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两种类型住宅的室内与室外温度的关系
Kiyoung Lee*, Daeyeop Lee
Graduate School of Public Health,Seoul Nationl University, 1 Gwanak-ro Gwanak-gu, Seoul 151-742, Korea
摘要：住宅的热力条件是非常重要的，因为人们每天花费大量的时间在家里。本文作者在韩国首尔的14个住宅中连续测量室内温度和相对湿度（RH）长达1年以上。住宅室内和室外热力条件之间的关系由四个气象学参数确定---参数温度，表观温度（AT），相对湿度（RH）和绝对湿度（AH）。户外和室内温度、表观温度（AT）和绝对湿度（AH）密切相关，但与相对湿度（RH）没有密切的关联。室内温度、表观温度（AT）和绝对湿度（AH）均显著高于室外，室内相对湿度（RH）显著低于室外相对湿度（RH）。作者根据室内和室外温度之间的回归模型在室温下检测到加热阈值为15.0°C，但这不是冷却点。只有下午2点在有空调的公寓才能观察到每小时温度的冷却点。公寓的室内温度在夏季较低，冬季则高于独立屋。然而，公寓室内相对湿度（RH）低于独立房屋。
关键词：室内温度; 室内相对湿度; 住宅类型; 空调; 加热点; 冷却点
- 介绍
室外热力条件会对健康产生各种影响[1]，在对这些健康结果进行研究时，将户外监测数据作为个人受照射量的指标。然而，间接评估方法可能导致由于时间活动模式和微环境条件的个体差异等原因造成的受照射量的误判[2]。室内热力条件被认为是个人受照射量的重要组成部分，因为工业化国家的大多数人一天中大约90％以上的时间都在室内[3]。学者在研究流行病学中的热力条件时，室内和室外热条件之间的关系可能是至关重要的[4]。
住宅的热力条件影响到居民的舒适感，也有可能影响住院病人的易感性。存在不良热力条件的住宅被认为有潜在的健康风险[5]。高相对湿度（RH）与呼吸道和过敏性疾病有关[6]，低温与冬季死亡相关[7-8]。改善寒冷房间的热力条件，来消除潮湿和霉菌，这对健康有明显的益处[9]。
在住宅中保持最佳的热力条件对舒适度和健康至关重要。关于室内环境的投诉通常与温度和湿度有关。此外，住宅环境具有在极端天气条件下提供避难所的重要作用。气候变化会引起环境温度和湿度的变化，因此更好地了解住宅的热力条件是非常必要的。尽管如此，目前人们仍没有对住宅温度和湿度进行广泛的监测。
这项研究的目的是调查韩国首尔的两种居住地区类型的住宅的热力条件，其中天气有季节性差异。住宅室内和室外条件之间的关系由四个气象参数（温度，表观温度（AT），相对湿度（RH）和绝对湿度（AH）决定。
- 方法
2010年3月至2011年2月对韩国首尔的14个住宅进行了长达一年的测量。选取七间公寓和七间独立屋进行测量。通过一个简短的问卷来收集有关住宅结构、供暖和制冷系统的信息。家庭成员的平均人数只有不到四人。所有住宅都有一个单独的燃气供暖系统，除了其中两个公寓依靠的是服务于整个建筑物的中央供暖系统。九间住宅有空调（五间公寓和四间独立屋）。在这些住宅的起居室内设有一个单独的交流单元，其中有两个独立的房屋除了在客厅里安装了一个立式交流单元还卧室里还安装了一个窗式交流单元。
使用U10温度和相对湿度数据记录器进行温度和相对湿度（RH）测量。数据记录仪的温度精度为0〜40℃plusmn;0.4℃，相对湿度（RH）精度为25〜85％plusmn;3.5％。数据记录器设为在12个月内每30分钟记录温度和相对湿度。所有14个住宅的客厅都放置了数据记录器。在其中六个住宅（三个公寓和三个独立的房子），都在卧室放置一个额外的数据记录器。每个采样点都选在房间中具有代表性的位置。所选择的位置远离空调系统，加湿器，燃气灶，加热器，门，窗户和阳光直射的影响。某个被放置在公寓客厅的数据记录器因设备故障而没有保存数据。
将数据记录器设置为提供每小时，每日和每月的数据。除了由于设备故障而没有数据的一间公寓外，其他住宅都用卧室内温度和相对湿度（RH）确定室内热力条件。用室内温度和相对湿度（RH）计算表观温度（AT）和绝对湿度（AH）。表观温度（AT）结合平均温度和露点温度，并根据下式[10]计算：表观温度（AT）= -2.653 （0.994times;T） （0.0153times;Td）（1）其中T为平均温度，Td为露点温度。
用温度和相对湿度（RH）计算绝对湿度（AH）。日常户外温度，相对湿度（RH）和露点温度均从韩国气象局获得。室外表观温度（AT）和绝对湿度（AH）的计算方式与室内表观温度（AT）和绝对湿度（AH）相同。
用t检验来比较室内和室外环境的每月的温度，相对湿度（RH），表观温度（AT）和绝对湿度（AH）。通过线性回归分析确定卧室和客厅的温度与相对湿度（RH），表观温度（AT）和绝对湿度（AH）之间的关系。用t检验比较每个月的不同住宅的每日的温度，相对湿度（RH），表观温度（AT）和绝对湿度（AH）。确定室内和室外日平均值之间的皮尔森相关系数（r）。分段线性回归模型用于进一步调查关系。为了检测到显著变化的阈值点，分段线性回归模型基于显著的零交叉法（SiZer）[11]。
所有的统计分析使用预测分析软件（PASW）统计（版本21；SPSS公司，芝加哥，IL，美国）和R版本3.0.2（R基础统计计算，奥地利，奥地利）进行分段回归建模和绘制散点图。SigmaPlot 10.0（Systat Software Inc.，San Jose，CA，USA）用于绘制图形。
- 结果
室内和室外的温度，表观温度（AT）和绝对湿度（AH）在夏季月份呈现高峰季节性变化，冬季表现为低位，如图1所示。室内月平均气温最低和最高的月份分别为1月的21.3℃和8月的29.7℃，室外月平均气温最低和最高的月份分别为1月的-7.2℃和8月的26.5℃。月度最低和最高的室内表观温度（AT）分别为1月份的19.7℃和8月份的35.8℃，而月度最低和最高的室外表观温度（AT）为1月份的5.9摄氏度，8月份的31.1摄氏度。室内温度和表观温度（AT）均显著高于每月相对应的户外水平（P lt;0.0001）。
最低和最高的月平均户外绝对湿度（AH）分别为1月份的1.6g / m3和8月份的19.4g / m3，最低和最高的月平均室内绝对湿度（AH）值为1月份的5.9g / m3，8月的20.3g / m3。 室内绝对湿度（AH）明显高于室外绝对湿度（AH）（P lt;0.0001）。 不同于温度，表观温度（AT）和绝对湿度（AH），室外相对湿度（RH）明显低于每个月的相应室外水平（P lt;0.0001）。 所有家庭的月平均室内相对湿度（RH）最低和最高分别是1月份的32％和8月份的68％，而最低和最高的户外相对湿度（RH）在1月份为54％，8月为78％。
（a）温度 （b）相对湿度
图1：14个住宅的室内和室外平均值（a）温度和（b）相对湿度（RH）的分布。
室内外温度与表观温度（AT），相对湿度（RH），绝对湿度（AH）之间的关系如图2所示。分段线性回归模型检测到室外日常温度的阈值为15.0°C和室外日常表观温度（AT）的阈值为15.9°C。当室外温度高于15.0℃时，在室内和室外平均温度（r = 0.95，b = 0.47，标准误差（b）= 0.12）之间检测到强线性相关。当室外温度低于阈值时，相关性相对较弱（r = 0.89，b = 0.13，标准误差（b）= 0.05）。室外表观温度（AT）高于15.9℃时，室内和室外平均线性相关系数呈现强相关性（r = 0.97，b = 0.66标准误差（b）= 0.15）。当室外表观温度（AT）低于阈值时，相关性相对较弱（r = 0.94，b = 0.28，标准误差（b）= 0.07），室内和室外相对湿度（RH）之间的线性相关性也较弱（r = 0.76，b = 0.91，标准误差（b）= 0.42）。在室内和室外绝对湿度（AH）之间有非常强的线性相关（r = 0.99，b = 1.27，标准误差（b）= 0.07）
（a）温度 （c）相对湿度
（b）表观温度 （d）绝对湿度
图2：2010年3月至2011年2月的（a）温度，（b）表观温度（AT），（c）相对湿度（RH）和（d）绝对湿度（AH）的室内和室外关系的散点图和回归结果。对温度和表观温度进行分段线性回归，并对相对湿度（RH）和绝对湿度（AH）进行线性回归。
（a）有空调的公寓 （b）有空调的独立房屋
（c）没有空调的独立房屋
图3：一年内（上午11点 - 12点），公寓、带有空调的独立房屋、不带有空调的独立房屋的室内和室外温度的时间特征
虽然没有观察到每日温度的冷却点，但是在12点（11点到12点）的每时温度显示有空调在这两种类型的住宅中运行。没有空调的公寓没有显示冷却点。 12 PM（11 AM-12PM）房屋室外温度回归斜率明显低于其他时段，如图3所示。11时至12时，室外温度升高时，观察到每小时温度的冷却点。虽然在上午11点至12点之外的时间没有观察到明显的冷却点，但并不表示在其他时间没有使用空调。其他时间缺少冷却点可以解释为韩国人使用空调时间较短。
- 讨论
首尔有四个独特的季节，每月的室外温度范围为-7.2至26.5°C。夏季季风季节经历了大雨。按照国际节能法规（IECC）[12]的规定，其室外温度与美国第5区类似，但夏季月份的温度略有下降。月度户外相对湿度（RH）从53.8％降至77.7％，八月份的相对湿度（RH）最高。室外相对湿度（RH）水平低于美国5区。
住宅温度，表观温度（AT）和绝对湿度（AH）均显着高于户外水平，室内相对湿度（RH）低于户外水平。月平均住宅温度和湿度范围比相应的户外值小。月平均室内温度和表观温度（AT）的范围分别为8.4°C和16.1°C，相应的室外范围为33.7°C和37.0°C。月平均室内绝对湿度（AH）范围为14.4g / m3，相应户外范围为17.8 g / m3。本文在美国一家房屋连续测量室内温度和相对湿度（RH）一年时间，室内温度变化范围为21〜27℃，相对湿度（RH）变化范围为25〜63％[13]。本文在短时间内对首尔的公寓进行测量，冬季和夏季的温度分别为23.9℃和27.5℃，冬季和夏季的湿度分别为31.6％和59.5％[14]。
室内绝对湿度（AH）与首尔室外绝对湿度（AH）密切相关，表明户外绝对湿度（AH）可以成为个人受照射量的良好指标。在美国东部马萨诸塞州的家庭中也观察到类似的相关性[4]。当且仅当在室外温暖条件下，室内温度和表观温度（AT）与户外水平有强相关性。户外温度和表观温度（AT）可以成为夏天个人受照射量的良好指标。使用室外温度条件确定各种与热力条件相关的风险[15]。然而，使用户外温度作为寒冷条件下的指标可能导致个人受照射量的高度测量误差。需要进一步的研究来确定寒冷条件的指标。室内和室外相对湿度（RH）之间的相关性较弱，室外相对湿度（RH）不是室内相对湿度（RH）的良好指标。
室内和室外温度之间的关系由两个独特的回归模型描述。当室外温度超过15℃时，关系为线性关系，室内温度高于室外温度。当室外温度低于15℃时，室内温度保持在20〜25℃之间，这表明当室外温度低于15℃时，居住者可以使用加热系统。本研究的加热点高于马萨诸塞州东部观察到的水平[4]。此外，首尔在寒冷天气时的住宅温度略高于马萨诸塞州。首尔人均能源消费量不断增加，可能需要加热节能。
这项研究有一些限制。这项小型研究仅测量根据居住类型选择的14栋房屋的室内热力条件。少数房屋可能不足以代表每个房屋类型。然而，这些数据可以提供每种房屋类型的年度趋势的基本信息。以前的热力条件测量主要集中在商业建筑物上，对于住宅建筑物的测量时间短。行为信息不是每天收集的，简单的数据收集方法对于这样长时间的测量可能是有益的。了解住宅的热力条件有助于适应环境温度，特别是在热浪期间。热力条件与房屋设计、能源管理策略和公共卫生计划等息息相关。
- 结论
本研究在大约1年的时间内测量室内温度和湿度，以确定两种类型的住宅中的室内热力条件。研究结果表明，室外温度，表观温度和绝对湿度均可作为室内条件的指标，但户外相对湿度对确定室内水平无效。不同居住类型之间的室内温湿度不同。室内热力条件可能有助于了解这里研究的两种类型的住宅中的个人受照射量。
参考文献：
[1] Ye X, Wolff R, Yu W, Vaneckova P, Pan X, Tong S. Ambient temperature and morbidity: a review of epidemiological evidence. Environ Health Persp 2012;120(1):19-28.
[2]White-Newsome JL, Saacute;nchez BN, Jolliet O, Zhang Z, Parker EA, Dvonch JT, et al. Climate change and health: indoor heat exposure in vulnerable populations. Environ Res2012;112:20-7.
[3] Hoppe P, Martin
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