的旅客主观评价结果中,所有涉及室内物理环境的满意度打分均在3分以上,其中最不满意的指标是室内的声环境水平,满意度最高的是室内的光环境水平,介于两者之间的热环境水平的主观打分与实测结果基本吻合,显示出在寒地候车厅内的使用者对热舒适的要求不甚敏感;另外,设计上认为不均匀的室内光环境水平反而能得到较高的满意度,究其原因应该是候车人在进行候车的活动时一般进行交谈、休息或者玩手机等活动,对车站的光环境的需求度不高;受调研旅客往往都认为室内空气质量略差,这与实测结果也是有差距的,可能原因应该是新风系统的风速不高,导致的热舒适的指标偏低。

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图 7 主观评价结果 Fig. 7 Subjective evaluation results

总体分析实测与问卷结果,使用者最为敏感的室内物理环境指标为通风质量和声环境,热环境次之,光环境这是最不敏感的指标项。

通过这个结论分析得出,空气质量的主观感受与车站即时的可流线息息相关,人员聚集江湖带来较大的二氧化碳排放,从而给匀速运行的新风系统或者中央空调系统带来负荷,不能及时控制车站内的微气候[13-14],为呼吸道传染疾病的产生埋下了隐患,因此应当强化车站的主动设备建设,分时段动态控制新风或者空调系统的运行时间及方式,及时将候车厅的污浊空气处理好;同时在噪声的防控方面,应特别注意减轻在列车进出站或者经过站台时造成噪声污染,这一类的污染对使用者心理造成极大的困扰,且瞬时高速的移动带来啸叫与建筑结构的而震动,候车体验极差,因此,铁路部门在进行候车厅建设时应特别注重将噪声与震动的防治纳入到重点考虑的条目中去[15]

5 结论

基于实测及问卷调研结论分析,研究认为在进行寒地交通枢纽设计时应当注重室内风速的提升与噪声的控制,并且结合这两项指标展开进一步的旅客心理感受的调研;在热舒适水平的控制上,按照规范要求设计即可,本着节能环保的原则,可取得较好的热舒适效果。目前国内外在枢纽站候乘组织方面取得的研究成果非常丰富,但是以下方面研究较少:1)国内大型综合交通枢纽候乘组织的研究基础资料不够系统,宏观的定性研究较多、微观的定量分析较少,还有许多问题有待于进一步研究和解决;2)目前综合交通枢纽站候乘组织评价方法研究不够全面,评价指标体系有待完善;3)虽然目前关于城市道路交通的仿真研究很多,但是对于综合交通枢纽站内候乘客流组织的动态仿真研究较少,需要进行深入研究;4)物理环境舒适度的研究较少,对空间低能耗的探究也是值得思考的话题。将是进一步展开相关研究的方向。

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