摘要：利用芮城国家气象观测站近62 年气象资料及近5 年区域站资料，计算了近62 年芮城县入四季日及四季长度。用温湿指数、风效指数及体感温度指数作为小区人居环境气候舒适度的评价指标，对芮城县首个智慧康养小区进行人居气候舒适性评价。结果表明：近62 年来芮城县入春日提前和入冬日推迟变化最为明显，春秋季显著性延长，冬季极显著缩短，夏季缩短不明显；智慧康养小区近5 年入春、夏季提前，入秋、冬季推迟，春、夏、秋季长度延长，冬季长度缩短；人居气候舒适季141 天，供冷季16 天，除湿季16 天，冷季65 天，供暖季143 天。小区人居气候舒适性评价结果可以为社区能源科学调度、合理利用自然气候资源提供依据。

关键词：康养小区；气候舒适度；评价

引言

随着社会经济发展和人们生活质量提高，人们对其赖以生存的居住环境越来越重视。人居环境包括人们生活工作所处的自然、经济、社会和文化环境等[]，其中气温、湿度、风、光照等气候因素作为一项重要自然环境对人类活动影响较大，同时人类活动和城市化对城市的人居气候环境产生影响，居民通过降温、取暖、加湿、除湿等耗能方式来调节不舒适的居住气候环境，从而加大了城市能源消耗和碳排放。随着社会经济的发展和城镇化进程推进，越来越多的人将生活在城市社区，人们对居住小区的宜居性要求越来越高。在气候变化背景下，开展气候舒适性评价、建设低碳宜居社区、提倡低碳消费模式显得尤为重要。

气候环境越来越受到人们的关注与重视，关于人体舒适度或人居环境气候适宜性评价已有很多学者开展了相关研究[2-6]。这些研究主要是利用各种气候舒适度指数开展舒适性评而将价，或研究舒适性的时空分布特征，或利用气象要素分析对人体舒适性的影响。舒适性评价结果作为依据，对社区人居气候舒适性开展区划，从而开展康养宜居、低碳节能减排、气候资源与社区规划设计相结合提高气象服务内涵的尚不多见。本文在分析芮城县四季变化特征的基础上，开展芮城首个智慧康养小区的人居气候舒适性评价，根据评价结果对小区全年降温季、供暖季、加湿季、自然通风季进行区划，综合评价结果可用于康养小区的能源供应科学调度和气候资源的科学利用。

评价地点及气候背景

芮城县第一个智慧康养文化示范建设项目—芮城西建金茂首府是芮城西建集团开发的高舒适度低能m2；总建筑面积2605m2。

芮城县处于暖温带大陆性气候区，有“十年九旱”之说，常年平均气温 3.3℃，年均降水量为 50.4mm，年均相对湿度 66%，年日照总时数 269.7h。芮城南临黄河、北靠中条山，地势由北向南倾斜，相对高度落差大，境内沟、滩、垣、丘陵交错，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春秋季气候适宜但日期较短。

2 所用资料

评价康养小区人居气候舒适性指标时，选择距离需要评价的小区.8Km 的芮城国家气象观象站近62 年（96-2022 年）资料，距离2.0Km的南村气象站近 5 年（208-2022 年）的加密观测资料。要素为日平均气温、日平均相对湿度、日平均风速及日日照时数，以上资料来自CIMISS 数据库，所有数据经过了严格的质量控制，对错误数据和超出当地气候学范围的奇异值予以剔除，并用空间插值法进行合理填补。2 站的气象要素缺测率均低于0.5%，对南村站部分缺测数据采用临近站点（距南村6.5Km 的太安站和5.5Km 的学张站）代替。

3 评价指标与方法

综合国内外人体舒适度指标的相关研究成果，人居环境最舒适的室内温湿度是：夏季24～26℃，冬季20～22℃，湿度30%～70%。人体体温正常情况下保持在36.5℃左右，而人体的皮肤温度略低于体温，大约是32℃左右，仅从温度出发，当高于 32℃时，人体就会产生炎热的感觉。温度相同的情况下，不同的湿度、风速和光照组合会给人体产生不一样的感受。关于人体舒适度的描述指标形式各异，但基本是以温湿指数为基础的，其中温度起决定性作用，湿度是重要指标，风速与辐射等其他气象要素也不能忽视[7]。

本文利用逐日平均气温、风速、湿度和日照时数资料，采用《人居环境气候舒适度评价》（GB/T 27963-20） 提供的方法计算温湿指数和风效指数，同时结合 Missenard 给出的体感温度指数对人体舒适度[9]进行综合评价。

3.1 三个评价指标

温湿指数I：描述人体对环境温度和湿度综合感受的指数。

评价某地人居环境的气候舒适度时，一般同时使用 I 和 K，其中最适宜 I 为 2.2，最适宜 K 为-99.5；当 I、K 越远离相应的最适宜指数时，体感越趋向不舒适；当两种指数不一致时，冬半年使用 K，夏半年使用 I；评价时段平均风速大于 3m/s 的地区使用 K[8]，若两指数的一致率超过70%时，可认为评价模式较理想。另外，将人体舒适度评价的另一指标体感温度指数（Te）与I、K 进行对比分析三者之间的致性和相关性，验证评价结果的科学性。

3.2 进入四季日及长度划分

根据《气候季节划分》（GB/T 42074—2022）［9］提供的指标和方法（以下简称“行标法”），区划出康养小区所在地年平均进入四季日期及四季长度。行标法划分各季开始的界限温度：冬季和春季为0.0℃，夏季和秋季为22.0℃。5 日滑动平均气温的计算公式如下：

式中：T5j 为第 j 日5 日滑动平均气温（℃），取2 位小数；tj 为第 j 日平均气温（℃）；j 为日序，j=，2，…，365；当j= 时，T5j 取该日及日序 362～365 的 5 天计算；当 j=2 时t，jT5j 4取该日t和日j 序3及t日j序3263～365t的j5天计算；t以j此类推。以芮城国家气象观测5站j资料计算近62 年（96-2022 年）和5常年（99-2020 年）平均进入四季日期和四季长度，利用芮城县南村常规观测站近5 年（208-2022 年）资料，计算县城区进入四季时间及各季长度，对康养小区各季开始日期、季节长度进行修正与确定。

3.3 气候舒适性评价

人居环境气候舒适季评价包括：舒适季（自然通风季）、供暖季、供冷季、除湿季、加湿季。舒适季取舒适度等级为3 的起止日；供暖季取舒适度等级为 的起止日；指数为 2 的冷日居民可以通过增衣保暖和居室自身的保暖作用，从低碳角度考虑，不需要额外供暖；供冷季取舒适度等级为 4 和 5 的起止日；除湿季取舒适度等级在 4 以上，且同时满足日平均气温≥27℃、相对湿度≥70%的连续日；加湿季取舒适度等级为 的起止日，且同时满足相对湿度≤20%的连续日。

4. 进入四季日期及各季长度变化特征

近 62 年，芮城县入春平均开始日期为 3 月 27 日，最早 3 月 5 日，最迟 4 月 日；入夏平均开始日期为 5 月 30 日，最早 5 月 8 日，最迟 6 月 5 日；秋季开始平均日期为 9 月 3 日，最早 8 月 6 日，最迟 9 月 7 日；冬季平均开始日期为 月 2 日，最早 0 月 8 日，最迟 月9 日。从各季变化趋势系数可知，芮城县入春日提前和入冬日推迟变化最为明显，倾向率分别为-2.44d/0a 和.4d/0a，均通过了0.0显著性水平检验；入夏日和入秋日均略提前，倾向率分别为-0.69d/0a、-0.94d/0a，未通过 0. 较显著性水平检验。对比各季开始日期变化幅度可知，冬季（42d）和秋季（42d）＞夏季（38d）＞春季（37d），即芮城各季开始日序中冬秋季变化幅度最大，春季最小。（图略）近 62 年，芮城县春、夏、秋、冬四季长度分别为 64d、96d、60d 和 45d；从各季长度变化趋势系数看，春季和秋季存在显著性（p＜0.0）延长的变化特征，冬季存在极显著（p＜0.0）变短的变化趋势，而夏季缩短变化趋势不显著。对比各季持续时间变化幅度表现为：冬季（60d）＞夏季（58d）＞秋季（50d）＞春季（49d）。（图略）

4.2 近5 年进入四季日期及各季长度变化特征

近5 年，芮城县入春、夏、秋、冬日分别为3 月 日、5 月24 日、8 月30 日和 月7 日；与常年相比，入春、入夏和入秋日分别提

前2d、7d 和3d，入冬日推迟6d；表现出近年来进入春、夏、秋季提前，进入冬季明显推迟。近5 年春、夏、秋、冬四季长度分别为74d、

98d、69d 和24d；与常年相比，春、夏、秋季长度分别延长5d、4d 和9d，冬季缩短8d。表2 芮城县208-2022 年进入四季、各季长度及与常年对比

从芮城近5 年滑动日平均气温曲线及四季转换日曲线图（图）看出，春秋季延长可能会使芮城舒适日增加，夏季延长，可能使制冷能源消耗和碳排放增加，但冬季缩短，取暖能源消耗与碳排放减少更加显著。

利用南村站资料计算的近5 年入季日和各季长度情况如表3，可以看出城市与乡村进入四季的日期和长度有着明显的差距，芮城康养小区位于城市与乡村结合部，对其季节变化宜综合考虑，故采用二者的加权平均进行订正（表3），进入春、夏、秋、冬季日期分别为3 月0日、5 月23 日、9 月6 日和 月0 日，四季长度分别为74d、06d、65d 和20d，与常年相比，表现出近年来康养小区入春、夏提前，入秋、冬推迟，春、夏、秋季长度延长，冬季长度缩短。

4.3 人居环境气候舒适度特征

4.3. 气候舒适度等级分布特征

从3 种指数转化而成的气候舒适度等级分布图（图2）。可见3 种舒适度指数年平均等级趋势基本一致，热和闷热（4～5 级）日期主要集中于6 月下旬到8 月中旬，寒冷和冷日（～2 级）集中于0 月下旬到4 月下旬，其余日期为舒适日（3 级）。3 种舒适度指数不同等级平均日数见表5，用3 种指数评价的芮城县均没有出现闷热天气，这可能与芮城高温时段相对湿度较小，很少让人产生闷热感有关；用温湿和体感温度计算的舒适日数基本一致，3 种指数计算的寒冷和冷日之和基本一致。

图2 芮城县近62 年3 种舒适度平均等级的一致率与相关系数芮城县近 62 年平均风速为 2.2m/s，根据前面说明，评价芮城县人居环境气候舒适度当 I、K 不一致时，冬半年（0-3 月）用 K，夏半年（4-9 月）用I，经此订正后，舒适日数55d，寒冷日80d，冷日30d。

4.3.2 舒适度的月分布特征

从表5 可以看出3 种指数具有高度一致性，芮城5-9 月指数为3，人体感觉“舒适”，4 月指数为2，人体感觉有点“冷”，0-3 月指数为 ，人体感觉“寒冷”，没有出现指数为4 或5 的情况，即芮城各月均没有使人感觉热或闷热的情。

表5 芮城县近62 年各月3 种舒适度指数及等级

4.4 小区人居气候环境舒适度区划

利用芮城国家站近 5 年资料计算的结果，用临近小区的南村站近 5 年观测资料进行适当修正。夏半年以 I 为主，冬半年以 K 为主，并适当参考T 。指数为3 的日期为舒适日；指数为4 及以上的日期为供冷日；指数为 的日期为供暖日；指数为2 的冷日居民可以通过采取增加衣物的方式保暖，从低碳角度考虑，不需额外供暖；对于指数 4 级以上、且当日平均气温超过 27℃、平均相对湿度 70%上的日期，定为除湿日；对于指数为、且日平均相对湿度低于30%以下的日期，定为加湿日。

综合评估得到芮城金茂首府智慧宜居小区（以下简称“智慧小区”）全年人居气候舒适性区划结果：舒适季（自然通风季）共 4d，集中在春夏秋季，三季舒适日分别为 24d、90d 和 27d；供冷季从 7 月 28 日到 8 月 2 日，共 6d，不存在闷热日；除湿季与供冷季相同，天数少，持续时间短，说明智慧小区夏季大部分时间可以通过开窗自然通风度过，制冷所需的能源和碳排放压力小；冷季从3 月6 日到4 月28 日、0 月 3 日至 0 月 3 日，共 65d，这个阶段芮城早晚温差和风速较大，人体感觉还比较寒凉，但可以通过适当增加衣物和房屋自身防寒等措施，不需供暖；供暖季从 月 日到3 月23 日，共43d，居民取暖所需的能源需求大，冬季碳排放压力较大。（见表7）

5 结论与常年相比，近5 年芮城智慧小区表现出入春、入夏提前，入秋、入冬偏晚；春、夏、秋季长度分别延长5d、2d 和5d，冬季缩短 22d。（2）芮城县近62 年舒适日数55d，寒冷日80d，冷日30d；5-9 月人体感觉“舒适”，4 月人体感觉有点“冷”，0-3 月人体感觉“寒冷”，没有出现指数为4 或5（人体感觉热或闷热）的情况。（3）利用人居环境气候舒适性评价指标体系对智慧小区进行了人居气候舒适性区划：舒适季（自然通风季）4 天，供冷季6 天，除湿季6 天，冷季65 天，供暖季43 天。评价结果可为智慧小区全年能源调度、自然气候资源合理利用提供参考依据。

参考文献

[1] 刘金丽，郑浩阳．珠海市人居环境气候舒适度特征分析［J］．广东气象，206，38（5）：49-53

[2] 辛学飞，韩琳，黄骏，等。两种人体舒适度评价方法在张家界国家森林公园的对比应用及检验[J].高原山地气象研究，205，35（4）：76-80.

[3] 张明洁，张京红，张亚杰，等.966-209 年海南人居环境气候舒适度时空分布及变化特征[J].气象与环境科学，202，44（6）：78-86.

作者简介：臧曦，（975—），女，湖南沅江，998 年毕业于南京气象学院，高级工程师，主要从事气象服务

基金项目：山西省气象局面上项目（SXKMSFW20246739）资助