摘要
快速的城市发展催生了胶囊旅馆、睡眠舱和其他适应人们快节奏生活的小微睡眠空间，起源于最小舒适睡眠空间概念的“睡眠盒子”因满足了年轻背包客、机场旅客等人群短暂休息的需求而深受欢迎。随着“睡眠盒子”的发展，其封闭狭小空间中空气质量差、异味严重等问题逐渐凸显。传统的送风方式难以平衡提供新鲜空气的需求和气流对人体造成不舒适扰动的问题，本文基于作者课题组多年来对通风气流组织的研究，结合小微睡眠空间的空间特性提出了不同形式的贴附送风方式。本文围绕三种不同通风形式下室内代表空气质量的两个指标——CO2浓度和空气龄的分布进行了系列实验研究，旨在阐述小微睡眠空间中空气质量评估的方法以及三种送风模式的性能。
本文的实验依托于一个全尺寸的小微睡眠空间实验舱而展开，实验舱中定制了一个可以实现三种不同贴附送风模式的送风静压装置。本文研究中选择CO2作为人体睡眠过程中代谢污染物的代表，以空气龄为室内空气新鲜程度的评价指标，从室内CO2浓度的分布和空气龄的分布来分析不同送风模式下室内的空气质量。研究结果表明，不同送风模式下，代表人体代谢污染物的CO2的排除率在整个睡眠小空间平均维度上差别不大，但是在人体的头部区域差别很大，双贴附模式在去除人体睡眠姿势下头部区域呼吸污染物最为有效（CN ≥ 0.92）。空气龄代表了送风空气从进入室内到当前状态下所经历的时间，故而从送风空气分布的角度表示了室内空气的新鲜程度，三种送风模式下空气龄分布的对比显示竖壁贴附送风模式下室内平均空气龄最低。
本文从小微睡眠空间空气质量评估的角度对贴附送风模式进行研究，在评估三种送风模式性能的同时讨论了空气质量评估指标之间的差异。本文的研究为小微睡眠空间中的通风设计提供了借鉴，并重新解读了空气质量评估指标——代谢污染物排除率和空气龄。
关键词：贴附通风模式；空气质量、睡眠盒子、排污率、空气龄
基于舒适睡眠单元所需最小空间概念发展而来的“睡眠盒子”小微空间在多个国家的机场、车站出现，以低成本和便捷的优势为加班打工人、转机早班机旅客或者年轻背包客提供了休息补眠的场所。相比于正常体量的卧室，小微睡眠空间的几何尺寸狭小，人均居住空间小于10m³，低于许多国家规定的最小人均居住面积，并且室内人员的活动状态以睡眠休息为主。小微睡眠空间中为了较好的保护顾客的隐私，多被设计成一个相对封闭的空间，室内的气流不易流动，人体产生的CO2、异味等污染物无法及时排出，较差的空气质量影响居住体验，更甚者会导致人员感到烦躁、憋闷、头晕等。送入新风能在一定程度上改善上述情况，但睡眠状态下人员对身体周围环境空气的速度和温度比较敏感，不恰当的送风方式容易造成人员“吹风感”，严重干扰人员的睡眠质量。故而本文的研究结合小微睡眠空间受限的建筑空间特征，提出了不同模式的贴附送风方法，充分利用小空间的壁面来实现舒适柔和的新风送入。同时，针对小微空间中最关注的空气质量问题，从人体代谢污染物排除率和送风在室内的停留时间——空气龄方面对三种送风模式的效果进行了评价。
（1）人员睡眠CO2释放模拟实验和基于示踪气体衰减法的空气龄测试实验
(2) 室内CO2浓度和空气龄分布
本文基于小微睡眠空间的空间建筑特征提出了三种贴附送风模式，并通过设计实验模拟测试了睡眠状态下人体呼出污染物在不同模式下的分布情况，提出了无量纲指标CN来评价送风模式对人体呼出污染物的排除效果，结果表明双贴附送风模式具有最好的排出人员呼吸区域污染物的能力。通过示踪气体衰减实验研究了不同送风模式下室内空气龄的分布，结果显示竖壁贴附模式在室内最有最佳的气流分布。本文从污染物排除效果和室内空气新鲜程度对小微睡眠空间中的空气质量进行了对比评估，为小微睡眠空间中的通风设计提供了借鉴。
作者
Jingying Zhang§, Yanyan Li§, Haiguo Yin*, Linfeng Liang, Songmei Zu, Le Gao, Ying Zhang, Angui Li
School of Building Services Science and Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, Shaanxi, China
该论文的第一作者是西安建筑科技大学硕士生张竟英，博士生李艳艳为共同一作，通讯作者为西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院教授尹海国，课题组主要从事建筑通风空调气流组织、室内空气质量、人体热舒适相关研究。
Zhang J, Li Y, Yin H, et al. (2024). Experimental study on the CO2 concentration and age of air distribution inside tiny sleeping spaces. Building Simulation, 17: 591-605.
https://doi.org/10.1007/s12273-024-1101-1
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小微睡眠空间内CO2浓度和空气龄分布实验研究
期刊介绍
Building Simulation 2008年创刊，是世界上第一本有关建筑模拟领域最新研究成果的英文学术期刊，跨多种学科领域，涉及建筑技术、土木工程、建筑学、环境工程、能源及动力工程等，致力于为中外同行提供一个高水平的学术交流平台。被SCI、EI Compendex、Scopus、CSCD等数据库收录。2024年SCI影响因子6.1，在JCR两个学科领域均位于Q1区；位于中科院期刊分区，工程技术类1区。
