截至2024年，中国高等教育建筑的总建筑面积已达12.51亿平方米，这得益于中国大学和学院的快速发展以及城市化的推进[1]。由于学生数量的增加、对室内环境要求的提高以及制冷和供暖设备运行不准确，这些教育建筑消耗的能源急剧增加[2]、[3]、[4]、[5]。先前的研究表明，大约90%的 Chinese 大学建筑属于能源密集型建筑，其制冷和供暖所需的能源占建筑总能耗的三分之二[6]、[7]。特别是在夏季炎热、冬季寒冷的气候条件下，能源浪费问题尤为明显，因为对13所大学建筑能耗的实地研究表明，平均每名学生的能耗是该地区人均能耗的2-4倍[8]、[9]。因此，鉴于日益严峻的能源挑战，提高大学教室的能源效率变得极为重要；同时，由于学生约三分之一的学习时间都在教室里度过，必须保证他们的室内热舒适度[10]。不良的热环境不仅影响教学质量和学生的健康[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]、[19]，还会使学生学习注意力下降，降低学习效率，甚至引发一些情绪问题[20]。然而，由于缺乏关于学生热需求的真实局部数据，大多数大学教室难以提供符合节能目标的适宜室内热环境，因此仅有11%的现有建筑能够满足80%的热舒适需求[21]、[22]。当室内环境不适时，用户可能会采取低能效的行为来改善热条件（例如在空调运行时开窗），这反而会进一步加剧能源消耗[24]。因此，基于教育建筑的实际局部需求和气候条件，探索室内环境与节能之间的最佳平衡至关重要。
降低大学教室的能源消耗并提高室内热舒适度依赖于多种因素，包括气候条件、学生的实际热舒适需求以及当前的室内环境[25]。目前，用于室内热环境的设计和运行参数基于统一的国家标准，但这些标准有两个主要局限性：首先，它们未能考虑具有不同热需求用户之间的热舒适度差异，因此室内设置的适宜性缺乏足够的实证支持[26]；其次，这些标准未能适应不同具体气候条件和具有各种偏好的使用者，以及个体适应局部环境的能力[27]、[28]、[29]、[30]、[31]。这些局限性导致了夏季过度制冷和冬季过热的问题。例如，吴等人[32]和杨[33]发现，位于夏季炎热、冬季寒冷的长沙和上海，夏季的可接受最高温度分别为29.4°C和30.3°C，均高于标准规定的舒适温度上限。刘等人[34]的研究指出，在严寒地区，实际的可接受最高温度比夏季标准高出2.44°C。更重要的是，即使在同一气候区内，不同城市的热舒适需求也存在显著差异。傅[35]和方[36]称，位于夏季炎热、冬季温暖的气候区的广州和香港，可接受的最高温度分别为29.3°C和26.75°C，两者之间存在2.55°C的差异。在寒冷地区，不同城市的最低可接受温度分别为天津[37]的18.87°C、西安[38]的21.3°C和太原[39]的19°C。此外，在这种气候条件下，最低可接受温度仅为12°C[40]、[41]，比标准推荐的最低舒适温度低7°C。因此，尽管建筑能耗很高，但大多数室内环境仍无法满足实际和局部的热舒适需求[25]、[42]、[43]、[44]。在降低建筑能耗的研究领域，大多数学者从以下几个方面入手：首先，被动冷却系统：M. Maiques等人发现，当建筑处于自然通风状态时，朝南的朝向可将暖通空调需求降低42%。此外，不同的建筑形式设计直接影响室内外热交换，从而改变空调能耗[45]。值得注意的是，植被的策略性使用也能降低能耗[46]：傅领导的研究团队发现，树木生长引起的气候变化可使建筑的总制冷需求降低15.5%。其次，提高建筑围护结构的材料和性能：建筑围护结构作为建筑内部和外部环境之间的屏障，能够调节内部温度并减少维持热舒适度所需的能源[48]。一些研究者[49]、[50]、[51]、[52]在建筑围护结构中加入了相变材料（PCMs），不仅显著提高了热舒适度，还实现了高达24.2%的节能[53]。窗户作为建筑围护结构的重要组成部分，也是研究的重点，因为通过玻璃的热量传递可达到85%，增加居住者的不适感[54]。Sina Lashgari等人证明，使用更节能的窗户可将能耗降低47.8%，尽管这相应地降低了热舒适度[55]。第三，系统的利用或算法的应用：Andi Abdul Halik Lateko等人[56]提出利用非高峰时段的夜间电价为CTES系统充电，然后在高峰时段释放冷却能量，从而实现节能和成本降低。Ganesh等人[57]采用动态优化控制策略，将空气处理单元（AHU）的能耗降低了17.7%。然而，这些研究均未考虑对热舒适度的影响，意味着节能可能是以牺牲居住者舒适度为代价的。还有一些研究在实现节能的同时确保了热舒适度：MennatAllah Hassan等人[58]及其团队发现，与传统玻璃相比，智能玻璃显著提高了热舒适度并降低了46%的能耗。此外，作为建筑中的高能耗设备，空调系统的优化和节能控制至关重要。Hou领导的团队[59]提出了基于居住者状态感知和OCD-LSTM-DDQN的预测控制框架，可将暖通空调系统的能耗降低30.4%，同时保证热舒适度和室内空气质量。但热舒适度的提升从根本上取决于室内环境是否满足居住者的需求。根据当地居住者的具体热舒适需求直接改善环境是最直接和精确的方法。很少有研究探讨了大学教室在特定气候条件下的学生实际热感受，大多数研究主要集中在寒冷地区的热需求上。因此，由于缺乏关于夏季炎热和冬季寒冷气候下学生实际热需求和室内条件的调查和局部数据，为大学教室提供适当的室内热舒适度和降低能耗颇具挑战性。显然，研究夏季炎热、冬季寒冷气候下大学教室的局部热舒适需求并探索合适的室内热舒适参数对于有效降低能源使用和保证热舒适的室内环境至关重要。
南京是一个典型的夏季炎热、冬季寒冷气候城市，许多大学拥有超过一百万名学生，因此迫切需要改善室内环境。本研究调查了南京大学教室在夏季和冬季能耗高峰期的热舒适度。本研究的主要目标如下：
(1)监测夏季和冬季大学教室的室内热环境数据；
(2)确定不同季节大学生实际的热舒适需求；
(3)分析这种气候条件下大学教室的适宜室内热舒适参数；
(4)计算当地实际热需求与ISO标准建议的舒适度之间的能耗差异，并探索大学教室的节能潜力。
