【摘要】：熱舒適模型的建立需要人體生理學(xué)、生物傳熱學(xué)、環(huán)境心理學(xué)等多學(xué)科的系統(tǒng)知識(shí)。目前已建立的較為完善的人體熱舒適模型均基于西方人的生理學(xué)及心理學(xué)的研究,而中國(guó)人和西方人相比,不僅在人體尺寸、組成等熱調(diào)節(jié)參數(shù)上存在較大的差異;而且由于中國(guó)和西方在社會(huì)和自然環(huán)境上的差別,導(dǎo)致中國(guó)人和西方人在熱心理及熱偏好上也存在一定的差異。因此,在采用基于西方人生理和心理數(shù)據(jù)建立起來的熱舒適模型來預(yù)測(cè)中國(guó)人熱感覺時(shí),其預(yù)測(cè)值和實(shí)際環(huán)境的中國(guó)人熱感覺投票值就會(huì)出現(xiàn)一定的偏差,部分情況下的預(yù)測(cè)偏差可達(dá)1個(gè)等級(jí)。這些預(yù)測(cè)偏差來自于中國(guó)人和西方人在熱生理及熱心理上的差異,所以為了提高對(duì)中國(guó)人熱舒適水平的預(yù)測(cè)精度,有必要建立基于中國(guó)人生理和心理特征的熱舒適模型。本文基于中國(guó)人熱生理和心理特征的相關(guān)基礎(chǔ)研究,建立起適用于中國(guó)人的熱舒適模型,并對(duì)模型的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行了多方面的驗(yàn)證,進(jìn)而探索了模型在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制策略開發(fā)等方面的應(yīng)用價(jià)值。研究的主要內(nèi)容和結(jié)果有:1)建立了基于中國(guó)人熱生理參數(shù)的個(gè)性化熱調(diào)節(jié)模型。中國(guó)人和西方人在身體尺寸和組成上存在顯著差異,因此根據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)人的熱生理基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)建立起標(biāo)準(zhǔn)熱調(diào)節(jié)模型,計(jì)算得到人體的皮膚溫度。進(jìn)一步為了提高對(duì)皮溫的預(yù)測(cè)精度,用身高、體重、年齡、性別四個(gè)參數(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)人模型進(jìn)行了個(gè)性化。個(gè)性化參數(shù)的敏感性結(jié)果分析表明,身高和體重對(duì)皮溫預(yù)測(cè)的影響較大,不同身高及體重的人的平均皮溫預(yù)測(cè)值之差可達(dá)1℃,而不同年齡之間的預(yù)測(cè)值之差在0.5℃左右。通過中國(guó)人的實(shí)驗(yàn)對(duì)已建立的熱調(diào)節(jié)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明,大部分情況下中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)人的模型對(duì)平均皮溫的和局部皮溫的預(yù)測(cè)要顯著優(yōu)于基于西方人的Fiala模型,對(duì)平均皮溫預(yù)測(cè)的最大偏差值從0.79°C降至0.48°C,而對(duì)局部皮溫的最大預(yù)測(cè)偏差從2.11℃降至1.46℃;而多數(shù)情況下個(gè)性化的中國(guó)人模型的預(yù)測(cè)精度則顯著優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)人模型,對(duì)平均皮溫的預(yù)測(cè)精度在0.20℃到0.38℃之間,且局部皮溫的預(yù)測(cè)偏差基本在1℃以內(nèi)。2)建立了基于中國(guó)人熱心理特征的熱感覺模型。首先,基于熱調(diào)節(jié)模型計(jì)算得到的人體局部皮溫建立起局部熱感覺模型。通過包含局部皮溫和平均皮溫影響的回歸公式來計(jì)算得到局部熱感覺;且在非穩(wěn)態(tài)的環(huán)境下,環(huán)境參數(shù)的變化對(duì)局部熱感覺也會(huì)產(chǎn)生影響�；谝延械臒岣杏X實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過最小二乘法確定了回歸公式中各項(xiàng)影響因素的權(quán)重系數(shù)。綜合局部熱感覺的影響,建立起判斷整體熱感覺的總體原則:熱感覺偏離中性的程度越大,其在整體熱感覺計(jì)算中的相對(duì)權(quán)重就越高�；谝陨显瓌t,得到了不同環(huán)境下整體熱感覺的計(jì)算方法。3)結(jié)合熱調(diào)節(jié)和熱感覺模型建立起適合中國(guó)人的熱舒適模型,實(shí)現(xiàn)了用環(huán)境和人員參數(shù)進(jìn)行熱舒適水平的判斷。為了擴(kuò)展模型的通用性,在中國(guó)人模型加入了自適應(yīng)方法,使得該模型可以根據(jù)不同人群的生理特征和熱偏好在合理范圍內(nèi)對(duì)模型進(jìn)行修正,進(jìn)而獲得更高的預(yù)測(cè)精度。通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)中國(guó)人的熱舒適模型進(jìn)行全面的驗(yàn)證,整理了現(xiàn)有針對(duì)中國(guó)人的實(shí)驗(yàn)研究,建立起中國(guó)人熱舒適研究的數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于均勻穩(wěn)態(tài)環(huán)境來說,模型的預(yù)測(cè)熱感覺值和實(shí)測(cè)熱感覺均值的偏差基本在±0.2的范圍內(nèi);在動(dòng)態(tài)環(huán)境中,對(duì)平均皮溫的預(yù)測(cè)基本在實(shí)測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi),整體熱感覺的預(yù)測(cè)偏差大部分在±0.5的范圍內(nèi)。模型的預(yù)測(cè)與全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)際建筑環(huán)境的熱感覺調(diào)查結(jié)果吻合良好,模型預(yù)測(cè)值和主觀熱感覺投票均值的相關(guān)系數(shù)基本在0.9左右。4)將熱舒適模型用于室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)中,提出了基于中國(guó)人熱舒適模型的空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)范圍。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于夏季制冷環(huán)境而言,在相同的熱舒適設(shè)計(jì)要求下,采用中國(guó)人熱舒適模型計(jì)算得到的室內(nèi)空氣空氣設(shè)計(jì)溫度較原有規(guī)范可以提高1-2℃。此外,中國(guó)人模型還可以用于非均勻環(huán)境的設(shè)計(jì),基于中國(guó)人模型的預(yù)測(cè)對(duì)床頭送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,找到了最優(yōu)的送風(fēng)參數(shù)組合。進(jìn)一步基于中國(guó)人熱舒適模型,開發(fā)出了基于熱感覺的空調(diào)系統(tǒng)控制策略。通過環(huán)境參數(shù)的測(cè)量和問卷調(diào)查,基于熱感覺的空調(diào)控制策略不僅舒適性較好:模型的熱感覺預(yù)測(cè)值在±0.5的范圍內(nèi);且空調(diào)系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)的能耗降低:和傳統(tǒng)的空調(diào)控制策略相比,夏季典型工況下節(jié)能幅度可達(dá)14.8%。
【圖文】：

第一章 緒論強(qiáng)，通過顫栗的方式增強(qiáng)人體的產(chǎn)熱量以平衡冷環(huán)境下散熱量的增加，從而保持體溫在一定的范圍內(nèi)。當(dāng)受到熱刺激時(shí)，人體皮下組織（或內(nèi)臟器官）的熱感受器將被激活，并將熱刺激信號(hào)傳到中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行處理，如圖 1-1 右側(cè)所示。在接到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的控制信號(hào)后，，人體啟動(dòng)血管擴(kuò)張機(jī)制使得更多的血液能進(jìn)入皮膚表面血管中，從而更多的熱量可以從身體內(nèi)部散發(fā)到周圍環(huán)境中，血管的擴(kuò)張作用能使得血液流量最多可以增加 15 倍（如從靜止舒適狀態(tài)的 1.7 mL/(s·m2) 增加至 25 mL/(s·m2)）。若血管擴(kuò)張仍不足以消除熱刺激的影響，人體將通過分泌汗液來增強(qiáng)散熱。出汗可以非常有效的降低皮膚溫度和增加人體-環(huán)境的換熱量。據(jù)估計(jì)，在沒有出汗的情況下人體通過輻射、傳導(dǎo)及對(duì)流換熱量占總換熱量的 70%左右，而當(dāng)人體出汗時(shí)，通過汗液的蒸發(fā)散熱能占到總的換熱量的 70%左右[24, 25]。

第一章 緒論受在皮膚中的位置則相對(duì)較深，且數(shù)量相對(duì)較少。兩種感受率如圖 1-2所示[26]。從左至右隨著外界溫度的升高，最先是2℃左右時(shí)，冷感受的放電頻率增加，直至26℃左右達(dá)到最大電頻率增加，直到近 50℃時(shí)痛覺感受器再次放電。冷熱溫度界溫度值的高低，同時(shí)還能感知外界溫度的變化速率。中樞的溫度感受器的放電頻率，形成對(duì)當(dāng)前熱環(huán)境的判斷，進(jìn)而和行為。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU111

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 于連廣;端木琳;;溫度突變環(huán)境下人體平均溫度變化及熱感覺預(yù)測(cè)[J];制冷空調(diào)與電力機(jī)械;2006年01期

2 周熹霖;住宅頂層熱感覺測(cè)試[J];住宅科技;1995年04期

3 胡欽華;丁秀娟;李奎山;;關(guān)于熱感覺和熱舒適與熱適應(yīng)性的討論[J];山西建筑;2007年29期

4 張宇峰;趙榮義;;局部熱暴露對(duì)人體熱反應(yīng)的影響研究(1):局部熱感覺對(duì)全身熱感覺的影響[J];暖通空調(diào);2007年05期

5 夏煦;王漢斌;吳運(yùn)龍;胡孝俊;;夏季高溫條件下室外熱感覺特性研究[J];建筑熱能通風(fēng)空調(diào);2014年03期

6 徐國(guó)梁;章慧穎;連之偉;馮勁梅;李濤;;非均勻環(huán)境下人體熱舒適研究進(jìn)展[J];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

7 童力;胡松濤;王海英;亓峰;王美楠;;低氣壓環(huán)境下人體心率及熱感覺變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J];建筑科學(xué);2014年04期

8 余娟;朱穎心;歐陽(yáng)沁;曹彬;;氣候特征對(duì)人體適應(yīng)性影響的實(shí)驗(yàn)研究(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2010年02期

9 岳鵬;閆杰;劉加平;王潤(rùn)山;;托幼建筑中的幼兒熱感覺和熱舒適研究[J];浙江建筑;2009年02期

10 葉海,魏潤(rùn)柏;熱環(huán)境客觀評(píng)價(jià)的一種簡(jiǎn)易方法[J];人類工效學(xué);2004年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 余娟;朱穎心;歐陽(yáng)沁;曹國(guó)光;周翔;;吹風(fēng)環(huán)境下人體生理指標(biāo)的探索性實(shí)驗(yàn)研究[A];全國(guó)暖通空調(diào)制冷2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 周鑫;基于中國(guó)人熱特性的多節(jié)點(diǎn)熱舒適模型[D];上海交通大學(xué);2015年

2 金權(quán);非均勻熱環(huán)境過渡過程人體熱感覺的研究[D];大連理工大學(xué);2012年

3 王月梅;胸部送風(fēng)非均勻環(huán)境下的人體熱舒適研究[D];上海交通大學(xué);2013年

4 方趙嵩;機(jī)艙個(gè)人噴嘴通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)人體熱舒適的影響研究[D];重慶大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 丁千茹;非均勻環(huán)境下局部熱感覺對(duì)整體熱反應(yīng)的影響[D];大連理工大學(xué);2008年

2 李寒梅;毛細(xì)管空調(diào)輻射不對(duì)稱性研究[D];山東建筑大學(xué);2016年

3 陳東洋;低氣壓環(huán)境下局部氣流對(duì)人體熱感覺影響的研究[D];青島理工大學(xué);2015年

4 許紅波;基于環(huán)境參數(shù)的過渡環(huán)境下人體熱感覺預(yù)測(cè)[D];大連理工大學(xué);2011年

5 侯娟;不對(duì)稱輻射熱環(huán)境中人體熱舒適的實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

6 曾玲玲;基于體表溫度的室內(nèi)熱環(huán)境響應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究[D];重慶大學(xué);2008年

7 胡鵬超;偏冷環(huán)境下局部熱刺激對(duì)人體熱舒適的影響研究[D];重慶大學(xué);2014年

8 楊松;嚴(yán)寒地區(qū)高校教室熱舒適研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

9 肖衛(wèi);低氣壓環(huán)境中人體代謝效應(yīng)及其與熱感覺的關(guān)系研究[D];青島理工大學(xué);2014年

10 黃志超;溫度漸變環(huán)境下的人體熱反應(yīng)及工作效率[D];重慶大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2533919