开题报告-热舒适状态下人体与环境的对流和辐射换热量特性的实验研究

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1、一、课题的来源及意义：室内热环境是影响人体热舒适的关键因素，它不仅关系到人体的舒适和健康，而且关系到建筑能耗和污染物排放，关系到人与城市"资源"环境的可持续和谐发展。建筑热环境研究的实质内容是以人体热感觉和环境适应性为核心的热舒适性研究，解决满足人体热舒适要求的建筑热环境构建问题。人对热环境表示满意的意识状态即为环境的热舒适性，这是建筑科学领域研究最早的课题之一[1]。在研究内容上，热舒适性主要研究环境参数、人体生理和心理因素与热舒适性的相互关系，预测不同环境下人体热感觉，确定人体舒适区范围，研究人体热舒适性的环境适应能力，提出营

2、造和改善热舒适环境的方法等等。在研究方法上，热舒适性的研究分为实验测试和模型研究两种。前者用于测定实验室环境和实际环境中人体热适应性，为理论研究提供客观依据；实验测试法又分人工气候室实验法和现场测试统计法，二者都包括对受试者热舒适性的主观感受问卷调查。模型研究法用于分析热舒适产生的过程和机理，并对各种环境下的热反应进行预测[1]。人体在热环境中首先感受到的是温度，温度过高或过低都会对人体代谢产生影响，从而影响人的热舒适性感受，关于温度对热舒适性动态变化的影响，一些学者研究发现在热瞬变环境下影响人体热舒适感的主要因素是皮肤平均温度和

3、环境的平均辐射温度，另一个影响动态热环境的重要因素是风速。而这三者均与人体和环境的热通量的大小有关。正是由于上述参量的变化引起换热量的变化，使得人体产生不同的热感觉。比如在实际热环境中，空气流动在一定程度上加快人体的对流换热，使人体在较热环境下达到热舒适，但与此同时，空气流动速度过大也可能导致人体产生吹风感，不同频率的风速对人体产生的吹风感有所不同，从而影响人体热舒适性。国内外有关对热舒适性方面的研究多集中于对身体局部部位热感觉的调查，而很少涉及到产生此种热感觉本质原因的分析即人体与外界换热量的大小。根据以上有关对人体热舒适性影响

4、因素的分析，本文主要研究的是人体的热舒适性状态为中性时，通过调节送风速度的大小计算分析不同的送风方式下对流和辐射换热量的大小关系，这样就从一种比较新颖的角度去分析考量人体热舒适这个问题。本文通过分析计算处于热舒适状态下假人的总辐射换热量和分离之后的对流和辐射换热量各自的大小，通过对比分析得出该状态下哪种换热量形式占据主导地位，或者哪种送风方式更能满足该两者的大小关系。从而在室内空调设计的最初阶段，可以选择相应的空调系统形式，或者在空调运营阶段可以调节合适的送风温度、选择合适的气流组织形式，这样在满足人体的热舒适性需求同时又对建筑内

5、空调能耗的节约有着指导性意义。二、简述该领域目前的国内外先进水平热舒适性研究进展表明，以人体热感觉、人体热舒适环境适应性为核心的热舒适性研究是建筑热环境研究领域永恒的主题；但大量的研究也表明，实验室条件下产生的ASHRAE55-1992和ISO7730等有关标准，与现场环境下人对热舒适性的主观感受和期望值存在的较大差别已是公认的事实，而基于热平衡理论和严谨的实验室实验的研究方法也不可能解决这一问题。因此，采用科学的方法，研究现场环境下人体热感觉、人体热舒适环境适应性等基础问题，就成为建筑环境领域急需解决的关键科学问题[1]。（一）

6、国内有关热舒适方面的研究现状我国人体热舒适性的研究起源于20世纪80年代初78-1号暖体假人的研制[2]。随后，魏润柏等从人体工效学的角度率先在我国展开了人、环境和服装之关系及热舒适性的探索研究[3]。20世纪90年代后的十几年来，魏润柏等以暖体假人为受试对象，系统地进行了热舒适性人工气候室实验研究工作[4-8]。首先提出了人体与环境热交换计算方法[4]；然后，以暖体假人为实验对象研究了热舒适条件下环境风速和温度最佳组合[5]，建立环境风速和温度的热舒适组合理论；2004年以后，魏润柏和叶海又基于热平衡提出了PMV简易计算方法[7

7、]，研究热环境评价指标[8]。20世纪90年代中期，赵荣义等率先开展了动态热环境人体舒适性的研究，提出了稳态和动态热环境人体热感觉模糊综合评判方法[9,10]，试验研究了气流动态特征对人体热舒适性的影响[11]。1999年张旭等利用散热器热工性能实验台，对三种类型的散热器、6名大学生进行了106次人体热舒适性实验[12,13]，研究了实感温度与空气温度之关系，利用模糊数学理论对热舒适性实验结果进行了分析，得出了冬季供暖条件下80%的人感到舒适的温度范围是17.0-19.2的结论。近几年人体局部热舒适性也随工位空调的研究而在国内兴起

8、。2002年李俊等研究了个体送风的热舒适性[14]，指出人体不同部位对全身热感觉影响的权重大小，且该权重与房间背景温度无关，仅与局部刺激的强度相关。2007年赵荣义等进行了可变汽车座椅的实验研究[15]，发现在舒适区内与座椅接触部位的局部热感觉与接