动态热环境下人体热感觉研究

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

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摘要：创造满足人类生产、生活和科学实验所要求的空气环境是空气调节的任务。空调使用的普及，使得室内环境的热舒适问题越来越引起人们的关注，有关研究也日益增多。传统稳态空调环境存在着许多问题，动态空调环境与人们日常所处的自然环境更为接近，动态热环境下人体热感觉的研究是动态热环境研究中的一个重要方面，本文对传统空调方式的缺点进行阐述，并对动态热环境下人体热感觉的研究成果进行了综述，重点介绍了清华大学近年来在该领域进行的研究以及取得的成果，同时，对该领域的研究方向进行了展望。
　创造满足人类生产、生活和科学实验所要求的空气环境是空气调节的任务。随着社会生产力和科学技术水平的提高，空气调节技术学科得到了快速的发展。空调使用的普及，使得室内环境的热舒适问题越来越引起人们的关注，有关研究也日益增多。

　　热环境中各因素对人体影响的研究已经历了近一个世纪，美国堪萨斯州立大学和丹麦工业大学P.O.Fanger教授的研究成果<1>尤为引人注目，前者的成果作为制定ASHARE<2>标准的依据，后者的研究成果被国际标准化组织（ISO）作为制定ISO-7730标准<3>的依据。但两者的研究成果多是在稳态空调环境下所进行的。

　　传统空调的控制策略是以整个房间作为调节对象，力求创造一个稳态的热环境，使人的主观热感觉处于热中性，环境温度保持在相对较低的水平上，相对湿度维持在50%左右，环境的气流速度限制在较低的范围内，一般不大于0.15m/s。然而，在实际的运行中，这种稳态的空调环境存在许多问题：第一，长期生活在稳态空调环境中的人体会产生“空调不适应症”。人们在自然环境中所经历的是非稳态热环境，而传统的空调方式把人置于稳态热环境中，缺少各种环境刺激<4，5>，导致人体体温调节功能衰退和抵抗力的下降；第二，为了减小冷负荷，建筑门窗的密闭性能越来越好，而室内装修材料散发大量的VOCS，因此环境污染和人体产生的生物性污染得不到合理的稀释，加之传统空调工作区处于气流的回流区，人们在这种建筑中长期生活，可能出现“病态建筑综合症”；第三，稳态的空调环境对气流速度严格限制，这种近乎无风的环境与人们生活的自然环境有很大不同。人们在较热的环境中希望利用空气流动来满足人体散热和热舒适的要求，有调查显示，在环境较热时，人们对自然风及自然环境的偏爱<6> ，这与传统空调环境对风速的限制是矛盾的。较低的风速导致空调环境不能充分利用气流的冷却作用，只有降低环境温度以保证人体处于热中性，因此造成房间冷负荷大，耗能多。

　　基于以上原因，大力开展动态热环境的研究已经成为大势所趋，近年来，国际上已开始重视动态热环境的研究，并且在热环境调节的策略上<7>，初步提出了可操作的模式，利用这一模式，可充分发挥自然通风、室内动态等温空气流动和必要的降温措施联合工作的优点，按北京的气候条件，执行这一模式，预计可以降低能耗达40％-50％<8>。动态热环境下人体的热感觉的研究一直是动态热环境研究中的一个重要方面，本文拟对国内外在动态热环境对于热感觉影响方面的研究做一综述，对清华大学多年来在这一方面的研究成果做比较详细的介绍，并对动态热环境的研究进行展望。

　　1 国外研究现状

动态化热环境的实现主要依赖空气温度和风速的动态化。国内外对于动态热环境的研究也主要集中在对空气温度和风速动态化上。

　　1.1 温度动态化研究

　　早期对于动态环境下热感觉的研究工作主要是关于突变热条件下的热感觉<9-11>。Gagge等人对“中性-热-中性” 和“中性-冷-中性”两种情况进行了研究，结果表明：由中性环境到热环境或冷环境时，皮肤温度的变化存在一个过渡过程，同时热感觉出现“滞后”；然而，当从冷环境或热环境进入中性环境时，出现热感觉“超越”现象，皮肤温度和热感觉有分离现象，Gagge认为这种现象是由于皮肤温度急剧变化所致，即皮肤温度的变化率产生了一种附加热感觉，而这种热感觉掩盖了皮肤温度本身所引起的不舒适感。

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