人体热舒适客观评价指标

在人体、动物实验基础上,对有可能作为人体热舒适客观评价指标的重要生理参数进行探讨.人体热反应实验在人工气候室内进行,对不同环境温度下受试者的生理参数和主观感觉同时进行测量.研究结果表明:受自主性体温调节活动影响的生理参数如人体皮肤温度、心率变异性、新陈代谢率、脑电波、肌电、排汗率与人体热舒适具有较好的生理相关性,并且在人体处于热舒适与不舒适状态时差异显著,具备作为人体热舒适客观评价指标的生理基础;平均皮肤温度反映热舒适程度的灵敏性较高,具备较高的可靠性,而且其测量与计算较为简单,可作为一个有效的客观指标来评价稳态热环境下的人体热舒适程度.     

基于脑电的温度阶跃变化环境下的人体热舒适研究

热环境作为评价建筑物理环境的重要部分,影响着人的工作效率和情绪变化。不同环境温度下的脑电信号与人体主观投票相结合是一种评价热舒适的新方法。本研究选取14名身体健康的成年人在人工气候室经历由低温15°C分别突变到18°C、24°C和30°C三个过程,通过快速傅里叶变换,将温度阶跃变化环境下测得的脑电信号转化为脑电频谱功率值,与主观投票和额头温度相结合,进一步探究脑电各分区和各波段与热舒适的相关性。研究表明,额叶区频谱功率值变化可作为人体热舒适的评价指标,频谱功率值与热舒适显著相关,且随着舒适程度的增加而降低,当温度突变到接近人体中性温度24°C时,功率值最低。同时发现与热愉悦情绪和注意力有关的额叶区θ波段功率值随着舒适程度的增加而增加,当温度突变到24°C时,θ波相对脑电功率变化最明显,增加了20%左右。     

家用热泵空调送风方式对热舒适性的影响

为研究家用热泵空调送风方式对热舒适性的影响,在人工环境实验室内测试了中送风、下送风和分布式送风的环境参数,并对15名受试者的热感觉和热舒适进行了问卷调查.实验结果表明:初始背景温度为0℃时,分布式送风可快速、均匀地提升人体各部位的空气温度,受试者的整体热感觉以及整体热舒适上升最快,受试者的热舒适性可得到显著改善;室内热环境稳定后,分布式送风温度均匀度最小为1.9℃,在送风区域内的受试者各部位感觉较暖,局部热感觉差异最小,且其他位置的受试者都不觉得冷;稳态局部热感觉与整体热舒适的拟合结果表明,足部热感觉对整体热舒适影响显著,下送风与分布式送风垂直温差小于3℃,在送风区域内,可以明显提升人体足部的热感觉,约75％的受试者对热环境表示满意.综合环境参数测试及问卷调查的结果,分布式送风热舒适性的综合效果最好.     

动态辐射热环境对人体生理与热反应的影响

为了探索辐射空调形式下温度突变对人体热舒适的影响,给控制调节辐射空调系统提供一定的参考,通过人工气候室营造偏凉-中性温度突变环境,开展了对流、辐射地板与辐射吊顶三种不同空调形式下,20名受试者的整体-局部主观热感觉、热舒适投票以及皮肤温度等生理参数随时间的变化研究 . 根据生理参数测量结果显示,突变到中性温度的辐射热环境中皮肤温度存在滞后现象且动态辐射热环境下人体交感神经表现得更为活跃;由主观问卷分析得出,动态辐射热环境下受试者舒适感及热愉悦感更佳,主观热感觉出现心理超前现象,其中动态辐射地板的优势更为突出;背部、小腿、足部对于瞬态热刺激最敏感,可用于热感觉预测. 最后,根据人体平均皮肤温度随时间变化规律,建立了基于修正的Knothe时间函数相关预测模型,量化了三种工况下人体生理调节的响应特性;根据人体平均皮肤温度及其变化率与平均热感觉的变化规律,建立了三种工况下的热感觉预测模型,简化了动态环境下人体热感觉预测的求解过程.     

热湿环境工位辐射空调加桌面风扇热舒适实验研究

为了研究热湿环境中工位辐射空调加桌面风扇供冷方式下的人体热舒适情况,采用环境测量和主观问卷相结合的方式,在环境背景温度分别为26℃,28℃和30℃(相对湿度80%)的人工环境实验室内测试了24名受试者的整体热感觉、热舒适、热可接受度和热期望.结果表明,热湿环境中,工位辐射空调加桌面风扇供冷方式能显著改善处于热湿环境中的受试者的热舒适情况,但在26℃时,其效果并不明显.虽然背景环境参数超出了舒适范围,在工位辐射空调加桌面风扇供冷方式下,受试者的热感觉随着时间的增加逐渐趋于中性,且室内环境温度达到30℃(相对湿度80%)时,仍有超过80%受试者表示可接受其所处环境.因此,工位辐射空调加桌面风扇的供冷方式有效地扩展了夏季室内舒适温度范围.工位辐射空调加桌面风扇供冷方式的研究为非中性环境中维持人体热舒适和降低建筑能耗提供了新的途径.     

不同室温下的人体生理参数与热感觉相关性

人体某些生理参数存在表征人体热感觉变化的可能性，为了探究不同室温环境中人体生理参数（皮肤温度、脑电）与热感觉变化之间的联系，本研究通过客观实验并结合人体主观问卷调查，分析了人体皮肤温度、脑电频谱功率在冷环境、中性环境、热环境下与热感觉的相关性。研究发现平均皮肤温度、额头温度与热感觉变化显著相关，变化趋势具有一致性；通过对脑电数据进行快速傅里叶变换能量分析，发现处在不同室温下人体的整体热感觉同δ频带 (0.5-4 Hz)以及α频带 (8-13 Hz)的频谱功率变化显著相关，与β频带 (13-30 Hz)的频谱功率变化中度相关。此外，人体在应对冷环境时δ、α、β频带的平均频谱功率变化更为显著，由冷环境过渡至中性环境单位TSV标度下的平均频谱功率变化幅度要高于热环境，在脑电频谱能量这一生理参数层面揭示了人体对冷环境更敏感。     

顶板辐射供冷下不同姿态人体的热舒适性

为了探究辐射供冷环境下人体姿态对热舒适的影响,本文采用主观调查问卷与生理指标测试的方法对夏季顶板辐射供冷下坐姿人体和卧姿人体的热舒适性进行了实验研究。结果表明：人体卧姿状态与坐姿状态皮肤温度的分布有一定差异,两种姿态下热感觉在-0.5—0.5范围内时,卧姿人体所需要的操作温度比坐姿人体高0.5℃左右;最佳热舒适点的操作温度,卧姿状态比坐姿状态高0.7℃。     

噪音变化对服装温度舒适性的影响

着装温度舒适性受到许多环境因素的影响如温度、湿度等，这里讨论环境的噪音对着装温度舒适性是否存在影响，以及计算人体着装温度舒适性主观评价和客观生理量在噪音环境中的变化量。在人工气候箱内设计噪音环境，运用主观评价和客观评价相结合的方法对受试者在不同噪音分贝条件下的温度舒适性和整体舒适感的变化进行评价。通过实验结果分析认为在噪音环境中着装温度舒适性主观评价值和人体生理量会产生变化，并且得出变化值为以后在噪音环境中测量着装温度舒适性提供可靠的数据参考。     

实验分析高海拔地区对驾驶员心电的影响

驾驶员心理紧张度与行车安全有直接的关系,而心率变化是心理紧张度的直接反应。利用生物反馈仪对驾驶员在不同海拔的心率变化进行系统研究和分析。以心率变异性低频功率与高频功率之比(LF/HF)作为疲劳评价指标,利用SPSS建立LF/HF与海拔的关系模型并对此进行研究。随着海拔的升高,驾驶员行车疲劳度会更加明显。驾驶疲劳度对驾驶员的心率产生的影响越明显,行车过程中越容易发生安全问题。     

南方地区局部地面供暖舒适性及节能性研究

采用环境测试、主观问卷和能耗模拟相结合的方式,研究冬季局部地面供暖方式下人体舒适性以及能耗情况.在14、16、18℃背景温度下的人工环境实验室内,测试了20位受试者的热感觉、热舒适、热可接受以及相应的局部地面供暖能耗.实验结果表明:在14℃时,使用局部地面供暖后受试者的舒适性显著提高,在16、18℃时,使用局部地面供暖能满足90%以上受试者舒适性要求且所需能耗很低.模拟结果表明:相比设定温度为20℃的空调系统能耗,采用局部地面供暖对西南、华东与华中地区节能效果明显,在华南地区节能率最高.因此,局部地面供暖可以作为一种适用于南方地区的提高舒适性和节能性的采暖方法.     

夏热冬冷地区室外广场空间冬季热舒适研究

随着城市发展及居民室外活动时间不断增多,良好的室外空间环境及热舒适性对居民身心健康具有重要影响。针对关注较少的冬季室外环境热舒适问题,以夏热冬冷地区的重庆三峡广场为例,基于冬季热环境实测和热舒适问卷调查,利用Rayman软件计算PET（生理等效温度值）作为热舒适评价参数,建立TCV（热舒适投票值）、TSV（热感觉投票值）与PET的函数关系式,得到不同室外环境空间的冬季热舒适范围,提出适用于夏热冬冷地区的冬季综合舒适度评价模型。研究成果可为完善夏热冬冷地区的室外热舒适研究提供基础数据参考。     

内蒙古西部超低能耗草原民居多能互补供暖系统集成配制

内蒙古西部草原民居冬季取暖以传统火炕和土暖气为主,由于供暖效果较差,无法满足居民热舒适需求。为改善供暖效果,充分利用太阳能、风能等可再生能源,通过实地调研,统计得出内蒙古西部典型草原民居最冷月室内外温度,利用数值模拟方法建立太阳能、风能等多能互补的内蒙古西部草原民居供热模型,并进行模拟验证。结果表明:多能互补供暖方式下客厅和主次卧的最冷月日平均温度均值分别提高7. 0℃、6. 2℃和7. 5℃,室内温度和热稳定性显著提高,热舒适性较好。研究结果为草原民居设计建造中充分利用太阳能、风能资源,构建多能互补供暖方式,提高室内温度和热舒适性提供了理论依据。     

改性土坯建造的生土民居室内热环境研究

为了探索添加秸秆和水泥作为墙体改性材料对于生土民居室内热环境的影响,以重庆市北碚区清云峡村某改性生土民居为研究对象,依据实测的冬季室内外温度和围护结构热工参数,运用软件模拟的手段,通过与相同模拟条件下普通生土民居和砖砌民居的数据对比,依据相关标准和调研情况,对其进行冬夏季热环境评价.研究发现这种改性土坯建造的民居不仅保有生土夏季隔热的优势,同时较普通生土民居改善了冬季室内热环境,但室内冬季温度仍然较低,需要采取其他措施提高室内冬季热舒适性.     

重庆市中低海拔村镇旅游区住宅热湿环境实测与热舒适研究

通过问卷调研与现场实测的方法,分析了重庆市中低海拔村镇旅游区住宅各季节的热湿环境特性,并进行了热舒适研究.对比国家现行相关规范中的热舒适限值与实测值,发现旅游区夏季和过渡季温湿度范围偏离限值较小,冬季偏离限制最大.通过大样本问卷调查与实测进一步得到如下结论:各季节预测平均投票数PMV的修正值PMVe分别为夏季+0.67,过渡季+0.32,冬季-1.20;热感觉投票值TSV分别为夏季+0.63,过渡季-0.64,冬季-1.53;夏季和过渡季的热舒适度较高,冬季最差.根据APMV、PMVe与TSV值对比发现,影响夏季、过渡季和冬季热舒适性的最不利因素分别为:室内温度、室内湿度、室内温度.因此,为提高村镇旅游区住宅热舒适度,可采取的措施为:夏季通风降温,过渡季在外墙中加入防潮材料建立防潮层,冬季采用"空气源热泵+太阳能房"或在条件允许时采用地表水源热泵.     

非均匀环境下不同空调形式对人体热舒适的影响

通过对20名受试者在不同空调形式（对流空调、辐射地板空调、辐射吊顶空调等）及个人舒适系统(Personal Comfort System)多工况下生理参数和主观反应的实验研究,得到冬季辐射和对流换热形成的非均匀环境对人体热舒适的影响,同时建立了不同工况下考虑局部影响权重的人体热感觉评价模型。结果表明：①不同空调形式下局部热感觉对整体热感觉影响权重不同;②三种空调形式下不使用PCS时远窗侧人员最冷部位（足部）热感觉投票值均高于近窗侧,全体人员足部热感觉投票值在辐射地板空调中最高。使用PCS可提升局部热感觉和热舒适,局部热感觉提升最显著部位分别是肩胛部（对流）、腹部（辐射地板）和大腿（辐射吊顶）;③此外,PCS可以降低人员期望温度（Preferred Temperature,PT）,在辐射地板组合PCS时期望温度变化最大。     

农村地区座椅辅助供暖方式下人体热反应的变化规律

针对北方农村地区“煤改电”供暖方式带来运行费较高的问题,以及农居环境室温偏低的问题提出一种座椅辅助供暖方式.分析局部供暖方式下人体热反应的变化规律,研究人体整体热感觉、整体热舒适,以及整体热可接受度在座椅加热前后的变化和相互关系.研究结果表明:座椅加热可以有效改善人体热反应,环境温度偏离热中性环境越多,改善程度越明显;3个热反应指标在加热前密切相关,加热后因热感觉分布不均匀出现分离;以整体热舒适作为评价指标,对整体热感觉与热感觉不均匀度做线性回归分析,拟合度较高(R²=0.896);而引入平均皮肤温度与整体热感觉做拟合分析,拟合度较好(R²=0.916).由此得到结合主观热反应与客观生理指标的综合预测评价模型,经验证预测效果较好(R²=0.903).     

基于室内对流换热人体热反应模型的生理参数预测

为了在不同对流换热方式的室内环境中对皮肤温度、核心温度等人体生理参数进行有效的预测,基于Fiala模型,综合考虑不同对流方式对人与环境换热量的影响,尤其是通过修正不同对流方式的对流换热系数、平均辐射温度以及服装热阻等,建立了室内对流环境中的人体热反应模型。通过将模拟值与文献实验值进行对比来验证所建模型的有效性,结果表明两者高度吻合。在自然对流、混合对流环境下,平均皮肤温度预测误差以及受迫对流环境下人体大部分部位局部温度预测误差均小于1℃。所建模型可用于各种对流空调环境下的人体生理参数预测,为新型对流空调系统设计、评估以及规范修正等提供参考。     

寒冷地区被动房冬季室内热舒适评价模型

关于热舒适的研究主要针对空调房间,而被动房主要通过被动技术来保证室内环境舒适,为研究寒冷地区被动房冬季的热环境状况,了解被动技术对热舒适的影响,选取天津地区某被动房为实验对象,分为供暖和无供暖工况,通过室内环境测试及问卷调查,得到每种工况下的实际热感觉投票值TSV,数据拟合后对比TSV模型与PMV模型,对偏差较大的无供暖工况下原始热舒适预测模型进行修正,最终得到适用于寒冷地区被动房供暖与无供暖工况下的热舒适评价模型。结果表明,无供暖工况下,有44%的人希望温度升高,单纯通过被动技术无法完全满足寒冷地区被动房冬季热舒适,但无供暖工况下,比预测可接受温度下限降低1.93 ℃,用户对热环境的适应性强,可以适当延长过渡季时间。