非均匀环境下人体热舒适研究进展

非均匀环境热舒适已成为当前研究的热点。从非均匀环境下的局部热感觉、局部热感觉对整体热感觉的影响、生理参数用于热舒适分析与评价、非均匀热环境热舒适评价方法四个方面对非均匀环境的热舒适研究进行了综述，分析了当前研究中存在的一些问题，探讨了今后研究方向。     

冬季夜间乘员舱内热环境及人体热舒适性研究

采用试验与数值模拟相结合的方法对冬季夜间乘员舱内热环境不均匀性进行了研究,得到不同送风模式下乘员舱内温度、速度不均匀度.接着基于Stolwijk人体热调节模型,采用Berkeley热舒适评价模型对乘员热舒适状态进行模拟,对比分析了2种送风方式下的人体热舒适性.最后通过对实际送风工况、基于相同送风焓值的等温送风工况以及基于驾驶员前方等效来流的均匀热环境工况的研究,发现在不均匀热环境下人体更易处于不舒适的状态.     

夏热冬冷地区居住建筑基于热舒适的热环境评价指标

提出1个基于热舒适的居住建筑室内热环境评价指标。该指标以夏热冬冷地区冬夏季热不舒适温度出现频率为基础,通过对比冬、夏季室内外热不舒适度来获得室内热环境评价。通过窗墙比、屋面保温、外墙保温和外窗水平遮阳4种情况共37个算例的模拟分析,研究该评价指标的影响因素。研究结果表明:该评价指标能较准确地反映出建筑围护结构变化对室内热环境带来的长期影响,还可以此对比不同围护结构下建筑的节能性。     

基于驾乘人员热感觉的车内空调送风参数设计

由于车内热环境的高度不均匀性,适用于均匀热环境的平均热感觉（PMV）评价方法无法对乘员热舒适状态做出客观评估。等效均匀温度（EHT）评价方法则考虑了不均匀热环境对人体的影响。通过建立计算流体力学（CFD）与人体热调节模型的耦合模型,采用最优拉丁超立方设计法,建立乘员舱空调送风参数和太阳参数与EHT和PMV等参数之间关系的近似模型。基于两种评价方法,通过序列二次规划优化算法（NLPQL）,对不同热舒适需求下的送风参数进行设计。对比两种评价方法所设计的送风参数下,人体平均皮肤温度、人体与车内热环境的潜热/显热交换量等参数的区别。发现同一热舒适需求下,相较于PMV评价方法,基于EHT评价方法设计出的送风状态更偏向高风温及高风速。     

考虑个体差异性的PMV-PPD人体热舒适性评估模型及应用

针对传统的PMV-PPD模型难以反映个体差异性对人体热舒适性的影响,将Harris-Benedict公式引入到传统PMV模型中,考虑身高、体重、年龄、性别等个体因素对热舒适的影响,建立了改进的PMV-PPD人体热舒适性评价模型,并对该模型进行了验证和应用分析。结果表明:男性和女性的热舒适性具有一定差异,且男性更容易感觉到热,这种差异在人处于作业状态时较为明显;此外,男性和女性的热舒适性会随着年龄的增长而改变,老年人会更偏爱热环境;最后,模拟发现体型对热舒适的影响相对较小,但偏胖的人对热环境具有更强的不舒适感。该模型能准确预测不同个体在不同工况下的热舒适性,可为热舒适评估、建筑环境设计、空调系统设计和个性化智能服装开发等提供理论依据。     

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.     

室内热舒适性的评价方法

室内热舒适性是空调设计成功与否的一项重要指标,针对几种不同的建筑微气候指标组合,讨论了有关人体热感觉的评价方法和可供工程应用的热舒适图。     

不同散热末端下直膨式热泵供暖系统热舒适性的实验与模拟研究

采用实验和模拟的方法,对不同散热末端下直膨式空气源热泵供暖系统的热舒适性进行研究。通过实验对比研究采用新型热虹吸散热末端的直膨式空气源热泵(direct expansion air-source heat pump using thermosiphon radiator,DE-HP-T)与传统热风空调散热末端时,直膨式空气源热泵供暖系统的室内空气温度分布特征,重点分析系统启动阶段的动态热环境变化差异;在验证模型的可靠性后,通过数值模拟的方法对直膨式空气源热泵耦合不同末端供暖时,室内的非均匀稳态热环境进行研究分析,并采用等效温度指标对人体局部及整体的热舒适性进行评价。结果表明,DE-HP-T系统在启动阶段室内空气温升速度较快,可达到10.8℃/h,略小于传统热风空调系统的13.8℃/h;但与传统热风空调系统相比,DE-HP-T系统可以避免人体头脚温差过大以及"冷辐射"所造成的热舒适问题,有效提高人体小腿及脚部的热舒适性,具有更加舒适的整体热感觉。     

基于未确知测度理论的矿井人体热舒适性评价

 基于未确知测度理论,建立了矿井人体热舒适性等级评价模型.从矿井热环境和人体自身因素出发,考虑了影响人体热舒适性的10项因素,根据实测数据和调查结果建立各影响因素的未确知测度函数.该模型针对矿井人体热舒适评价中的诸多不确定性影响因素,根据实际情况,分别对其进行定性、定量分析,并利用熵权理论计算各影响因素的指标权重,依照置信度识别准则进行等级判定,最后得出人体矿井热舒适性的评价结果.将该方法用于某高温铜矿6个不同中段的热舒适性评价,并与实际调查结果进行对比.结果表明,计算结果与实际情况吻合较好,可见该方法科学合理,可以在实际工程中推广应用.不同深度的矿井热舒适性不同,应采取不同的降温标准.     

均匀与不均匀室内热环境的评价指标

为了合理评价室内热环境,对评价指标进行了比较与选择。通过对30名受试者在均匀热环境和不均匀热环境的投票结果的分析,探讨了热感觉、热舒适和热可接受度3种评价指标的内在联系和区别。结果表明,在稳态均匀热环境中3者等价,可任选其一作为评价指标;在稳态不均匀热环境中,全身热感觉与其它两个指标出现分离,不能作为评价指标。建立了评价指标的投票均值与相应比率之间的理论关系式。     

客滚船住舱气流组织的数值模拟研究

基于长江航线的工况对客滚船提出了人员住舱的空调系统方案。在此基础上,基于Airpak软件研究了客滚船住舱气流特性。其次,基于气流组织分布的评价指标,对夏季和冬季工况下客滚船舱室舒适性进行评价分析。最后,通过能量利用系数值,给出经济性好的空调系统方案。研究结果表明:①辐射空调系统能够在全工况下营造舒适性更高的室内热环境,相比于常规空调系统,其表征热舒适性的PMV-PPD(predicted mean vote-predicted percentage of dissatisfied)值完全满足ISO7730规范的要求,且热环境舒适度均匀性更高;②辐射空调系统送风得到了充分的利用,经济性好。     

天水地区乡村居住建筑热环境调查与优化

为了解乡村民居冬季室内热环境现状,改善乡村居住建筑冬季室内热环境舒适性和节能性,现选取甘肃天水市街亭镇典型乡村民居作为研究对象,对当地现有民居冬季各功能房间室内温湿度、室外温度以及日太阳辐射量进行逐时测量。根据对建筑环境参数,目标建筑空间结构与功能的综合分析,发现当地典型民居存在空间设计不合理、构造措施简陋、用能方式单一等缺陷,室内热环境的舒适性仍达不到规范要求。结合当地冬季寒冷,阳光充足气候特点,考虑到偏远地区经济发展的局限性,从建筑空间设计、围护结构和太阳能资源利用等3方面提出建筑节能优化方案,以满足典型寒冷地区乡村民居热舒适性、经济性、节能性的指标。基于改进的建筑节能改造与优化方案,通过建筑模拟软件Ecotect建立建筑热工分析模型,利用计算机虚拟仿真手段对新方案建筑的热工性能进行模拟分析,评价各项节能设计的效果。结果表明,通过对乡村民居热环境参数的调查与分析,发现在乡村新建与改造建筑设计方案中,立足于当地的气候条件与自然资源,合理设置建筑空间分隔、提高围护结构防寒与保温性能以及增设附加式阳光间门厅以提高建筑被动式得热能力等措施,可有效改善寒冷地区典型乡村民居建筑冬季室内热环境。     

夏热冬暖地区居住建筑室内热舒适性研究

针对亚热带气候条件下广州气候特征导致的几个城市环境问题,根据室内热舒适性评价的计算公式,在相关简化条件下,计算出不同温度和湿度环境条件下的PMV-PPD指标;同时根据热环境评价理论进行了夏热冬暖地区热湿环境的主观评价调查问卷,根据问卷调查结果,分析了夏热冬暖典型城市———广州居民对居住环境的主观感受;最后通过实验测定广州地区室内外干湿球温度、围护结构表面温度、平均辐射温度等参数,根据实验所测参数对室内热舒适状况进行了定量对比分析。为改善和提高室内居住热舒适性提供实验依据。     

人工神经网络在热舒适实验研究中的应用

使用人工神经网络(ANN)方法处理影响人体热舒适的多种环境因素和人体的热反应之间的关系,以探讨用于各类环境热舒适性预测的可行性.针对稳定热环境和非稳定热环境下的热舒适实验,建立了BP神经网络模型,利用实验数据对网络进行训练和测试,检验其预测的准确性.评测结果表明,对稳态环境,该模型较传统的线性回归方法有更高的预测精度;对非稳态环境,避免采用回归方法遇到的非线性关系处理问题,能合理地预测非稳态条件下热反应的变化.因此,合理建立各类热环境的ANN模型,用已有的热反应数据训练该模型,实现对环境热舒适性的预测是可行的.     

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。     

编竹夹泥墙民居室内热环境与围护结构热特性分析

编竹夹泥墙民居是巴渝地区传统民居的重要类型.为了解编竹夹泥墙民居夏季室内热环境特点,在重庆松溉古镇选择了一典型户进行实地测量分析,并以30℃为适应性舒适温度上限进行评价.结果显示,民居室内全天低于30℃的累积频率为70％,但热环境昼夜表现差异较大:日间较差,室内温度低于30℃的累积频率仅为46％;而夜间较好,低于30℃的累积频率达到90％以上.分析其围护结构热特性,编竹夹泥墙和冷摊瓦屋面都较轻薄,隔热性能和热稳定性都较差,热性能仅达到《农村居住建筑节能设计标准》的56％和14％,但轻薄的围护结构具有良好的散热性,可有效提高建筑的夜间降温能力.吊脚楼形式令室内热环境更易受室外环境的影响,但与良好的微气候相结合,有利于调节室内热环境,有效解决湿热地区非空调的建筑夜间舒适性问题,突出反映了该类民居与当地湿热气候相适应的特征.     

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.     

天津市老旧居住区室外热舒适研究

居住区的室外空间是老年人进行户外活动的主要场所,其良好的热舒适环境显得尤为重要。以天津市3种典型布局形式的老旧居住区为研究对象,通过现场实测和问卷调研,了解老年人的热感觉并探析小区内不同位置热环境参数的分布规律及存在的问题。同时确定了春季老年人主观热感觉投票值与基于实测值的热舒适指标生理学等价温度之间的函数关系,进一步得到老年人的热中性生理学等价温度约为21.3℃,其热舒适生理学等价温度范围为16.5～26.2℃。最后选取典型居住区对其空间布局进行优化设计,采用Phoenics和Ecotect软件对优化后的室外空间热环境进行模拟与分析,从而提出基于热舒适的居住区室外空间设计宜采用在建筑来风向一侧围合,内部为行列式分布的混合式布局方式。     

上海地区不同建筑布局形式教室冬季室内空气环境的实测研究

对上海地区围合式与非围合式建筑形式的教室冬季室内热环境和CO_2浓度进行了实测,给出了不供暖教室的空气环境特征,分析了建筑布局形式对教室冬季室内热环境和空气品质的影响.结果表明,在上海地区,不论建筑形式如何,不供暖关窗教室热环境67.8%的时间均能满足基本热舒适要求,但空气品质恶劣,53.7%的时间CO_2浓度超过国家标准限值.在相同条件下,围合式建筑教室的较大冬季冷风渗透量使得其冬季室内温度低于非围合式建筑.     

自然通风模式下开放式办公室内局部热舒适的数值分析

自然通风研究应该重点关注人员活动区域而非建筑整体的热舒适性。为了对采用自然通风的办公室的局部热环境情况进行探究,以某办公大楼为例,通过基于Fluent模拟和实地测试的方法对其采用窗户自动控制系统进行自然通风的开放式办公室的局部热环境情况进行了数值模拟。根据模拟结果,讨论了在不同的室外气象参数条件及其对应的通风控制模式下,室内人员活动区的室内预测平均评价和吹风感两个指标表现情况。结果表明,现有自然通风控制策略的室外温度选取范围偏低,在室外气温较低或强风的情况下,仍存在室内预测平均评价偏低和吹风感强的风险。研究对建筑窗户通风控制系统的优化设计具有重要的参考价值。