睡眠是人體緩解疲勞、恢復(fù)精神、積蓄能量以維持身體機(jī)能的重要途徑。睡眠質(zhì)量與熱環(huán)境密切相關(guān),高溫環(huán)境對(duì)睡眠有不利影響。濕熱地區(qū)夏季漫長(zhǎng)、炎熱的氣候特征及人們?cè)谝归g對(duì)空調(diào)、風(fēng)扇的廣泛使用,使得溫度和風(fēng)速成為影響該地區(qū)人群睡眠質(zhì)量最重要的熱環(huán)境參數(shù)。以往的恒溫環(huán)境研究初步摸清了熱舒適與睡眠質(zhì)量的關(guān)系,變溫環(huán)境研究為營(yíng)造更加適宜的睡眠熱環(huán)境提供了線索,同時(shí)有研究揭示了氣流對(duì)于減輕高溫環(huán)境對(duì)睡眠的不利影響和改善睡眠質(zhì)量的巨大潛力。此外,濕熱地區(qū)人群顯示出特定的熱適應(yīng)特征及寢具選擇偏好。綜上,本課題以濕熱地區(qū)健康青年為對(duì)象,采用人工氣候室實(shí)驗(yàn)的方法揭示溫度、風(fēng)速及其動(dòng)態(tài)變化對(duì)睡眠質(zhì)量和熱舒適的影響,確定最優(yōu)的睡眠熱環(huán)境參數(shù)以及動(dòng)態(tài)變化模式,為濕熱地區(qū)睡眠熱環(huán)境的評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)與控制提供科學(xué)依據(jù)。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地為嚴(yán)格受控的華南理工大學(xué)人工氣候室,寢具為濕熱地區(qū)常見組合,總熱阻1.50 clo,兩臺(tái)多檔可調(diào)的靜音落地扇用于制造氣流。測(cè)量的生理參數(shù)包括多導(dǎo)睡眠圖、皮膚溫度和體重變化率,通過問卷獲得熱環(huán)境和睡眠質(zhì)量主觀評(píng)價(jià)。兩組各16名睡眠狀況正常、情緒穩(wěn)定的受試者(8男8女)分別參加穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)工況睡眠熱環(huán)境實(shí)驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)時(shí)間為21:30至次日7:30,歷時(shí)共10 h。穩(wěn)態(tài)工況為:(1)空氣溫度T_a27℃,相對(duì)濕度50%RH,風(fēng)速V_a0.1 m/s;(2)T_a 29℃,50%RH,V_a0.1 m/s;(3)T_a 29℃,50%RH,V_a 0.7 m/s。結(jié)果顯示,在穩(wěn)態(tài)工況下,熱感覺和熱舒適在睡眠前后發(fā)生顯著變化,睡眠質(zhì)量不可避免地受到冷或熱刺激干擾,并非最優(yōu)。此外,補(bǔ)償氣流顯示出改善睡眠質(zhì)量和熱舒適的極大潛力。基于此,本文提出了睡眠人體熱中性溫度的新定義,并通過動(dòng)態(tài)變化的溫度、風(fēng)速探索最優(yōu)的睡眠熱環(huán)境。變溫工況為T_a27℃→29℃,50%RH,V_a0.1 m/s,變風(fēng)速工況為T_a 29℃,50%RH,V_a 0.7→0.1 m/s,時(shí)變節(jié)點(diǎn)為8 h睡眠中點(diǎn)(4 h+4 h)。結(jié)果表明,在動(dòng)態(tài)工況下,入睡前和覺醒后的熱感覺均為中性,熱舒適和睡眠質(zhì)量與穩(wěn)態(tài)工況相比均得到顯著改善。據(jù)此確定27℃→29℃是寢具總熱阻為1.50 clo時(shí)睡眠人體的熱中性溫度,4 h 27℃+4 h 29℃(50%RH,無風(fēng))和4 h 0.7 m/s+4 h0.1 m/s(29℃,50%RH)分別為濕熱地區(qū)青年睡眠最優(yōu)的溫度、風(fēng)速動(dòng)態(tài)變化模式。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU111
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

實(shí)驗(yàn)于2016年~2017年夏季在華南理工大學(xué)人工氣候室實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。華南理工大學(xué)人工氣候室包括兩個(gè)形狀和尺寸完全一致、可獨(dú)立控制、相鄰且可互相進(jìn)入的兩個(gè)房間（A室和B室），房間尺寸為3.25 m ×3.45 m ×3.35 m，如圖2-1所示。人工氣候室為輕鋼骨架結(jié)構(gòu)，填充100mm厚聚苯乙烯彩鋼板（傳熱系數(shù)0.39W/(m2·K)），門窗為輕質(zhì)隔熱密封門和鋼窗嵌雙層中空玻璃（傳熱系數(shù)4.7W/(m2·K)，實(shí)際使用時(shí)無直接太陽輻射得熱）。人工氣候室空氣調(diào)節(jié)的方式為：組合式空調(diào)箱對(duì)空氣進(jìn)行加熱（或冷卻）、加濕（或除濕）處理，由吊頂孔板送風(fēng)、帶孔地板回風(fēng)，從而形成活塞氣流并保持室內(nèi)均勻分布的熱濕環(huán)境（圖2-1），新風(fēng)量大于200m3/h。人工氣候室可通過智能控制系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)穩(wěn)、動(dòng)態(tài)設(shè)定操作，且空氣溫、濕度可按預(yù)先設(shè)定值進(jìn)行定時(shí)定量自動(dòng)變化。實(shí)驗(yàn)前，對(duì)人

面調(diào)整至最低高度且與地面垂直，扇面中心高度距地面約65cm。當(dāng)風(fēng)扇檔位調(diào)節(jié)至第7檔時(shí)，使用HD 32.2熱指數(shù)儀在床中央位置（接近平躺人體的腹部位置）測(cè)得的8 h平均風(fēng)速為0.70 ±0.04 m/s。人工氣候室睡眠實(shí)驗(yàn)室內(nèi)布置如圖2-2所示。實(shí)驗(yàn)中，人工氣候室內(nèi)的熱環(huán)境參數(shù)采用如下方式進(jìn)行連續(xù)測(cè)量（各儀器參數(shù)如表2-1所示）：床頭和床位各布置一個(gè)HOBO Pro v2溫濕度計(jì)，用于測(cè)量空氣溫度和相對(duì)濕度；床尾中央布置一個(gè)HD32.2熱指數(shù)儀，用于測(cè)量平均輻射溫度和風(fēng)速。各儀器的數(shù)據(jù)采集間隔均為30 s。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2835334