热舒适范文10篇
时间：2023-03-30 22:15:31
热舒适范文篇1
关键词热舒适性指标评价
1引言
热舒适性是居住者对室内热环境满意程度的一项重要指标。早在20世纪实，人们就开始了舒适感研究，空气调节工程师、室内空气品质研究人员等所希望的是能对人体舒适感进行定量预测。这些年来，业已提出了很多热舒适指标，不同国家的官方和专业机构推荐使用不同的指标。因此，从整体上去把握各种指标及其发展史是非常有益的。就我国而言，由于疆域辽阔，气候多变，不同地区所采用的标准也有所不同，尤其是纬度有一定差异的地方。有鉴于此，本文作者对一些主要指标作了简要分析，并根据我国国家的国情，结合国内外相关的研究成果给出自己的看法，以供同行参考。
2各种指标的定义与特点
2．1卡他冷却能力[1]
最早的指标是1914年由Leonardhiss爵士提出的，以大温包温度计的热损失量为基础。卡他温度计由一根长为40mm，直径为20mm的圆柱形大温包的酒精玻璃温度计组成。温度计杆上有38℃和35℃两条标线，使用时将温度计加热到酒精柱高于38℃这一刻度。然后将其挂于流动空气中，测量酒精柱从38℃下降到35℃所需的时间。根据这一时间和每一温度计所配有的校正系数，即可计算环境的"冷却能力"。20世纪30年代进行的大量实验都采用卡他温度计，它综合了平均辐射温度、空气温度、空气流速的影响，但未考虑湿度的影响。
2．2拟人器和当量温度[1]
Dufton在1929年研制了一种综合恒温器。这种恒温器可在空气温度、热辐射和空气速度变化的条件下保持房间具有舒适的温度，这一装置被称为拟人器（eupatheostat）。在这之后，Dufton又定义了当量温度。所谓当量温度，即是一个均匀封闭体的温度。在该封闭体内，一个高为550mm、直径为190mm的黑色圆柱体的散热量与其在实际环境中的散热量相等。圆柱体表面所维持的温度是圆柱体所散失的热量的精确函数，并且这一温度在任何均匀空间内都比37.8℃要低一个数值，这个数值是37.8℃和封闭空间温度之差的2/3。
当量温度未给出能根据基本环境变量进行计算的分析表达式，所用的拟人器是一种又大又相当笨重的仪器，因此限制了它的应用。
2．3有效温度
在早期的美国空调工程中，人们迫切想知道湿度对舒适的影响方面的可靠资料。这一问题以及其他一些问题促使了美国采暖通风工程师协会新建了一个实验室。该实验室于1919年在匹茨堡开始工作，而有效温度指标便是它的首批研究课题之一，并由此产生了这一指标。其定义为：这是一个将干球温度、湿度、空气流速对人体温暖感或冷感的影响综合成一个单一数值的任一指标。它在数值上等于产生相同感觉的静止饱和空气的温度。
有效温度曾为很多官方和专业团体所采用，特别是用在热环境规范中，直到1967年，ASHRAE也一直转载这个指标，但是有效温度在低温时过分强调了湿度的影响，而在高温时对湿度的影响强调得不够。目前，任何主要的官方机构均已不再推荐有效温度指标，ASHRAE则推荐使用其代替形式--新的有效温度ET*。尽管如此，它仍是那些早期指标中最值得注意的指标。因为它不但得到普遍的承认，而且是具有大量的实验数据。有效温度温标的建立是一项卓越的成就，ET作为标准指标被空气调节工程师使用了近50年。
2．3．1新有效温度（ET*）[4]
这个指标是GAGGE在1971年提出的，所谓ET*，就是相对湿度为50%的假想封闭环境中相同作用的温度。该指标同时考虑了辐射、对流和蒸发三种因素的影响，因而受到了广泛的采用。等新有效温度曲线如图1所示。
图1等新有效温度曲线
2．4FANGER舒适方程
2．4．1舒适条件
丹麦的P.O.FANGER提出了一个综合舒适指标，即能够确定人体舒适状态的物理参数是与人体有关，而不是与环境有关，首先，FANGER制定了三个舒适条件，第一个条件是人体必须处于热平衡状态，以便使人体对环境的散热量等于人体体内产生的热量，第二个条件是皮肤平均温度应具有与舒适相适应的水平，第三个条件是人体应具有最佳的排汗率，排汗率也是新陈代谢的函数。随后，FANGER综述了文献，得出了热平衡方程的每一个量的表达式。将热平衡方程与其他两个舒适条件组合起来就得到了著名的舒适方程。满足舒适方程的一组变量必须满足舒适的三个条件，因此该方程是舒适的必要条件，但不是充分条件。因为可以设想会出现这样的情况，即满足了舒适方程，却并不令人舒适，很容易变化的环境就是一个例子。
舒适方程已被证明是很成功的，但它所依据的大多数试验是以健康的美国年轻人或欧洲大学生为受试者而进行的，因此不能假定将舒适方程应用到其他各种人群时是没有问题的。
2．4．2预测平均反应（PMV）
当一组环境变量满足舒适方程时就将产生最佳的舒适感。如果该方程未得到满足，则该环境就不是最佳的，但是方程并未给出任何说明所处的环境是如何不舒适的方法。FANGER进一步发展了舒适方程，并用公式表示一个可预测任何给定环境变量的组合所产生热感觉的指标，这一指标被称为预测平均反应（PMV），FANGER教授把它分为七个等级，每一个等级的代表意义如下表所示：
FANGER的七级指标表1
PMV值+3+2+10-1-2-3
预测热感觉热暖稍暖舒适稍凉凉冷
为了扩大该想法的应用范围，FANGER提出在某一活动量下的热感使人体热负荷的函数的建议（所谓有体热负荷就是体内产热量与人体对实际环境散热量两者之差，假设人体的平均皮肤温度及实际活动量相适应的汗液分泌量均保持舒适值），并通过实验建立了PMV方程。PMV方程没有被各种衣着和活动情况下的实验数据所证实，它对于坐着工作和穿着轻便衣服的人体可给出很好的结果，然而有关在较高新陈代谢下的热感的资料是不大令人满意的。
2．5标准的有效温度（SET）
在介绍标准有效温度之前，让我们先来看一下皮肤湿润度的概念。皮肤湿润度是皮肤表面的实际蒸发损失与在相同环境中可能出现的最大损失之比，最大损失意味着皮肤表面是完全湿润的。皮肤湿润度的概念对于新的有效温度是很重要的，将这一指标与空气的温度和湿度联系起来，就可提供一个适用于穿标准服装和坐着工作的人的指标。在此基础上，工程师们又扩展了新有效温度的主要内容，以综合考虑不同的活动水平和衣服热阻，由此产生了众所周知的标准有效温度（SET）。
标准有效温度应包含平均皮肤温度和皮肤湿润度，以便确定某个人的热状态。确定某一状态的标准有效温度需分两步进
行，首先要求出一个人的皮肤温度和皮肤湿润度，这可以通过实测来完成，其次就是求出产生相同皮肤温度和湿润度值的标准环境温度，这一步可通过对人体的传热分析来完成。
标准有效温度是本文所述中比较全面的一种，尽管它的最初设想是用以预测人体排直时的不舒适感，但经过发展却能应付各种各样衣着条件、活动量和环境变量的情况。然而它所具有的复杂性，使其需要用计算机来计算皮肤温度和皮肤湿润度，因此阻碍了它的通用性。
2．6主观温度
早期所制定的哪些指标大多已废弃不用了，他们已被舒适方程和标准有效温度之类更完善的指标所代替，但是，新指标固然有自己的优点，他们也有关共同的弱点，其一，数学公式的复杂性，导致必须在计算机上求值，其二，尽管他们包括了所有的变量，但令人遗憾的是这都使得他们在实际中的用处不大。基于以上原因，工程师又定义了一个新的指标，这种指标的应用是以想要设计一个舒适环境的设计师的问题为中心。它要求有两种数据，即居住者需要什么样的温度、以及什么样的物理变量组合会产生这一温度。这一指标就是主观温度。它的定义为：一个具有空气温度（Ta）等于平均辐射温度（Tr），相对空气流速（v）等于0.1m/s和相对湿度50%的均匀封闭空间的温度，该环境将产生与实际环境相同的温暖感。
主观温度的定义在很大程度上取决于主观温暖感，利用环境变量表示的主观公式无论何时均可由现有的温暖感数据加以确定，因此这是由经验得出的公式。
3热舒适性指标的评价
本文列举了主要的温暖感和舒适感指标。当已知有关的人体活动状态和衣着条件而需要预测舒适温度时，主观温度计算公式就会快速而足够准确的估算出人体舒适所需要的温度。主观温度方程不能用来预测人体不舒适感或人体感觉。必要时可采用预测平均反应。
最通用的指标就是标准有效温度，它是专门用来解决高温高湿对人体影响。它可跟踪体温和皮肤温度的时间变化过程，并给出作为人体状态函数的热感和不舒适感，但要以复杂的计算机程序作为所付出的代价。
当温度高到足以使人们担心周围环境温度的提高会影响人体健康时就必须采用为此而专门设计的一种热应力指标。
我国南方地区普遍具有冬冷夏热、全年潮湿的气候特征，作者根据生活经验，认为全年气候潮湿是造成夏季闷热和冬季阴冷的内在原因，因此，湿度控制应成为主要考虑的因素，尤其是室内空气中多余的水汽（即气态的水，属于空气污染物的一
种）。
为了对指标选择进行分析，选用试验数据如下[4]，表2是对210名测试对象的背景资料进行数据处理。
背景分析统计表2总样本容量210人
通风方式空调方式138(65.7%)
非空调方式72(34.3%)
性别男110(52.4%)
女100(47.6%)
年龄平均值28.24
标准偏差8.33
最大值67
最小值15
居住时间平均值14.4
着衣量平均值0.43
活动量平均值1.22
采用新有效温度进行计算，空调状态的室内物理条件的频率分布如下图所示：
图2空调状态的室内物理条件的频率分析
由图可得到空调房间的ET*的频率分布情况。对照ASHRAEE55-1992的舒适区域要求，ET*值在23℃到26℃之间，相对湿度小于60%。因而由它所算出的温度范围和湿度范围都比较适合，而温度和湿度是影响人体舒适性的两个最重要因素，基于此，建议可采用新有效温度（ET*）作为主要的舒适性指标。
我国北方地区相对南方来说较为干燥，尤其是冬季。近年来，随着经济的发展和生活习性趋使，夏季用空调器，冬季用暖气，已成为一种习惯，这样就导致室内更加温暖和干燥，而且人产也习惯于在室内穿较薄的衣服，因此着衣量不大。下面给出测试对象的背景统计资料和试验数据及分析[4]。
冬季测试背景资料统计表3
样本总量74人（其中男性41人，占55%）
参考平均值标准偏差
年龄277
居住时间1313
相对湿度53.213.3
空气流速0.0480.031
服装热阻0.880.15
活动量1.190.12
冬季舒适区域的确定表4
分类结果
预测值拟合方程PMV=0.31634ET*-6.8985
中性温度（ET*）21.8℃
80%满意区域19.1～24.5℃
90%满意区域20.2～23.4℃
拟合方程ASH=0.31459ET*-5.991
实测值中性温度（ET*）18.8℃
80%满意区域16.5～22.5℃
90%满意区域17.5～20.6℃
由表中数据可以看出，利用拟合方程后得到的预测值和实测值有一定的差距。这主要有两个原因：首先，在实际中明确PMV的数值是困难的，因为人的舒适感影响人体舒适度的因素有许多，例如人的穿着、心情和情绪等等，即使环境条件相同，每个人的反映和评价也是不同的。其次，所拟合的方程误差较大。
针对第一条，可用预期不满意率PPD表示热环境不满意的百分数（PPD指标是根据在同一温度条件下，投票值为不满意，即投票为+3，+2，-2，-3的百分率的和）。对于第二条，或者是对舒适方程进行改进，或者是做大量的实验，从中拟合出较为准确的方程。
综上所述，对于北方地区，建议采用舒适方程和PMV去确定舒适条件。
4结论
我国疆域广阔，民族众多，对舒适性的要求也不一样。作者认为随着人民生活水平等提高，各地区应结合气候牲、种族特性、生活习惯、身体素质等，对舒适性指标进行各自的修正和改进，得出适合本地区的舒适性指标。
参考文献
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3夏一哉，赵荣义，江亿，北京市住宅环境热舒适研究，暖通空调，1999，29（2）：1～5
4吕芳，热舒适与建筑节能[D]，天津：天津大学建筑设备与环境工程系，2000
热舒适范文篇2
对北京88户自然通风居民住宅现场测试了夏季室内干球温度、相对湿度、风速等热环境参数，以问卷方式和ASHRAE的7级热舒适指标调查记录了居民的热感觉，考察了居室热环境改善措施。调查结果表明，自然通风条件下北京普通住宅的热环境基本处于ASHRAE舒适区之外，80％居民可接受的热环境对应的有效温度上限为30℃，对温度的敏感程度与其它地区相近。
关键词：住宅热舒适热环境热感觉
Abstract
Presentsafieldinvestigationinto88non-airconditionedresidentialunitsinBeijing,duringwhichtheindoorthermalenvironmentconditionsweremeasured,thethermalsensevalueoftheoccupantsquestionedandrecorded,andthemethodstoimprovetheindoorthermalconditionsexamined.TheresultsrevealthattheyarecoincidentwithlittleoftheASHRAEcomfortzone,thattheupperlimitoftheeffectivetemperaturecorrespondingtotheacceptedthermalenvironmentbyupto80%oftheoccupantsis30℃,andthattheresponseofthesubjectsinBeijingaresimilartothoseinsomeotherpartsofworld.
Keywords：residence，thermalcomfort，thermalenvironment，thermalsensation
1引言
热舒适是居住者对室内热环境满意程度的一项重要指标。关于人体热舒适和热环境之间关系的研究从本世纪初便开始了。目前，ASHRAE55-1992[1]和ISO7730[2]是世界上普遍采用的评价和预测室内热环境热舒适程度的标准。ASHRAE标准中给出了至少满足80%居住者的舒适区。ISO7730阐述了丹麦工业大学Fanger教授提出的预测人体热感觉指标PMV。与PMV模型相似的还有Gagge教授提出的有效温度指标（ET*）和标准有效温度指标（SET）[3]。这类模型共同的特点是它们变为环境参数不随时间改变，而且批人体看作是外界热刺激的被动接受者。一定的热环境参数对人体的作用，是通过两者之间的热湿交换来影响人体的生理参数，进而产生不同的热感觉。所以，这类模型可以被认为是稳态的和以热平衡方程为基础的。按照这一类模型制定的ASHRAE标准旨营造一种稳态的、至少80%居民能够接受的热环境。
可是，一系列实地测试表明，这类模型并不能准确地预测出人体的热反应[4～7]。人的适应性可以被认为是产生实验室研究和实地测试的结果差异的一个主要原因。这种适应性包括生理的、行为的和最主要是心理上的适应性。文献[8]就曾指出热感觉的评判在很大程度上取决于人员背景和对环境的一处种期望。所在，舒适性研究应该既有实验室的实验，又不能忽略实地的测试分析。
随着人们生活水平的提高，对热舒适的要求也相应提高。北京市居民安装家用空调的人数逐年增加，但随之而来的是较重的经济负担和时常听到的人们对空调环境的抱怨。究竟北京气候区应该采用什么样的空调方式和建筑模式，才能既保证居民的舒适和健康要求，又能尽可能多地节省能源？这正是需要探索的问题，为此，笔者在1998年夏季进行了一次北京市住宅热舒适调查。
2调查目的与方法
2．1本次调标题要解决的主要问题
2．1．1考察北京市普通居民住宅（基本上是没有安装空调的家庭）的热环境情况。
2．1．2调查在这类自然通风建筑内居民的热舒适状况，并将结果与ASHRAE标准和其它研究成果相比较。
2．1．3了解居民在改善居室热环境方面采取的措施。
2．1．4分析数据，用统计分析的办法确定现有热环境条件与居民热反应之间的相互关系。
2．2调查方法
2．2．1住宅的选择
因为本次调查主要想了解在自然通风方式下居民的热舒适情况，所以选择调查的88家住房基本上没有装空调，或虽然有空调，也处于极少开启的状态。在选择这些住房时，主要考虑了房间的楼层、朝向以及自然通风情况。调查了总楼层为2～6层的低层建筑及总楼层为20层的高层住宅；在这两类建筑中，即选择了位于整幢建筑物四个角上的房间，也选择了中部的房间。另外，还照顾到东、西、南、北四个朝向的房间在样本中分布均匀。一半的住宅位于北京市西南部的石景山区，另一半则在清华大学的校园内。住宅外部的绿化程度，也有明显的不同。调查过程中，对受试者的选择尽可能做到男女比例相近。
2．2．2数据的采集
调查是在1998年7月上旬进行的，此时北京进入盛夏不久，而且雨水较多，气候基本上属于温度较高，且比较潮湿的状态。
调查分析两种方式同时进行，一种是对房间物理参数的测量，包括空气温度、相对湿度和空气流动速度。所用的测量仪器是干湿球温度计和热线风速仪。另一种是问卷的形式，内容包括：①基本的背景情况，如年龄、性别，在北京居住的时间，办公室是否有空调等；②调查时刻居民的热感觉，以及对此时环境的风速、空气清新程度和潮湿状况的主观评价。热感觉投票值采用ASHRAE的7级指标表示（-3冷，-2凉，-1凉爽，0不冷不热的中性状态，+1有点热，+2热，+3很热）；③通常采用的改善室内热环境的适应性措施，包括遮阳、风扇等有关改变房间物理参数的手段和人员增减衣服、喝饮料等自身的适应性行为。
2．2．3调查的步骤
一个调查小组通常由3人组成。在征得住房主人同间的情况下，进行20～30min的调查。其中一个人负责测量环境参数，另一个人负责对整个居室的建筑特性进行测绘，最后一个人则进行问卷的询问和填写的工作。
2．2．4舒适性指标的计算
在调查过程中，详细记录了受试者当时的衣着情况，以及坐椅的形式（是硬椅还是沙发，是否铺有凉席等）。按照ASHRAE55-1992标准，计算出受试者所穿服装的热阻值，以单位clo①表示（1clo=0.155℃·m2/W）。目前在热舒适研究领域，有文章讨论椅子对坐姿受试者的服装热阻的作用[9]，本文参考它们的研究结果，考虑不同坐椅对服装热阻的影响，对热阻值进行了修正。
新陈代谢率无法直接测量出来。因为整个调查过程历时至少20min，在这段时间内，受试者通常是坐着仔细看介绍材料和回答问题，所以把新陈代谢定为1.2met②,这是坐姿轻微活动者所具有的新陈代谢水平。
采用Gagge的人体二节点模型[3]，编写程序，以现场测量的物理量、服装热阻和新陈代谢率为输入量，计算有效温度ET*和PMV指标。
二节点模型反人体分成两个同心的圆柱体，分别代表人体的核心层和皮肤层，它们的热平衡方程式分别为：
(1)
(2)
式中Mcr，Msk为单位体表面的核心层质量和皮肤层质量；ccr，csk为核心层及皮肤层平均比热容；Tcr，Tsk为为核心层及皮肤层温度；t为时间；M为单位体表面新陈代谢率；Msh为单位体表面积寒战调节产热量；W为单位体表面积对外所做的机械功；Qre为单位体表面积呼吸热损失；Qdr为单位体表面积与环境间的显热换热量；Qev为单位体表面积与环境间的潜热换热量；K为核心层与皮肤间的导热系数；mbl为核心层与皮肤层间的血流量；cp,bl为血液比热容。
有效温度ET*是一个等效的干球温度量，如果在环境温度ET*，平均辐射温度与环境温度相同，相对湿度50%的等温假想热环境中，人体的皮肤湿度和通过皮肤的换热量与真实环境下的值相同，那么就可以用ET*来表示这一真实环境的温度。换句话说，ET*值把真实环境下的空气温度、相对湿度和平均辐射温度规整为一个温度参数，使具有不同空气温度、相对湿度和平均辐射温度的环境能用一个ET*值相互比较。PMV指标是Fanger提出的预测平均热感觉投票值。
3调查结果
3．1人员背景
表1表示了此次被调查人员的基本情况，平均年龄为49.2岁，在北京平均居住时间为36.5年，说明大多数被调查者已经完全适应了北京的气候。77%的被调查者办公室没有空调，基本上不生活在空调环境中。
表1被调查人员背景的统计归纳样本数目88
性别
男57%
女43%
年龄/岁
平均值49．2
标准偏差16．9
最大值82
最小值16
在北京居住的时间/年
平均值36．5
标准偏差19
最大值76
最小值1
办公室有空调的人数的比例23%
办公室无空调的人数的比例77%
3．2室内气候及服装热阻
对测量得到的室内气候参数和服装热阻值进行统计分析的结果见表2。可以看出ET*值位于26.6℃到32.8℃之间，相对湿度在53%到88%之间。对照ASHRAE55-92中舒适区要求，ET*值应在23℃到26℃之间，相对湿度小于60%，可以看出夏季北京自然通风形式下的普通住宅的热环境基本上都在ASHRAE舒适区之外。
表2室内物理参数及服装热阻的统计归纳
平均值标准偏差最大值最小值
空气温度/℃28.61.163126
相对湿度/％77.46.78853
空气流速/m/s0.180.251.50.02
ET*/℃30.31.4932.826.6
服装热阻/clo0.310.080.50.15
图1表示了实测得到的室内空气温度、风速、服装热阻和计算得到ET*值的分布频率。温度测量中，29℃室温出现的频率最高，占样本总数的23.5%。由于空气的平均相对湿度大于50%，所以计算得到ET*值比测量的空气温度要大，而且它的分布也较测量值均匀。ET*为31.5℃时的情况最多，占样本数的16.5%。在风速的分布情况中，0.1m/s的风速为最多，占48.2%；样本总数的91%风速小于0.5m/s。服装热阻的平均值为0.31clo,频率最大值出现在0.4clo，为28.2%，可以看出，夏季北京市居民在家中的普遍着衣量不大。
图1实测空气温度、风速、服装热阻和计算有效温度
3．3热感觉
选取风速小于0.2m/s的工况（占总样本的75%），分别回归出实测的热感觉值TSV随空气温度Ta和ET*变化的曲线，曲线方程分别为：
TSV=-7.950+0.298ET*(R=0.925)(3)
TSV=-8.068+0.319Ta(R=0.963)(4)
R为相关系数。
从这两个回归方程中，我们就可以得到当TSV=0时，ET*和Ta分别为26.7℃和25.3℃，其物理意义是热中性状态所对应的温度。
关于热环境的可接受率，通常的研究方法有两种。一种是直接法，即在热舒适问卷中让受试者明确判断对此环境是否可以接受。另一种则是间接法，即按照惯例，当受试者的投票值在-1到+1之间时，认为他们对此时的热环境能够接受。ASHRAE标准就是要寻求至少80%的居民可接受的热环境。这里的可接受率和Fanger提出的PPD（预测不满意率）有些许差别。图2表示了本次调查中得到的随ET*的增加，可接受率的变化规律。以80%界定，可以得以北京市自然通风建筑中居民可接受的热环境温度上限大约在30℃（以ET*表示）。
图2可接受率随有效温度(ET*)的变化
3．4风速的主观评价
调查中，测得平均风速值为0.18m/s。问卷中受试者对空气流动速度的评价，47%认为知中，43%认为小，其余10%认为太小，没有人认为风速偏大。曾经试图寻找空气清新程度和潮湿程度与风速的关系，但没有得到可靠的关系式。
3．5适应性手段
在人与环境的相互关系中，人不仅仅是环境物理参数刺激的被动接受者，同时也是积极的适应者，。调查过程中发现，至少85%的居民对居室热环境有不同程度的调节行为，包括用窗帘或外遮阳罩来挡射入室内的阳光，用开并门窗或用电扇来调节室内的空气流速；自身对热环境的调节行为有空舒适简便的家居服装、喝饮料、洗澡等等。这些适应性手段无疑增加了人们的舒适感，提高了他们对环境的满意程度。调查发现，90%的住房有电扇，其中31.6%的居民认为他们对电扇的使用频率为常开，16.5%的居民认为是常关，其余认为使用频率为30%到80%不等。对于喝饮料，47.4%的人喜欢喝热的至少是温的饮料，如热茶或凉开水，46.1%的人喜欢喝冷饮，只有6.5%的人不喜欢喝任何饮料。NickBake[10]等人的研究发现，754次观测中，喝冷饮的出现次数是308次，只有12次是喝热饮。从中我们可能明显地看出中国人与西方人在生活习惯上的不同，这必然会对热感觉产生影响。
4讨论
4．1实测的热感觉值PMV的比较
将实测的热舒适参数空气温度、相对湿度、风速、新陈代谢率和服装热阻（这里由于测量设备有限，无法在短时间内测出平均辐射温度值，假设它与空气温度相等）代入程序，计算得到PMV值，并把它们与实际测得的热感觉值画在同一张图上，见图3。横纵坐标都是量化的热感觉值。从图中可以看出，实测的热感觉值TSV普遍低于PMV值，这说明所调查的人群对热的承受能力要高些。
图3热感觉实测值与PMV计算值的比较
4．2与其它调研结果的比较
关于热舒适的实地调研，在世界各地有许多研究者都曾进行过，他们的结果给我们提供了极好的对比机会。另外，笔者认为以ET*为变量比以空气温度或操作温度为变量要好，它能更准确地体现热环境的热湿交换特性。
Bush[11]对泰国曼谷夏季自然通风建筑的研究发现，热感觉投票值（TSV）随ET*变化曲线的斜率为0.234/℃，Schiller[12]对洛杉矶的研究发现，同样也以ET*为变量，TSV变化曲线的斜率为0.318/℃，这一结果与本文的0.298/℃极为相近。此斜率表示人们的热感觉对温度变化的敏感程度与其他地区的居民相似。
热中性状态下对应的温度，研究成果见表3[13]。本文得出的北京夏季自然通风建筑中居民的热中性温度（Ta和ET*）分别为25.3℃和26.7℃，与布里斯班地区的结果相近。
表3实地热舒适实验：热中性状态下对应的温度地域及气候热环境控制手段热中性状态下对应的空气干球温度/℃
墨尔本－夏季自然通风21.8
布里斯班-夏季自然通风25.6
泰国－夏季自然通风28.5/27.4(ET*)
新加坡－夏季自然通风28.5
4．3适应性的问题
如前所述，调查析室内工况基本上处于ASHRAE舒适区以外，但结果表明，北京无空调家庭居民的热中性温度为26.7℃（以ET*表示），而且直到ET*为30℃，仍有80%的居民感到环境可以接受。究其原因，笔者认为一方面是由于居民在家中的着衣量较少（平均服装热阻为0.31clo），而且室内风速较空调环境的风速要大，另一方面也与居民的生理适应性和对环境的心理期望有关。被调查者在北京居住的时间平均在30年以上，绝大部分人已经适应了夏季的炎热气候，对热有一定的承受能力，而且由于家中没有空调，从心理上就已经对室内较高的温度有所准备，同时，在热不适时可以采取一些适应性手段来改善热感觉。从心理学角度上看，当人们能够对引起不快的因素加以控制时，不快的程度将会减弱。另外，在调查发现，空调带来的经济负担、对环境的关注和喜欢自然环境的心理都增加了无空调住户对热的环境的适应性。
5结论
5．1由于夏季室外气温较高，室内热状况普遍偏热，以ET*表示，平均温度为30.3℃；但自然通风建筑中的居室对室内的较高温度有较强的承受能力。
5．2风扇是这类建筑居民改善不适的主要手段，90%的家庭备有风扇，且有31.6%的家庭认为风扇的使用频率为常开。另外，居民普遍能有意识地以多种适应性行为来改善自身的热感觉。
5．3热感觉随ET*的变化曲线的斜率是0.298/℃，与其它地区自然通风建筑中的居民对温度的敏感程度相似。
5．4居民的热中性温度以ET*表示为26.7℃，测量得到可接受的热环境温度上限大约在30℃（以ET*表示）。
5．5在预测人体热感觉时，应该考虑建筑环境、生活习惯、经济条件和对环境的可调节程度等因素的影响。ASHRAE标准55-92规定的夏季舒适区对本次调查的北京气候区自然通风建筑来说，显得有些狭窄了。
6参考文献
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6SchillerGE.Acomparisonofmeasuredandpredictedcomfortinofficebuildings.ASHRAETrans,1990,96(1):609-622.
7deDearRJandMEFountain.Fieldexperimentsonoccupantcomfortandofficethermalenvironmentsinahot-comfortinofficebuildings.ASHRAETrans,1990,96(1):609-622.
8McIntyreDA.Indoorclimate.London:AppliedSciencePublishersLtd.1980.
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11BuschJF.Ataleoftwopopulations:thermalcomfortinair-conditionedandnaturallyventilatedofficesinThailand.EnergyandBuildings,1992,18:235-249.
热舒适范文篇3
关键词热环境人体热舒适性热感觉
1引言
随着社会的机械化和工业化程度日益增加，人们在室内的时间也越来越多（大约占生活总时间的80%以上），这就使人们对室内环境对人体热舒适性影响的研究越来越感兴趣。室内环境是指房间内的所有参数，这些参数会影响人体与周围环境的换热，从而影响人体的热创造性。但是目前，在热舒适性方面所做的研究工作大多数是由美国以及欧洲等一些西方国家所开展的。如今在世界各地所沿用的热舒适性标准也都是根据本文国家所做的研究工作而建立起来的；而各地对这些标准例如ANSI/ASHRAEStandard55-1992的使用并没有考虑不同地区建筑形式的不同、种族的不同等等因素。现在已有一些研究人员对热舒适性标准的普遍适用性提出了质疑。他们认为建筑形式、气候、种族等等因素的差异可能造成世界各地人们在相同的热环境中热感觉不同，对热舒适性的要求也不同。如果在使用热舒适性标准的时候不对其进行一些修正就有可能造成一些不良的后果。因此有必要在各地展开人体热舒适性的研究。然而由于中国在人体热舒适性的研究领域的起步较晚，到目前为止所做的工作也不多，因此有必要通过测试来确定空气的温湿度对中国热舒适性的影响程度，从而得出ASHRAE的体体热舒适性标准是否适合中国使用，由此可知我们现有的空调房间的设计参数是否合理。
2实验内容及方法
本次实验采用问卷调查的方式。实验内容为空气温度和湿度的变化对受试者热感觉和热舒适性的影响程度，本实验总共做了18个工况。各工况分布如图1所示。参加该实验受试者数量在200人左右，男女共比例为1：1。实验中受试者的服装为KSU实验室中的标准服装，根据标准此时的衣服热阻值约为0.6clo，在实验时受试者保持静坐状态，此状态下人体的活动量为1.0met。实验惧的数据包括受试者问卷、实验环境中的空气参数（包括空气温度、空气湿度和气流速度）、外界空气参数（包括空气温度和空气湿度）。实验过程中每隔半个小时用TSI在6个均匀分布的测点处对实验小室中的空气流速进行测量并记录，每隔15分钟对温湿度自动巡检仪显示的温湿度进行记录。另外在实验开始、中间和结束时对室外空气参数和玻璃房外的空气参数进行测量并记录。
3测试结果与分析
本次实验的问卷包括四项主要内容：ASHRAE的七级热感觉标准、四级热舒适标准、受试者对所处热环境的湿度、空气流速以及心情的七级评价指标。另外在分析中采用新有效温度ET*作为热环境的衡量标准。由于受试者的服装热阻并没有进行准确的测量，实际上可能受试者的服装热阻并不正好等于0.6clo，因此实验结果可能有一定程度的误差。
图1实验工况图
3．1中性温度与期望温度
中性温度是指在理论上人体感觉最适中的环境温度，中性温度可以分为实测中性温度和预测中性温度[10]。Humphrey[11]指出人们愿意接受的热环境可能在中性温度的这侧或那一侧；在寒冷地区的人们所期望的热环境可能偏向于稍暖和的那一侧，而生活在天气较热的人们的期望温度则可能偏向于较凉爽的一侧。因此期望温度往往并不恰好等于中性温度。从表1的统计结果可看出，期望温度稍低于中性温度，但差别很小，两者基本吻合。女性的中性温度和期望温度要稍高于男性的中性温度和期望温度，但是差别很小，这说明男女所认为满意的热环境基本是相同的，这与Fanger和Nevins等人所得出的结论是一致的。女性之所以喜欢较高一点的温度，可能是因为在一定的活动量下女性单位体表面积的能量代谢率要低于男性的能量代谢率。
中性温度与期望温度表1
线性拟合公式中性温度（ET*）期望温度（ET*）
实测值女TS=0.3436ET*-8.575825.024.9
男TS=0.3007ET*7.376924.524.2
总体TS=0.3198ET*-7.911124.724.5
理论值PMV=0.3485ET*-8.905225.55
将本次实验的统计结果与Fanger对128名丹麦学生进行实验得出的结果、Nevins对720名美国学生进行实验得出的结果相比较，我们发现本实验得出的中性温度和期望温度要普遍低于Fanger和Nevins所得出的值，其差别约为1℃。这说明中国居民特别是中国的北方居民喜欢较低一点的温度。
3．2最低不满意率
按照Fanger的PMV与PPD关系的求解方法，从本次实验的结果得出的拟合曲线如图2所示由图中的曲线可以看出实测的最低不满意率LPPDS与Fanger的LPPD值存在着差别，当TS=0时，LPPDS=4%，略低于Fanger的LPPD值（5%）表明实验受试者对环境的不满意程度要比Fanger的值低，中国人对环境更容易满足。从图3和图4我们可看出女性的LPPDS=4.3%，男性的LPPDS=4%，女性和男性对环境的不满意率基本上是一样。
图2TS与LPPDS关系图
图3女性TS与LPPDS关系图
图4男性TS与LPPDS关系图
3．3舒适区的确定
由Fanger教授统计分析的PMV-PPD关系以及ASHRAEStandar55-1992的舒适区可知在舒适区的确定原则是使80%的人满意。Fanger教授通过统计得出：当PPD=10%时，PMV=±0.5，当PPD=20%时，PMV=±0.85。经统计换算本实验满意率为80%、90%时的ET*范围见表2。
舒适区的确定表2
分类线性拟合公式90%不满意率(ET*)80%不满意率(ET*)
实测值女TS=0.3436ET*-8.575823.5～26.622.5～27.7
男TS=0.3007ET*-7.376923.3～26.221.2～27.2
总体TS=0.3198ET*-7.911123.0～26.522.1～27.5
丹麦学生TS=0.3048ET*-7.836024.1～27.323.1～28.5
美国学生TS=0.3376ET*-8.625024.1～27.023.0～28.1
将该实验结果与Fanger和Nevins等人的研究结果作比较发现本实验得出的中国人满意的温度的下限比Fanger得出的西方人满意的温度的下限要低1℃左右，而上限值也比西方人低0.7℃左右，两者舒适区的宽度差不多。
在本实验数据处中舒适区相对湿度上下限的确定采用ASHRAEStandard55-1992中的标准。图5给出了本次实验的80%满意率舒适区，同时并给出了ASHRAEStandard55-1992的舒适区（图6）以作比较。通过对比我们可以发现本次实验所得的舒适区的上限值要比ASHRAEStandard55-1992中舒适区的上限值高1.5℃。
图580%舒适区
图6ASHRAEStandard55-1992舒适区
4结论
通过对实验数据的处理，可以得出以下结论：
（1）中性温度为24.7℃，期望温度稍低于中性温度，但差别很小，两者基本吻合。女性的中性温度和期望温度要稍高于男性的中性温度和期望温度，但是差别也很小，这说明男女所认为满意的热环境基本是相同的。
（2）当TS=0时，LPPDS=4%，略低于Fanger的LPPD值（5%），表明中国人对环境更容易满足。这可能是由于受我国经济发展因素以及人体的心理适应性等因素的影响。
（3）中国人80%满意率的温度范围是22.1ET*～27.5ET*，比Fanger和Nevins等人的研究结果低1℃左右，两者的舒适区宽度差不多。由于在实验中受试者的服装热阻并没有进行准确的测量，可能造成实际上受试者的服装热阻不等于0.6clo，由经造成实验结果一定程度的误差。
（4）与ASHRAEStandard55-1992中的舒适区相比本次实验所得的舒适区要比ASHRAEStandard55-1992中的夏季舒适区的上限值高1.5℃。
（5）在空气调节设计规范中规定舒适性空调室内设计参数为[12]：
夏季：24～28℃相对湿度40%～65%
冬季：18～22℃相对湿度40%～60%
将设计参数与本实验得出的舒适区比较，认为我国现有的空调房间的空气设计参数基本合理。
参考文献
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2P.O.Fanger.ThermalComfort.1972.
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9Fanger,P.O.ThermalComfort:analysisandapplicationsinenvironmentalengineering.McGraw-HillInc.NewYork,1970.
10G.E.Schiller,Ph.D.Acomparisonofmeasuredandpredictedcomfortinofficebuildings.ASHRAETransVol96(1),1990
热舒适范文篇4
关键词频谱；自然风；热舒适
AbstractComparisonofthepowerspectraofnaturalwindandartificialairmovementshowedthatthenaturalwindspectrahasmanymorelowfrequencyvariationsthanartificialairflow.Thoreforeanewmethodwasdevelopedforgeneratingairmovementswiththesamevelocityspectraasnaturalwind.Airflowsgeneratedwiththenewmethodwereusedtoassesstheimpactofthespectrashapeandtheupperandlowerfrequencylimitsonhumanthermalcomfort.Thesubjectiveexperimentsindicatethattheupperfrequencylimitforthermalcomfortisabout1Hzandthelowerfrequencylimitisabout0.244～0.488mHzandthatairmovementwithspectrasimilartothatofnaturalwindismoresuitableforthermalcomfortthanotherairmovementmodes.
Keywordsspectrum;naturalwind;thermalcomfort
空气流动能增强人体表面与外界的热湿交换，大多数情况下吹风能改善较热环境下人体的热舒适状况。吹风影响热舒适研究可分两部分：一是研究当室温低于26℃时的风感；另一个是研究在较热环境中怎样通过吹风的补偿作用达到热舒适。本文主要讨论第二种情况。
一些研究[1～5]对吹风提出的主要参数是平均风速，以此作为判别热环境中吹风可接受性的依据不能充分描述吹风方式的多样性。调查发现现实生活中人们对随机及不确定的自然风的感受与对单调的机械风的感受有较大不同。描述这两种吹风模式差别的一个主要参数就是风速的频谱。
1两种吹风方式频谱的比较
风速波动的标准差反映了波动的程度，但仍是一个总体参数，不能反映气流波动的细节。而频谱则描述了波动能量随风速波动的频率f的分布：
（1）
式中：E(f)是功率谱密度，是风速波动的方差。
对自然风和由送风口或风扇送出的机械风采样整理得出的频谱示于图1。即使自然风平均速度有0.56m/s，其频谱在低频处仍比机械风平均速度为2.3m/s时大，说明两类不同的吹风模式在低频处有很大差别。而高频处情况正相反，机械风的功率谱密度大于自然风的功率谱密度。
图1自然风与机械风频谱对比
从图中可以看出自然风的频谱具有以下特点：1）自然风的频谱具有相似的形式；2）频谱曲线在低频区斜率小，在高频区斜率大。
人们除了对自然风的正面评价外还有如有时太大有时太小等一些负面评价。这些评价除了与频谱随频率分布有关外，主要与频谱的频率上下限有关，因此吹风频谱对热舒适性的影响并不能简单的认为具有与自然风的频谱即可满足吹风的舒适性。怎能样合理利用自然风频谱的特性又避免其负面影响是本项研究的主要内容。
2实验方法
2.1实验设备
为了测试不同的吹风频谱对吹风舒适性的影响，开发出一种动态空调末端装置，该装置可以根据需要改变计算机控制信号以产生具有不同频谱分布的空气流动。其控制信号如下：
（2）
式中：a(k)是在0与σ之间均分分布的相互独立的随机数，，E(k)是给定的频谱分布；
Δf=(fmax-fmin)/n，fmax和fmin分别控制信号的频率上、下限；Δt是时间间隔；f(k)=fmin+(k-0.5)Δf；q(k)是在0与2π之间均匀独立分布的随机数。
通过上述方法可产生具有给定频谱分布的随机序列，但此序列在时域上离散，因此是一个伪随机序列。还需对此序列作进一步处理以得到直随机序列。对此可通过两步来实现：1）对伪随机序列作随机倒序及延时；2）对倒序或延时的序列加窗及叠加。这一过程可用下式描述：
(3)
其中：ωi(t)是窗函数；x1(t),……，xn(t)是经过倒序或延时的伪随机序列。
由上述方法产生的随机序列作为控制信号并辅以其它一些调节措施可使动态空调末端装置产生具有不同频谱分布的空气流动。
2.2实验方案
实验在清华大学人工环境室进行，其内部尺寸为3.4m×4.8m×3m.
该实验是等温吹风舒适性实验，吹风温度为28℃，空气相对湿度维持在45%～55%.
共有87人（在校大学生）参加了主观问卷调查实验。受试者射穿单层长袖上衣及长裤，在实验过程中可以读书、写作。
实验采用对比实验的方法。每次实验的前40min为适应环境时间，由实验人员向受试者讲解注意事项，然后调节控制信号先后产生不同吹风频谱的空气流动。在开始的5min内受试者根据热感觉及吹风舒适性选择距离风口的远近，一旦选好即在本部分实验中位置不再变化。实验中受试者感受不同吹风频谱的空气流动并比较它们之间的区别，回答实验问卷中的相关问题。
3实验结果
3.1吹风波动频率上限的影响
为了寻求对人体有影响的频率上限，为此在实验过程中创造有某一频谱凸起的吹风。图2和图3分别是两种风的频谱。
图2有凸起的吹风频谱
图3无凸起的吹风频谱
共有44名受试者参加实验。实验时受试者先体会频繁谱凸起的吹风，再感受有频谱凸起的吹风，然后回答问卷。表1是实验问卷结果。从表中可以看出大多数受试者对1Hz以上的风速波动并无明显的感觉，而当小于1Hz时则有明显的不同。因此可把1Hz作为人体对风速波动感受的上限。即当频率大于1Hz时风速频谱不论怎样变化其对吹风舒适性的影响可以忽略。
表1无频谱凸起时的人体感觉对比f/Hz感觉有无差别/人次
无稍微有较大很大
1.5043190
1.0033290
0.50611282
0.253111512
3.2风速频谱曲线的影响
本项实验旨在寻求不同的频谱曲线对吹风感受的影响。实验中共测试了在0.03Hz上下的3种频谱分布：1）斜率分别为-1.3和-0.41；2）斜率为-1.4和-0.1;3)-1.51和-0.4。实验中受试者先后感受这三种吹风方式，在每一部分结束后比较与前面吹风方式的异同并回答其它问题。表2是频谱斜率-1.4和-0.1时的实验结果及与频谱斜率为-1.3和-0.41时的热舒适对比。
表2实验结果对比（表中数值为人数）
感受比较是否更像自然风与电风扇相比是否有吹风感长时间吹风是否不舒适对热环境总评价对环境可接受性
更好26很像7很大改进15很强烈0很不舒适0很满意9可以接受39
差不多12更像28较大改进23较轻微9不舒适0较满意28勉强接受1
较差1较像5改进不大2无31有点不舒适17一般3不能接受3
说不清1不像0无改进0没有不舒适23有些不满0
从表中实验结果可以得出以下结论：1）吹风频谱曲线越接近自然风，受试者的感觉也越接受自然风，也更易被受视者接受，说明风速频谱是影响吹风舒适性的一个重要参数；2）接近自然风频谱的吹风方式比机械风有很大改进；3）尽管少数受试者有轻微的吹风感及长时间吹风后有轻微不适，但大多数受试者对热环境是满意的和可接受的。
3.3风速波动频率下限的影响
自然风频谱特征是其低频区的功率谱密度比高频区大，因此寻求合理的频率下限对克服自然风时有时无、时大时小的负面影响是有意义的。
为此共测试了3种不同频率下限的吹风模式。3种频率下限分别为0.488mHz，0.244mHz和3.9mHz。实验时依上述顺序分别让受试者感受3种吹风模式的不同。表3是第三种频率下限时受试者的感受与第二种的比较。
表3频率下限实验结果对比（人数）
更好差不多较差说不清
222160
从表中可以看出当频谱下限为3.9mHz时受试者认为较第二种情况差的人数较多。同时实验还表明当频率下限为0.488mHz和0.244mHz时则无明显不同。这说明频率下限在0.244mHz与0.488mHz之间即可使大多数人对热环境表示可接受。如果频率下限再低则有可能出现风速波动太缓而造成吹风有时太大有时太小的情况，从而造成受试者对热环境的抱怨。这方面的推测还有特于实验的进一步验证。
4结论
1)风速频谱是影响人体热舒适性的一个重要参数，频谱曲线越接近自然风则吹风愈易被接受；
2)人体对风速波动的感觉有一个频率上限，此频率上限约为1.0Hz。
3)风速频率的下限在0.244mHz～0.488mHz的范围内可使吹风具有满意的可接受性；
4)所提出的模拟自然风频谱的方法可行且有效。
参考文献（References）
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热舒适范文篇5
关键词：热感觉热舒适自然通风
0前言
目前我国的热舒适标准以国际上通用的ASHRAE55-1992标准[1]和ISO7730标准[2]为基础，详见表1。ASHRAE标准与ISO标准比较类似,ISO标准中没有规定湿度的范围。ASHRAE舒适标准的适用条件是，人员是坐姿，从事轻体力活动（新陈代谢率M≤1.2met），所穿着服装的热阻夏季为0.5clo，冬季为0.9clo。ISO7730舒适标准的适用条件是，人员是坐姿，从事轻体力活动（新陈代谢率M≤1.2met），所穿着服装的热阻夏季为0.5clo，冬季为1.0clo。尽管ASHRAE55-1992标准和ISO7730标准在全世界广泛使用，但是由于这两个热舒适标准并没有考虑地域、气候变化等因素，所以其适用性受到各国学者不同程度的质疑。
表1目前通用的热舒适标准ASHRAE55-1992ISO7730
SummerWinterSummerWinter
Top22.6~26.0；Tdp=16.7℃19.5~23.0；Tdp=16.7℃23.0~26.020.0~24.0
ET*22.8~26.120.0~23.6--
v≤0.25≤0.15≤0.25≤0.15
T1.1-T0.1≤3--
△Ta┴≤5--
△Ta//≤10--
Tf18~2618~29--
例如，Nicol[3,4]在巴基斯坦进行的调查发现，在巴基斯坦，冬、夏季人体感觉舒适的温度相差7℃，推导出的热中性温度回归公式为Tn=17.0+0.38Top。按此公式计算出舒适温度比现行标准高4℃，这意味着如执行新的舒适度可大幅度降低能耗。在巴基斯坦的伊斯兰堡和卡拉奇执行上述标准，结果总的冷负荷分别减小了23%和20%。?
1现场调查
为探讨中国境内自然通风建筑夏季热舒适状况，我们分别在长沙（98人）和上海（554人）进行了短期热舒适调查。调查问卷分为两部分，背景调查和感觉投票。背景调查包括人口统计学内容。感觉投票调查表主要包括热感觉和个人舒适程度。调查表的格式和尺度都参照相关文献[5,6]。调查的对象主要包括学生、公司职员、居民等人员，被调查者的详细信息见表2。测量仪器的精度和测量位置均参照和符合ASHRAE标准（ASHRAEStandard55-1992）和ISO标准[7]（ISO7726）。
表2长沙、上海测试人员人体调查数据ItemsMinMaxMeanSD
ChangshaAge,year12.062.031.812.0
Sh,cm120.0186.0164.28.7
Aw,kg34.084.058.710.5
Sa,m21.011.931.600.18
ShanghaiAge,year22.040.028.24.2
Sh,cm158.0187.0168.77.7
Aw,kg42.075.059.77.4
Sa,m21.361.891.640.13
2结果分析与讨论
通过对长沙和上海热舒适调查数据进行回归分析，我们得到长沙的热中性温度为27.5℃ET*，见图1；上海的热中性温度为26.5℃ET*，见图2；两者相差1℃ET*。国内也有不少学者在夏季进行了短期热舒适研究，文献[8]给出了北京的热中性温度为26.7℃ET*，文献[9]给出了天津的热中性温度为26.4℃ET*。表3给出了上海、长沙、北京和天津4个城市的气候参数与热中性温度的对比结果。从表3中可知，上海与北京、天津的热中性温度差异不大（最大相差为0.2℃ET*），而长沙与北京、天津热中性温度的差异分别为0.8℃ET*和1.1℃ET*。北京和天津是北方城市，属于南温带亚湿润气候，而长沙和上海是南方城市，属于北亚热带湿润气候。长沙的最热月平均温度高于上海、北京和天津，其热中性温度分别比上海、北京和天津高出1℃ET*，0.8℃ET*和1.1℃ET*。这说明生活在夏季温度较高环境下的居民，其对所生活的环境已相当的适应，其夏季热中性温度可以略高于夏季温度较低环境下的居民。
此外，我们把上海、长沙、北京和天津4个城市的热中性温度与表1中ASHRAE55-1992的热中性温度范围进行比较发现，中国这些城市的热中性温度都超出了ASHRAE标准的22.8~26.1℃ET*的范围。这也说明我国的热中性温度与国外的标准和研究结果存在着差异，我国的暖通空标准不需要直接套用ASHRAE标准的相关内容，而应该采用适合自身特点的热舒适标准。这样不仅可以提高人体舒适度，而且可以节约大量的能量。
图1长沙热感觉投票与操作温度
图2上海热感觉投票与操作温度
表3各城市的气候条件与热中性温度地点上海(上海)长沙(湖南)北京(北京)[8]天津(天津)[9]
(1971-2000年)气候标准值北纬31°24''''N28°13''''N39°56''''N39°06''''N
东经121°29''''E112°55''''E116°17''''E117°10''''E
海拔高度米8.365.554.75.2
最热月平均温度27.829.325.826.4
年平均气温16.617.112.312.6
年极端最高气温37.83941.940.5
年极端最低气温-7.7-10.3-18.3-17.8
年平均相对湿度76825762
年平均风速3.22.22.52.4
热中性温度，ET*，℃26.527.526.726.4
3结论
本章通过在上海、长沙进行的短期热舒适调查，研究和探讨各地热舒适度存在的差异，并与国际上通用的相关标准进行比较，所得到的结论如下。
通过对长沙和上海热舒适调查数据进行回归分析，我们得到长沙的热中性温度为27.5℃ET*；上海的热中性温度为26.5℃ET*。结合相关文献论述的在中国北京和天津的热舒适研究，发现中国这些城市的夏季热中性温度都超出了ASHRAE标准的22.8~26.1℃ET*的范围，这也说明我国的暖通空调标准不能直接套用ASHRAE标准的相关内容，应该采用适合自身特点的热舒适标准。
参考文献
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热舒适范文篇6
关键词：热舒适中和温度热舒适范围相对湿度
我国地域辽阔、气候类型复杂多样，人员行为特点的差异，造成人们对于建筑环境热舒适性的不同要求。针对不同地区不同结构特点和功能要求的建筑物的室内热环境分别进行调查研究，研究人员行为特点对于热舒适感的综合影响，根据建筑物内人员行为的变化，实现对于不同类型和功能建筑物室内热环境参数的动态优化和调节，在改善室内热环境的同时，对实现建筑节能也具有一定的促进作用。然而，目前关于人员热舒适性的实地调查研究，基本主要集中在热带、亚热带地区夏季制冷工况。对于寒冷地区，冬季供暖热环境下人员行为特点与建筑物热舒适性的研究，目前还非常不足。针对这种情况，我们对沈阳市冬季采用空调供热的商场进行了实测调查。
1研究方法
关于人员热舒适感的研究方法，通常有两种：人工环境小室试验研究与实测调查。环境小室的可控实验室研究能够对环境参数实施完善的测量与控制，可以更加突出的研究某一个或某几个变量的作用，但只是一种简化的热舒适试验，不能即时地反映热环境和人员行为的随机性和非稳态变化。通过实地观测和问卷调查，借助统计学的研究方法，可以从一定程度上弥补实验研究的不足，更好的揭示人员行为的随机动态变化对建筑物室内热环境参数的影响，以及不同行为状态人员对热环境的接受程度。因此本文采取了实测调查的方法。
2实测调查
2.1调查对象
选取沈阳市3座全年中央空调的商业大厦进行了实测调查。调查时间为2002年1月8日到1月16日。采用问卷调查的方式，调查人员进入被调查的建筑中，对被调查人员进行面谈，详细讲解，协助他们正确理解调查表，以作出公正的客观评价。同时在选择被调查者时，要考虑到有一定比例的男性和女性，有一定比例的年龄混合群。被调查者多为营业员和进入商场的顾客。
2.2调查数据
利用温湿度仪和风速仪测试室内的热环境参数：干球温度，湿球温度，相对湿度，风速。收集了284名被调查者的数据。被调查者需要填写个人背景资料如：性别、年龄、身高、体重等。除此之外，被调查人员还须填写对热环境的感觉。采用的是世界上普遍公认的Fanger的热感觉标尺，即热（+3）、暖（+2）、稍暖（+1）、中性（0）、稍凉（-1）、凉（-2）、冷（-3）。
3调查结果分析
3.1中和温度和舒适范围
由测的数据得知，室内最高温度为27℃，最低温度为15℃，平均温度为22.4℃，标准差为2.6℃。由表1可以看出，在284名被调查者中，有6名即2.1%选择稍凉（-1），而有115人即40.5%选择了中性（0），有162人即57.1%选择了中性以上的选票。这些数据表明，选择暖的选票要远远大于凉的一侧,也说明人们对室内环境普遍感到偏热。
表1热感觉投票分布表热感觉投票值
-1
+1
+2
+3
频率
6
115
116
33
14
百分比
2.1％
40.5％
40.8％
11.6％
4.9％
对于中和温度和舒适范围的计算，可利用统计学中的线性回归方法得出。即温度对热感觉的线性回归。根据线性回归方程：热感觉选票值y＝a＋bt0，式中a为截距，b为斜率。t0为室内温度。令热感觉选票值为0时，对应的温度为中和温度。线性拟合如图1。
图1干球温度与热感觉回归图
线性回归方程为：y＝-4.234+0.224t0,r2=0.434.r2是判定系数，是判定线性回归直线的拟合优度,r2越大，拟合程度越好。r2=0,表示自变量与因变量无线性关系，r2=1，表示所有的观测点全部落在回归直线上。由该回归方程可计算得出中和温度为18.9℃，舒适范围为16.6℃～21.3℃。与ASHRAE55-1992[1]舒适标准中冬季的舒适区t0=19.5～23.0℃，ISO7730标准中的冬季舒适区t0=20.0～24.0℃相比偏低。主要原因是上述标准是以新陈代谢率为1.2met（70w／m2），衣服阻值为1.0clo为前提条件的。本次调查由于是在商场进行，调查对象又是顾客和营业员，其新陈代谢率在1.6met（93w／m2）到2.0met（116w／m2）之间，平均值为1.7met，衣服阻值为典型的冬季装，最小阻值为0.738clo，最大阻值为1.353clo，平均阻值为1.32clo。
3.2相对湿度与热舒适
在调查问卷中，湿感觉评价分为七个等级：1非常潮湿2潮湿3有点潮湿4适中5有点干燥6干燥7非常干燥；热舒适标准中推荐：相对湿度φ=25%～70%。由实际测得数据中，最大湿度为43％，最小湿度为29％，平均湿度为36％。实际测试结果表明：当φ=25%～30%时，88.9%的人感到空气干燥，11.1%的人认为尚可；当φ=30%～45%时，50.7%的人感到空气干燥，45.2%的人认为尚可，5.1%的人感到空气闷热非常干燥。在所测的问卷中，没有任何人选择有点潮湿的。由此可见:当相对湿度为20%～30%时，80%以上的人感到空气干燥,而当相对湿度为30%～45%时,只有45.2%的人感到空气尚可。显然热舒适标准的下限偏低。
3.3性别与热舒适
设男性为1，女性为0。在284名被调查者中，男性为105人，占总数的37％，女性为179人，占总数的63％。
表2男女性别分别对应的热感觉投票分布性别
热感觉投票
-1
+1
+2
+3
女（0）
频率
2
74
73
23
7
百分比（％）
1.1
41.3
40.8
12.8
3.9
男（1）
频率
42
46
10
7
百分比（％）
40
43.8
9.5
6.7
从表2中可看出：男的有42人即40％的男性选中性，女的有74或41.3％选中性。ASHRAE标准和ISO7730标准中规定：80%的居民能接受的环境即为热舒适环境,即PPD≤20%的温度为人们可接受的温度。选-1～+1之间的选票，可认为是人的热舒适范围。由此得女性中有149名即83.2%的人感到舒适，男性中88人即83.8%的人感到舒适。这些数据表明对于同样的环境范围，男性比女性更容易适应环境。平均舒适选票男性为+0.828，女性为+0.77，这表明男性的舒适温度比女性的要低。
图2女性干球温度与热感觉的回归图图3男性干球温度与热感觉回归图
由图2和图3分别计算男女的中和温度和舒适范围。女性回归方程为：y=0.320+0.198t女性的中和温度为18.5℃，舒适范围为16.1℃～21.1℃；男性回归方程为：y=1.298+0.158t男性中和温度为17.1℃,舒适范围为14℃～20.1℃。由此数据得女性中和温度比男性高1.4℃。
回顾一些研究，Fanger[2]对丹麦和美国人的实验中表明在男女之间所喜欢的热环境没有明显的区别。然而，丹麦人男性要比女性更喜欢温暖的环境。Ellis[3]发现对于不同的男女群组中，男女中和温度有1℃左右的区别，但整体来看没有太大的区别。Busch[4]1988年也进行了研究，发现女性的中和温度比男性高0.8℃，女性中和温度为25.4℃，男性为24.6℃。Olgyay[5]表明总的来讲女性比男性的舒适指标高1℃。
从本次研究结果表明：女性中和温度是18.5℃，男性中和温度为17.1℃，女性比男性的中和温度高1.4℃。
3.4年龄与热舒适
我们把年龄段分开两大段，分40岁以上和40岁以下。尽管没有充分的证据，但理论上年龄对舒适温度的决定有着一定的作用。由于随着年龄的增长新陈代谢率减少，所以年老的人喜欢较温暖的环境。20岁的人与65岁的人基本新陈代谢率相差4.7w／m2。Ashare表明所有40岁以上的男女均比40岁以下的人的舒适温度高0.6℃。Olgyay[5]表明年龄对热舒适要求起一定的作用：40以上的人普遍比40以下的人舒适温度高1℃。
然而，Fanger[2]发现年老的与年轻人的中和温度却是统一的。年老年轻的人有相同的中和温度是由于年老的人有着较低的蒸发损失，正好作为对低新陈代谢率的补偿。悉尼的Wong调查表明夏天年老的人比年轻人穿的要厚些。这正证明了年老的人喜欢较高的温度。
本项调查数据中有216人，占总数的76.1%是40岁以下的，68人占总数的23.9％为40岁以上。其中40岁以上的人的中和温度为17.9℃，40岁以下的人的中和温度为18.5℃,可见40以上的人比40以下的人的中和温度低0.6℃。
4结论
（1）沈阳市商场冬季供热室内人员的中和温度为18.9℃，舒适范围为16.6℃～21.3℃。比ASHRAE55-1992舒适标准中冬季的舒适区t0=19.5～23.0℃，ISO7730标准中的冬季舒适区t0=20.0～24.0℃要低。
（2）热舒适标准中推荐:相对湿度φ=25%～70%。当相对湿度为20%～30%时,80%以上的人感到空气干燥,而当相对湿度为30%～45%时,只有45.2%的人感到空气尚可。与热舒适标准推荐值:相对湿度φ=25%～70%相比较，显然热舒适标准的下限偏低。
（3）男女性别的不同，其中和温度有所区别。女性中和温度是18.5℃，男性中和温度为17.1℃，女性比男性的中和温度高1.4℃。
（4）年龄的不同，对热舒适的要求也不同。其中40岁以上的人的中和温度为17.9℃，40岁以下的人的中和温度为18.5℃,可见40岁以上的人比40岁以下的人的中和温度低0.6℃。
参考文献
［1］ASHRAEANSI/ASHRAEStandard55-1992.Thermalenvironmentconditionsforhumanoccupancy.Atlanta:AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAirconditioningEgineers.Inc,1992.
［2］FangerPO.ThermalComfortAnalysisandApplicationsinEnvironmentalEngineering.Copenhagen:DanishTechnicalPress,1970.
［3］EllisFP.ThermalComfortinWarmHumidAtmosphereObservationsonGroupsandIndividualsinSigapore.JournalofHygiene1953;51:386-404.
热舒适范文篇7
关键词：自适应控制；空调机组；嵌入式系统；室内舒适气温
人类室内住户的健康和身体素质受空调舒适程度的影响极大。近年来，提高空调控制的效率的关键组成元素是空调机的控制方法以及嵌入式系统的运算速度。此外，室内环境的热量可接受程度越来越收到科研人士的瞩目［1］，创新低功耗的空调系统的控制算法成为研究人员亟待解决的问题。这种现状不断地要求一系列可以替换空调软件系统的控制系统，以保证大多数人员在整个操作过程中的舒适性，从而有效地利用能源。在空调质量和空气质量都能够达到较高水平的前提下，给空调机进行补气操作可以极大地提高资源的利用率。通常情况下，通风可以提高室内带有空调的空气环境的品质，如图1所示，从室外环境引入适量的新鲜空气。实验结果表明，采用最佳的送新风和回风［2］可以保证空气的质量。有了这一基础，处理空调系统的复杂问题可以简化为控制送风的物理条件，如送风的温度、湿度等，以达到热舒适。目前，市场上的常规空调系统已得到广泛应用，并有实际的温度推荐依据。该方案应用于一个典型的空调系统，即在环境动态变化和居住者适应性强的情况下，室内空气温度被调节在一个固定的参考温度，这在实际上是相当理想的。
1相关工作
根据ASHRAE标准55－1981［3］，热舒适被定义为表达对热环境满意的心理状态。热环境感知受六个热变量的影响：（1）空气温度，（2）辐射温度，（3）相对湿度，（4）空气流速，（5）居住者在各种活动中的代谢率，（6）衣物［4］。通过实验研究，得到的预测平均投票（PMV）方程可以从这6个热变量中估计人类对热环境的平均响应。PMV的热响应指数包含以下类别：冷（－3），冷（－2），微冷（－1），中性（0），微暖（1），暖（2）和热（3）。理论上，在热中性（PMV＝0）时存在最小不满意率，并且随着热响应指数远离中性，不满意率呈指数增长。需要指出的是，上面的最后两个热变量，即代谢率和衣服，可以由居住者自己根据人的感觉、当地气候或季节和地理等环境约束自由调整为中性。在应用工作中，根据利雅得［5］气候条件下的热舒适图推荐了月调温方案。据了解，强调人工调节参考温度，鼓励居住者了解到在可接受热舒适的建筑物中有哪些节能措施。然而，手动设定的参考值在实施自适应舒适温度的实时控制中可能并不方便有效。近年来，许多研究试图根据热环境的变化，开发一种可调节的空调系统参考温度，使大多数居住者始终能够满足热舒适条件［6］。基于现场研究提出的自适应热舒适模型，使居住者在使用服装、活动甚至改变热环境的可用气候控制方面的实际适应性行为具有可行性。本研究采用理论分析和实验研究相结合的方法，检测嵌入式系统对典型的动态环境下的空调控制系统进行实时测定和计算机化控制的效果。
2嵌入式控制的仿真和实现
2．1嵌入式控制的仿真
在本节中，对提出的方法进行理论分析，揭示了嵌入式系统在实际应用中量化确定空调机组实时控制系统室内舒适温度的可行性。采用空调系统的单一区域空间的室内空气温度控制是该领域的一个传统问题。室内空气温度应保持在参考温度。在空调控制系统中，采用温度控制器对空调机组进行调节，以减小参考温度与室内空气温度之间的偏差。在数学建模中，将空调空间视为集总热电容。根据能量平衡原理，空调空间储存的能量变化率等于以下各项之和：通过空间包膜获得热量的速率、从供应空气冷却的速率、设备产生热量的速率、从渗透获得热量的速率和从流出冷却损失的速率。常微分方程可以表示为：CdTdt＝T（o－T）＋ρcpqsT（s－T）＋L＋Q（1）式中：T是在一个装有空调的室内空气的温度（℃）；To是室外温度（℃）；Ts是空调机组送风的温度（℃）；C是空调空间的整体热容（kJ／℃）；η是整个墙壁，地板和天花板的透光率（kW／℃）；ρ是空气的密度（m3／s）；cp是空气的比热（kJ／（kg℃））；qs是供给空气的流量（m3／s）；L是来自内部的热负荷热代（kW）；Q是从渗透或外溢中获得的热（kW）；t是的时间（s）。由式（1）可以看出，在空调空间内，不仅可以利用送风的流量，还可以利用送风的温度，根据参考温度来改变室内空气的温度。在前者中，采用变风量的方法通过冷却盘管的流量来调节送风。在实践中，可以通过风门或变速风扇来控制空间的送风流量。然而，当需要较低的送风流量时，这种操作可能会导致送风流量不足，无法吸收新鲜空气。在后者中，送风温度可变控制被广泛利用，成为实现能源效率和舒适环境的最有效手段之一，独立调节送风，使室内空气质量适宜。可以通过改变冷却盘管中流体的温度来调节供气的温度。在本仿真研究中，采用变温控制来保持空调系统的热舒适。对于知名的温度控制器，可以采用比例积分（PI）控制律：ut（）＝kpTrt（）－T（）（t）＋ki∫（Trt（）－T（t））dt（2）式中：Tr为参考温度（℃）；u为送风温度可达到的差值；kp和ki分别为控制律的比例增益和积分增益。因此，送风温度由温控器调节，可通过以下方式确定：Tst（）＝T×＋u（t）（3）式中：T×是给定运行条件下送风的温度。温度控制器用于比较空调空间内室内空气的参考温度和测量温度。由此产生的误差表示为室内实际温度与参考温度的偏差。在有误差的情况下，应用式（2）中的控制律来产生送风温度的微分，即使室外环境或冷负荷发生变化，室内空气的真实值也遵循参考温度。本文提出了室内舒适温度的确定方法，以确定空调系统实时运行时的参考温度。一种自适应舒适温度方法描述如下。该方法通过对居住人员真实生活条件下的PMV七点舒适性量表进行访谈，获得居住人员在空调空间的热舒适感知。据现场热舒适调查数据显示，居民的室内舒适温度与室外温度呈线性相关关系。可以表示为：Tc＝mTo＋c（4）式中：To为室外温度；m和c为常系数，可由拟合现场热舒适访谈数据的最小二乘法确定。需要注意的是，室外温度可以直接作为由天气或季节引起的主要影响因素，它使居住者在其变化时通过选择衣服、活动、情绪等来进行相应的适应。需要指出的是，模型获得的舒适线表明了在给定的实验场中，受试者会感到舒适的室内温度。它可以作为实施的初始猜测，在进一步获得居住者的热舒适信息后进行微调。由式（4）可知，当且仅当室外温度已知时，可以确定室内舒适温度。实时控制的关键困难在于无法提前知道室外温度，而这正是空调的温度控制系统所需的要求。为了避免这一问题，在室外温度数据已知的基础上，建立灰色预测模型，生成室外温度的离散时间序列数据。在灰度预测方案中，室外温度的变化在一定范围内被视为一个“灰度”值的时变过程。灰度预测采用数据生成方法，从过去和现在已知的室外温度数据中获得一个有规则的生成序列，以预测未来数据。在这段时间内有两种主要的数学运算：累积生成运算和反向累积生成运算，它们生成用于捕获这种灰度过程的基本工具。为简便起见，当且仅当环境变化足够小时，室外温度的测量值可以用来估计参考温度。显然，室外温度的行为是受复杂的动态环境控制的。在该方法中，模型预测控制器利用灰度预测模型以及当前和过去室外温度的测量来确定室外温度本身未来的变化。利用预测的室外温度，确定与实际值相近的相应的室内舒适温度，作为下一个时间步的设定点。从技术上讲，用预测值代替电流实测值，使控制信号延迟的后果最小。虽然需要一些复杂的计算，但在嵌入式控制系统中易于实现，预测知识具有对现实环境中随时发生重大变化的鲁棒自适应能力。
2．2嵌入式控制的实现
本文提出的方法使室内舒适温度可以一直作为参考温度进行系统的实现。在不了解这一点的情况下，如参考文献［6］中的调查，据报道，在目前使用的常规空调机组中，参考温度通常设置在较低的温度。另一方面，在动态环境下，参考温度也可以设定在较高的温度。该嵌入式系统由实时温度控制器、室内舒适温度确定计算单元组成。一个模数转换器实现了室外空气温度和室内空气温度的测量。计算单元根据室外温度的顺序数据确定参考温度。温度控制器用于调节空调机组的受控变量，即送风温度，其方式是使空调空间内进风口的空气温度遵循参考温度。
3结语
热舒适范文篇8
关键词热舒适风速
1概述
随着空调行业对节能和环保问题的重视，人们希望能尽量减少机械制冷或热力空调系统的使用时间，采用较为节能的制冷方式，如蒸发冷却。目前大多数空调设计室内参数的设定都参照ASHRAE标准55-1981推荐的夏季的舒适区。根据ASHRAE标准，舒适区域内干球温度的最大值为26℃，湿球温度的最大值为19℃，若以天津地区的室外气象资料为统计对象，我们可以发现在夏季6月至9月（共2472小时），其中需要使用空调（室外温度、湿度高于舒适区值）的时间为2024小时，约为总时间的81.9%。由于只有室外空气的湿球温度不高于舒适区域内最大湿球温度值19℃时，才可能采用蒸发制冷，统计结果表明仅有286小时符合要求，约为14.1%，而且在最热的七、八两月，可以使用蒸发制冷的时间几乎为零，见表1及图1。
天津夏季时间分区表1
时间6月7月8月9月
总时间（h）720744744720
不需空调时间
（h）低于舒适区26883114438
舒适区内8712855
空调时间①451661630282
可使用蒸发制冷时间（h）②158261092
①温度>26℃或湿度>19℃
②温度>26℃且湿度<19℃
图1
因此，对于天津类这地区，如使夏季室内空调设计参数保持在该舒适区内，需要较大的建筑能耗，蒸发冷却也无法得到充分利用。因此，在保证室内居住者的舒适的前提下，适度提高室内空气的温湿度设定值，是一条可行的节能途径。
ASHRAE标准中的舒适区对应的空气流速低于0.15m/s，可以认为室内空气"静止"，标准同时亦指出当环境温度较高时，适当提高人体表面空气流速，可提高皮肤表面与环境的热交换系数，同时加大皮肤表面汗液的蒸发，损失更多热量，降低皮肤表面湿润度W，从而降低居住者的热感觉，提高舒适感。因此，我校进行一系列热舒适实验，以观察热湿环境下，提高室内的空气流速对热舒适的改善程序，以期得出室内参数（温度、湿度、气流速度）的合理组合。
2热舒适实验
2．1实验设计
热舒适实验安排在天津大学暖通大实验室内的测试小室内进行，测试小室的大上为5m×4.5m×3m，配有一套小型空气处理系统控制室内温温度，为在室内产生足够的空气流速，在吊顶中心上安装风扇。在室内离地60cm及140cm处均匀布置温湿度自动巡检仪的探头，监测环境温湿度，保证实验过程测试室内温湿度稳定。室内为受试者安排有6个固定座位，采用TSI风速检测仪测定离地110cm处的平均风速，因为人体上部空气流动较其他部位对热舒适影响更明显。
参加实验的受试者是在天津大学的学生，其96名，男生50名，女生46名，平均年龄20岁。受试者的衣着量为夏季标准衣
着：短袖衬衣、长裤、短袜和轻便拖鞋。根据标准，其衣服热阻约为0.5clo。每组6名受试者在进入测试室前，先在准备室静坐，测试历时90分钟，每30分钟填写一次热舒适调查问卷，记录热感觉、热舒适，以及对空气流速和湿度的感觉。
为观测热湿环境下风速对人体的热舒适的影响，测试室内的工况设定在27～30℃之间，相对湿度保持在70%，根据空气温度的不同，可分为4组，风扇启动后，六个位置的气流速度各不相同，因此共有24组工况，见表2。
实验工况对应标准有效温度计（SET*）①表2
温度/相对湿度（℃/%）
27.1/68.828.1/69.329.1/69.030.1/70.3
速度1.3622.1323.3224.4425.51
0.9522.7323.8824.9926.16
0.7023.3424.4025.5026.65
0.4224.2925.4326.5227.75
0.3424.7125.7527.0328.15
0.2525.2826.4227.6828.90
①新陈代谢量为静坐状态下对应的值，衣服热阻按0.5clo计。
2．2评价标准
人体的热舒适受到诸多因素的影响，主要因素包括二类，室内物理因素，如空气温度、相对湿度、空气流速、平均辐射温度和个人因素，如衣服热阻和人体新陈代谢率。因此采用一综合指标描述众多影响因素，便于对热环境进行热舒适的预测，因针对的是空气流速较高的环境，采用Gagge基于新有效温度ET*（EffectiveTemperature）提出的标准有效温度SET*（StandardEffectiveTemperature），根据其定义可编写相应的计算程序，根据环境的温湿度、空气流速辐射温度，受试者的衣服热阻和新陈代谢率，计算出各工况的标准有效温度SET*，如表2。
受试者对环境的主观评价尺度则沿用ASHRAE的热感觉七级指标和热舒适的四级指标，同时调查受试者对环境潮湿度的评
价，以及对所处位置空气流速大小的期望。
2．3实验结果
2．3．1空气流速对热感觉、热舒适的影响
将本次实验中受试者热感觉投票值TSV（ThermalSensationVote）与所处环境的SET*进行进行线性拟合，根据Fanger的热舒适方程计算各工况预测的热感觉值PMV（PredictedMeanVote），并将其与SET*的线性拟合，见图2。比较两条拟合线，可看出两者之间存在较大差距，这说明Fanger的热舒适方程对本组环境的预测并不准确，它低估了空气流动在热湿环境中所起的降低热感觉，提高热舒适的作用。根据本实验得出的拟事曲线，可得出中性温度SET*=26.3℃（TSV=0时），与在美国和日本进行的两项类似实验进行比较，见表3，它与日本东京实验的所得值相近，这反映了受试者的气候习惯对热感觉的影响，天津和东京夏季7月遥平均温度皆在27℃以上，较为潮湿，所以其居住者相对更能忍受热湿环境。
图2TSV/PMV与SET*线性拟合图
图3TCV与SET*线性拟合图
中性温度表3
线性拟合公式中性温度
(SET*，℃)线性拟合公式中性温度
(SET*，℃)
实测值TSV=0.372SET*-9.80126.3日本TSV=0.339SET*-8.88226.2
PMV理论值PMV=0.301SET*-6.66622.2美国PMV=0.290SET*-8.01025.8
将受试者的热舒适投票值TCV（ThermalComfortVote）与SET*进行拟合，见图3，可以看出热不舒适最小TSV=0.27时，SET*=25.6℃，带入SET*～TSV的线性拟合方程，相应TSV=-0.3，这说明中性温度并不一定等于最令人舒适的温度，在夏季，人们更喜欢中性偏凉的感觉。
2．3．2受试者对空气流速大小的期望
将调查表中受试者对环境空气流速的期望VS（1-期望风速变小，0-不变，-1-期望变大）在不同的空气干球温度下与空气流速进行线性拟合，见图4。表4中列出了不同温度下的拟合线性方程和期望风速。温度越高，期望风速值也越高，而在较低温度（27℃时），人体对风速更加敏感（线性方程斜率较大）。除30.1℃/70.3%环境下，期望风速对应的SET*低于中性温度，说明，在热湿环境，人们希望风偏大一点，使热感觉达到中性偏凉。
图4不同温度VS与V的线性拟合
期望风速表4温度（℃）/湿度（%）线性拟合方程期望风速（m/s）期望风速对应的SET*（℃）
27.1/68.8VS=1.0241V-0.23230.2325.47
28.1/69.3VS=0.8889V-0.39110.4425.26
29.1/69.0VS=0.8463V-0.53090.6325.70
30.1/70.3VS=0.8492V-0.63670.7426.59
在30.1℃/70.3%时期望风速低于使SET*值达到中性温度所需的风速，这说明人们对身体周围空气流速有一最高接受限度，超过该限度，即使热感觉在可接受范围内，对风速也无法接受。参考已有的文献和本次实验的结果，可认为居住者能接受的风速不高于0.8m/s。
2．3．3风速对潮湿感觉的影响
在不同温度下，将受试者对空气潮湿程度感觉的投票DS值（+3-潮湿，0-适中，-3-干燥）与空气流速V进行拟合，见图5,可以看出在同一相对湿度下,空气温度、气流速度都会影响人体对空气的潮湿感觉。温度升高，DS上升，而且空气温度27℃的拟合线与其他三条（28℃、29℃、30℃）的拟合线之间有较大的差距，温度达到28℃以后，人们易觉得环境潮湿。而空气流速加大，DS会下降。因此，空气流速的提高可以缓解环境给人的潮湿感。将2.3.2得到的各温度上的期望风速带入图5的各拟合曲线，相应的DS值在±0.5之间，说明提高风速后，可消除潮湿感。
图5不同温度DS与SET*的线性拟合
3结论与讨论
从以上实验得出的结果可得出以下结论：
（1）SET*|TSV=0=26.3℃，SET*|TSV最小=25.6℃，为保证居住者的热舒适，建议使室内的SET*=25.6℃；
（2）居住者能够接受的环境最高空气流速为0.8m/s，这就是限制了室内干球温度值。见表5，相对湿度为70%时，能保证TCV最小的干球温度为29.3℃，即当空气干球温度低于29.3℃时，依靠调整室内空气流速，可保证居住者的舒适。
不同相对湿度下干球的限制表5
相对湿度（%）70605040
干球温度（℃）29.329.73030.4
(3)空气流动速度提高，居住者的潮湿感地下降，但湿度过大（80%以上），易于细菌滋生。因此，一般场合相对湿度维持70%以下是可以接受的。
根据以上结论，为保证人体的热舒适（SET*=25.6℃），相对湿度70%时，运用SET*程序可算出相应干球温度下推荐的风
速，见表6。
不同温度下的推荐风速表6
干球温度（℃）272829空气流速（m/s）0.230.420.64
湿球温度（℃）22.823.824.5
以上的结论使夏季室内允许的温度、湿度都有所提高，舒适区得以扩大，节省了夏季空调的允许时间，也扩大了蒸发制冷在需要空调时间内的利用率。
图6中可以看出当室内温度选取定在不同值时，天津地区夏季需运行空调时间的变化。图7则可看到湿度变化时，蒸发制冷占总空调运行时间的比率的变化，湿度提高后，在最热的七、八月蒸发制冷的可利用率大大增加。因此，风速的提高可带来明显的节能效益。
图6空调使用时间
图7蒸发制冷使用率
当然，室内参数的设定还应根据场所的性质来设定。对于一些长期停留的场所，允许的风速还应适度降低，以避免长期吹风产生的不舒适，如实行岗位送风和方式，可以让居住者选择风向和风速，会进一步提高热舒适。而在较短期的停留场所，要求较低，风速可以适度提高，从而温度设定值也可提高。另外，以上的结果是受试者在静坐状态下得出的，对于居住者从事其他活动时新陈代谢率会有所提高，SET*值亦会提高，应适度提高风速，或降低空气温度。
参考文献
1RohlesF,SKonz,BJones,Ceilingfansasextendersofthesummercomfortenvelope,ASHRAETrans,V89(1):245～265
热舒适范文篇9
关键词：超市热环境热舒适现场测试
随着人们生活水平的提高，人们越来越关注建筑内热环境的舒适性问题。目前已有人对住宅建筑[1~5]、办公建筑[6，7]、体育馆建筑[8，9]的室内热环境进行了现场研究。随着许多大型超市连锁店应运而生，其室内热环境究竟如何呢？笔者尚未见有关报道。哈尔滨市某大型超市于2003年正式投入使用，为了了解其室内热环境状况，笔者于2003年7月对该超市室内热环境进行了现场测试。
1建筑及空调系统概况
该超市地上两层为卖场、地下一层为车库。本次测试对象为地上一层和地上二层，这两层采用全空气集中空调系统，空调机组分区设置，末端采用百叶风口侧送风。制冷机房设于地下室，共有2台离心式冷水机组，每台额定制冷量为1758KW。测试期间只开一台冷水机组，且在80%负荷状态下运行。平时冷水机组的运行调节是根据室外天气情况由人工设定机组的开启时间、运行台数，而冷水机组则根据室外气象资料自动设定其运行负荷。
2现场实测方法
2.1测点布置
笔者于2003年7月6日至7月9日用便携式数字温度计对室内温度进行了实地调查与预测，发现不同区域温度差别较大，如一层冷柜区域附近温度较低，二层天窗下部区域温度较高，其他区域温度差别不大，为了准确反映超室内热环境状况，正式测试时按照不同区域的温度分布情况共布置了18个测点，其中一层冷柜区布置1个测点，二层天窗区（共2个天窗）布置2个测点，分别代表最冷区温度和最热区温度，其余区域范围较大，均匀布置15个测点。
2.2数据采集
在2003年7月13日至7月30日，也就是今年夏天最热的一段时间，对该超市的室内热环境及室外气象参数进行了现场测试。
2.2.1室外环境参数测量
室外温度采用CTMC-B型微机温度测控仪测量，每15秒钟采集一次室外干球温度和湿球温度。室外风速、风向采用旋杯式风速仪测量，一天测量4~5次。
2.2.2室内环境参数测量
⑴测试仪器
采用丹麦进口的室内气候分析仪，其中空气温度传感器采用带有防辐射屏蔽的铂电阻，当空气温度ta=5～40℃时，其精度为0.2℃；相对湿度传感器为露点传感器，当ta–td<10℃时（td为露点温度），其精度为0.5℃；风速传感器基于恒温式热线风速仪的原理，在风速为0.05～1.0m/s范围内，其精度为0.05m/s；辐射温度传感器采用两个半球包裹的平面黑体感温元件，当-15℃≤tr-ta≤15℃时（tr为辐射温度），其精度为0.5℃。
⑵测点选择
在上述各测点距地面垂直高度为0.1m、1.1m和1.7m三个测点上（分别代表站姿的顾客的脚踝、腰部和头部高度）分别测试空气温度和风速，在距地面垂直高度为1.1m的测点上测试空气相对湿度、水蒸气分压力、露点温度、平均辐射温度、围护结构表面温度。
3测试结果与分析
3.1室外环境参数
图1是7月14日室外空气干、湿球温度变化曲线。其中16:20干球温度最高，为30.6℃，21:50干球温度最低，为21.3℃；湿球温度最高值出现在下午16:20，为30.4℃，湿球温度最低值出现在21:50，为20.6℃。7月14日室外风向、风速见表1。
图1室外空气干、湿球温度变化曲线
表1室外风向、风速表时间
8:30
10:30
13:30
15:30
18:30
风速m/s
0.7
0.5
0.8
1.2
1.0
风向
西南
西南
西南
西南
西南
3.2室内环境参数
经过测试发现，除了最冷区域（测点14）和最热区域的测点（测点23、28）外，其余各区域环境参数均处于热舒适范围内。由于受篇幅所限，本文只给出了室外气温最高的一天7月14日下午室内18个测点的空气温度、相对湿度、空气流速、平均辐射温度和垂直空气温差的测试结果，见图2~图6。图中21点表示二层第一个测点，11点表示一层第一个测点，其余依此类推。
图2空气温度测试结果图3相对湿度测试结果
图4空气流速测试结果图5平均辐射温度测试结果
图61.1m和0.1m垂直空气温差
对图2~图6进行分析，可得到以下结论：
⑴测点14（冷柜区）温度为19.0℃（图2），由于夏季顾客购物时着装较少，对照ISO7730标准[10]中规定的夏季热舒适温度为23~26℃的范围，该温度偏低；而测点23（天窗下部）温度为26.7℃，也超出了夏季热舒适温度的上限值。其余测点温度皆满足热舒适标准要求。
⑵相对湿度为47%~57%（图3），满足夏季热舒适要求。
⑶测点28（天窗下部）的空气流速最大，为0.32m/s（图4），超出了夏季热舒适标准规定的空气流速不大于0.25m/s的范围，而其余各测点的空气流速为0.14~0.24m/s，满足夏季热舒适要求。
⑷因为天窗下部受到太阳辐射影响较大，测点23和28的平均辐射温度最高，分别为33.5℃和32.8℃（图5）；而冷柜区域的测点14因为受到冷柜冷辐射的影响，其平均辐射温度最低，为20.7℃。
⑸1.1m与0.1m处的垂直空气温差小于1.4℃（图6），ISO7730标准[10]中规定：1.1m与0.1m处的垂直空气温差小于3℃，故满足夏季热舒适标准要求。
4热舒适性评价
20世纪70年代初丹麦Fanger教授提出了预测平均投票数PMV（PredictedMeanVote）指标和预测不满意百分数PPD（PredictedPercentageofDissatisfied）指标，已被编入ISO7730标准[10]，PMV-PPD计算公式见文献[10~12]。
ISO7730标准推荐以PPD≤10%作为设计依据，即90%以上的人感到满意的热环境为热舒适环境，此时对应的PMV=–0.5~+0.5。上述研究成果是以白种人为试验对象得出的。这些国家的气候条件、人民的消费水准、生活习惯和饮食结构等都与中国人有着很大的差别。根据研究的具体情况，在确定PPD值时，本文考虑进行一定的调整。首先，我国属发展中国家，没有必要在热舒适标准上向发达国家“看齐”；其次，超市内的大多数人（顾客）在室内停留的时间不长，因此，可适当将上述推荐值降低标准，在此研究时，取PPD≤20%为设计依据，此时对应的PMV=–0.75~+0.75。
本文以上述热舒适指标为依据，对超市室内热环境进行了热舒适性模拟计算。在模拟计算中，作了以下几点假设[10~14]：
⑴顾客在超室内购物相当于从事轻体力活动，对应的人体新陈代谢率为M=69.78W/m2；
⑵按照ISO7730标准，夏季服装的基本热阻取Icl=0.5clo；
⑶人的机械效率η=0；
图7~图8是7月14日下午18个测点的PMV—PPD计算结果。
图7PMV计算结果图8PPD计算结果
其中测点14（冷柜区）的PMV为-1.75，PPD为64.67%，不在热舒适范围内。测点23（天窗下部）的PMV为1.31，PPD为40.78%，不在热舒适范围内；而同在天窗下部的另一个测点28的PMV为0.66，PPD为14.17%，在热舒适范围内。这是因为：测点28的空气流速很高（0.32m/s），尽管该测点的平均辐射温度也较高，但空气温度并不很高（25.1℃），故其PMV和PPD值都满足热舒适标准要求。由此可见，通过加大送风量，提高送风速度，可以改善天窗下部的室内热环境状况。
5结论
本文对哈尔滨市某大型超市夏季室内热环境进行了测试分析，并用热舒适指标PMV-PPD对超市室内热环境进行了热舒适性评价，结果表明：
⑴超市大部分区域的室内热环境参数满足热舒适标准要求，个别特殊区域的热舒适指标PMV-PPD值偏离热舒适范围较大。
⑵超市的垂直空气温差均小于3℃，满足热舒适标准要求。
⑶建议天窗下部加大送风量、提高送风速度并降低送风温度，而在冷柜区在满足物品冷藏温度要求的前提下尽量提高送风温度、减小送风量、降低送风速度。
参考文献
1王昭俊.严寒地区居室热环境与热舒适性研究.哈尔滨工业大学博士学位论文.2002:27~57
2王昭俊,方修睦,廉乐明.哈尔滨市冬季居民热舒适现场研究.哈尔滨工业大学学报.2002,34(4):500~504
3Z.JWang,G.Wang,andL.MLian,2003,“AFieldStudyoftheThermalEnvironmentinResidentialBuildingsinHarbin,”ASHRAETransactions,Vol.109,Part2,June,2003
4夏一哉,赵荣义,江亿.北京市住宅环境热舒适研究.暖通空调,1999,29(2):1~5
5唐鸣放.重庆夏季居住热环境研究.暖通空调.2001,31(4):16~17
6谭福君.办公建筑冬季室内热环境和舒适性调查及研究.哈尔滨建筑大学硕士学位论文.1993
7吕芳,涂光备,李景广.天津地区夏季人体热舒适的测试与分析.全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集,南宁,2000
8黄晨,李美玲,邹志军等.大空间建筑室内热环境现场实测及能耗分析.暖通空调,2000,30(6):52~55
9黄晨,李美玲,邹志军等.大空间建筑冬季室内热环境现场测试及能耗分析.暖通空调,2002,32(2):5~7
10ISO.InternationalStandard7730，Moderatethermalenvironment—determinationofthePMVandPPDindicesandspecificationoftheconditionsforthermalcomfort.Geneva：InternationalStandardOrganization，1984
11P.O.Fanger.ThermalComfort.Copenhagen:DanishTechnicalPress.1970
12D．A．McIntyre.IndoorClimate.London：AppliedsciencepublishedLTD,1980
热舒适范文篇10
关键词低温地板辐射采暖测试温度热舒适
一引言
低温地板辐射采暖在国内主要用于大型公建的大堂，室内游泳池的地面等场所，用于住宅较少。最近几年，随着单户独立燃气炉的采用和分户热计量的需要，低温地板辐射采暖系统得到了很多开发商的青睐，在住宅在开始大面积的推广使用。
为了进一步了解低温地板辐射采暖/系统热工性能及其供热的基本规律，我们结合北京市一座新建高层住宅楼工程，对该系统进行了一些研究、分析和实测，使工作更加深入一些，以期在国内其它工程研究的基础上所有提高。
二工程介绍
该建筑为一幢二十二层的塔式高层住宅，地上二十二层，地下两层。建筑面积16845m2，建筑高度63.5m。为满足地板辐射采暖的要求，建筑层高为2.8m。本楼为集中采暖，热源为小区内的热力站，为本楼设置单独的热交换器和循环泵，形成独立的采暖系统。采暖的设计供回水温度为55/45℃，连续采暖。本楼的供热方式除楼梯间为铸铁散热器采暖外，其余均采用低温地板辐射采暖。供回水立管和分、集水器均设于每户的厨房中。地板辐射采暖的管材选用交联聚乙烯管（PC-X）。考虑到系统的承压问题，首层至三层的管材采用交联铝塑复合管（XPAP）。
为满足分户热计量的需要，减少对下一层的散热，每层均设保温层。根据采暖管道敷设的要求，本楼的地面垫层厚度为110mm，其中包括保温层、豆石混凝土层、水泥砂浆找平层和装饰面层。为了试验地面不设保温层时，对楼板结构的温度影响，以及了解向上和向下传热的情况，个别房间未设保温层。
本住宅楼的采暖室内设计温度为20℃，根据北京市《低温地板辐射采暖应用技术规程》中供暖热负荷计算宜将室内温度降低2℃计算，故进行采暖负荷计算时室内设计温度按18℃计算，顶层西北角房间按16℃计算。本设计地板散热量适当考虑家具的遮挡因素，家具对地板面积遮挡的有效面积系数按20%-30%考虑，面积小的房间取较大值，面积大的房间取较小值。
三测试报告
1测试方案和测试项目
A测试项目
（1）地板和墙面辐射采暖构造层内的各点温度情况。
（2）地板辐射采暖构造层中有无保温层对向上、向下的热流的影响程度。
（3）室内竖向空气温度分布。
（4）室内人体实感温度（包括室内各非加热面的壁面温度和室温）
（5）最不利房间热舒适性。
B测试方案
（1）选择6层和8层东南角的相同位置的作为地板辐射采暖的对比房间，测试项目为（1）～（4）项：选择22层西北
角房间作为（5）～（6）项的测试房间：6层西面房间作为墙面采暖的测试房间。
（2）在6层和8层东南角房间，分别埋设热电偶，用于测试地板辐射采暖各层的温度分布。在铺设完管道层后，预埋
了管道周围的热电偶。
（3）如图3.1.3所示，在6层和8层布置热电偶和热流片，用于测试地板辐射采暖向上和向下的热流。
（4）在8层的测试房间墙壁和顶板上布置外带测头的RHLOG-Ⅱ型温度自计仪测量房间各个非加热面的壁面温度，用于
确定地板辐射采暖的实感温度。
（5）在6、8层和22层的测试房间如图1所示布置RHLOG-Ⅱ型温度自计仪测量房间的竖向空气温度分布鞋。
（6）测量最不利房间22层测试房间的热舒适性。
图1
2测试结果
由于工程交工时间的关系，第一次测试从2001年1月18日开始，共分为三个阶段进行，分别选择在严寒中、中寒、微寒。室内外温度用RHLOG-Ⅱ型温度自计仪测试，可按照上述方案进行连续测试。室外温度曲线如图2所示。
图2室外温度
（1）地板辐射采暖各层温度情况
6层不低温地板辐射采暖的各层温度变化，如图3所示，8层低温地板辐射采暖的各层温度变化，发图4所示。
图3
图4
（2）地板辐射构造层有无保温层的向上和向下热流对比
图5六层地面热流
图6八层地面热流
（3）室内竖向空气温度分布
（5层）
（6层）
（7层）
图7室内竖向空气温度分布
（4）室内人体实感温度
根据八层南向房间内表面温度测量值计算实感温度，计算结果如图8所示。
从图8中可看出，人体实感温度比室内空气温度略高，这是辐射采暖方式优于一般对流采暖方式的特点之一。
图8
（5）最不利房间的热舒适性
1月7日对22层测试房间2进行热舒适性测试，采用丹麦生产的B&K1213多用气象仪，测量室内干球温度、相对湿度、水蒸气及室内风速等参数。采用黑球温度计测量室内黑球温度，用于平均辐射温度的计算。室内热舒适性的评价按照国际标准ISO-7730和国家标准GB/T18049-2000是用PMV和PPD指数来描述的。
2月17日上午10：00至11：00对22层测试房间2进行了3组热舒适测试，并根据所测数据对PMV和PPD进行了计算，其中PMV为-0.2～0.1,PPD为5.1～5.5。可以看出，本测试房间的热舒适性是满足国际标准的。
四分析与讨论
1地板辐射采暖的舒适性
对顶层（22）层北向房间进行热舒适测试，在室温为21℃左右时，其舒适度满足国际标准的要求。由于条件所限，未能测试其它室温下的情况，因此，不能涵盖所有情况。
对八层南向房间各内表面温度的测定，内表面温度高于室内空气温度，这是地板辐射采暖的特点，也是热舒适的原因之
一。
室内空气温度分布规律与以往资料介绍的规律不同（顶层符合一般规律）。一般单层采用地板辐射采暖时，采暖房间空气温度分布为下高上低，这是形成地板辐射采暖舒适的主要原因。本住宅楼每层均为地板辐射采暖，由于散热向上向下同时传
热，使下层顶板温度升高，因而空气温度分布不理想，看来有必要对中间层进行热舒适测试。上述现象也说明了，散热管下设保温层是必要的，这不但有利于分户热量计量，而且还可提高室内的舒适度。
2地板辐射采暖散热管向上、向下的散热量比例
由于地板表面测试的不均匀性以及用热流片测量热流时的干扰因素较多，按本次测试方案，无法得出地板辐射采暖向上、向下的散热量比例。
3地板辐射采暖的节能性
实感温度比室内空气温度高，是地板辐射采暖比其它采暖方式节能的原因。本次测试房间的实感温度与空气温度差约为0.5℃，与一般资料中介绍的温差为1.5～2.0℃相比是较小的。因为只是测试了一个房间的参数，测试结果尚不能作为定论。
4地板辐射采暖的安全性
地板内散热直接铺设在楼板结构上时，不会对楼板造成损害。实测散热管外壁温度不超过45℃，设计供水温度（供水管
内）为55℃，温度均较低。但楼板上不设保温层在其它方面很不利，一般就设保温层。当有保温层时，楼板结构层上皮（保温层下皮）温度均未超过30℃，比夏季室内空气温度还低。
五结论
本文通过对北京市一座新建住宅楼的低温地板辐射采暖系统现场实测，对该系统的地板和墙面辐射采暖构造层内的各点温度计情况、地板辐射采暖构造层中有无保温层对向上、向下的热流的影响程度、室内竖向空气温度分布室内人体实感受温度（包括室内各非加热面的壁面温度和室温）、最不利房间的热舒适性等方面进行了分析研究。根据分析结果，得出了该系统在舒适性、节能性等方面的一些结论，说明低温地板辐射采暖是具有较为突出的特点的，对该系统的应用性还有待于做进一步的研究。本课题对于该系统住宅中大面积的推广使用具有一定的借鉴作用，同时对该系统在实际工程设计中的具体应用具有指导意义。
参考文献
1InternationalStandard(ISO)7726,Thermalenvironment-Instrumentandmethodsformeasuringphysicalquantities.
2GB/T18049-2000，中等温度的热环境PMV和PPD指数的确定及热舒适条件的规定