室内均匀热环境中的人体热反应（偏热条件）

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1、室内均匀热环境中的人体热反应（偏热条件）重庆大学博士学位论文学生姓名：杨宇指导教师：李百战教授姚润明教授专业：供热、供燃气、通风及空调工程学科：工学重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年三月IndoorThermalResponseofHumanBodyinUniformEnvironment(WarmConditions)AThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDegreeofEngine

2、eringByYangYuSupervisedbyProf.LiBaizhanProf.YaoRunmingSpecialty:Heating,Gasing,VentilaitonandAirconditioningEngineeringFacultyofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineering,Chongqing,ChinaMarch2015中文摘要摘要随着我国经济的发展和社会的进步，人们对居住环境质量的要求越来越高，如何营造一个健康、舒适的室内热环境近年来一直是建筑领域研究

3、的热点，研究人体在热环境中的热反应机理是上述问题的基础。人体的热反应包括人体在热环境中的生理反应和热感觉，根据人体的状态不同又分为稳态条件下和非稳态条件下的热反应。通过对已有研究分析发现，目前国内外对人体热反应的研究，尤其是非稳态条件下热反应的研究尚不成熟。基于上述背景，本文对均匀热环境人体在偏热条件下的热反应进行了理论和实验研究。作者所在科研团队开展了大量稳态条件下的人体实验；在此基础上，作者又开展了一系列非稳态条件下的人体暴露性实验。本研究的实验共包括五个系列，涉及21个典型工况，400人次受试者，总暴露时间760小时。

4、通过对人体实验中生理测试、心理问卷调查的数据进行分析，获得了人体在典型偏热环境及热环境变化过程中生理、心理的响应特性。确定了用人体热反应模型，即人体在热环境中的生理反应模型（HumanThermalPhysiologicalModel，以下简称“人体生理模型”）和热感觉模型（TSm），描述人体在热环境中的生理反应和热感觉。本文针对目前人体热反应模型缺乏有效评价方法的现状，在对以往方法深入分析的基础上提出了一套均值预测模型的评价方法，用于评价人体热反应模型的预测效果。该方法基于统计推断、一致性分析和误差分析等统计学理论，解决了

5、均值模型评价研究中的两个关键问题：“如何验证模型的预测准确性？”和“如何比较模型间的预测准确性？”。建立了均值模型的评价体系，并可从统计和经验两个层面对模型的准确性进行验证。新方法的五个评价步骤为：1）提出原假设和备选假设；2）计算各总体均值的置信区间；3）对比模型预测值与总体均值置信区间验证模型准确性；4）分析模型预测值与样本均值的一致性验证模型准确性；5）在评定的效果等级基础上比较模型间的优劣。该方法将模型的准确性水平分为三类：Ⅰ—统计上准确；Ⅱ—经验上准确；Ⅲ—不准确。新方法为均值模型的验证和对比提供了科学的途径。根据

6、传热学理论、生理医学，本文提出了人体生理模型的理论架构；根据生理实测数据对理论架构中的经验公式和参数进行优化，在400人次受试者的实验验证基础上，建立了一个使用简便、准确性较高且适用于中国人群的人体生理模型（HumanThermalPhysiologicalModel）。该模型揭示了人体在热环境中、以及在热环境变化过程中的人体生理响应机理，体现了人体的生理调节特性。该模型可用于模拟人体在动态热过程中的瞬态生理反应，并对人体的瞬态体表温度进行预I重庆大学博士学位论文测。该模型由三部分组成：一、物理抽象模型，是对真实人体的抽象；

7、二、受控系统，用于模拟人体与环境间的热量传递过程；三、控制系统，用于模拟人体体温调节作用。对比已有欧美模型，新模型主要在考虑体表面积、显汗蒸发热损失和性别差异性等方面进行了优化和改进。在人体实验实测数据的基础上，提出了一个基于皮肤温度的人体热感觉半经验模型（TSm），用于预测动态热过程中的人体瞬态热感觉。TSm模型揭示了热感觉的动态特性，即在动态过程中，热感觉除了与温度等参数的绝对值有关，还取决于温度等参数的变化。TSm模型由静态项和动态项两部分组成，静态项用于描述当人体处于稳态条件时热感觉与参数的关系；动态项则反映了非稳态

8、条件下参数变化对热感觉影响的特征。利用本研究中的实验数据对TSm模型和PMV模型的预测效果进行了验证和对比，结果表明：当人体处于稳态条件时，TSm模型对热感觉的预测是统计上准确的，当人体处于非稳态条件时，TSm模型对热感觉的预测是经验上准确的（预测偏差范围小于0.5个标准刻度）；而PMV模