对PMV热舒适模型适用性的分析
基于高端空调热舒适性方面研究
基于高端空调热舒适性方面研究摘要:随着经济的发展和人们生活水平的提高,人们对房间内热舒适度的要求越来越高,仅把温度作为控制参数的传统控制方法就显得非常粗糙,不能满足人们的需求。
影响人体热舒适性的因素,不仅与物理环境因素有关,还与人体生理因素有关。
前者主要包括温度、湿度、风速和平均辐射温度等,后者主要包括人体的服装热阻和新陈代谢率。
人体对房间内环境的冷热感觉就是这些因素综合作用的结果。
热舒适性(PMV)为描述人体舒适度的参数,高端的空调产品已经实现通过红外人感功能获得人体的PMV值,从而对室内环境进行调节,直到用户达到舒适,但是在同一个环境下不同个体对环境的热舒适性感觉是不一样的,因此,差异热舒适性会导致有些用户得不到他想要的舒适环境,更没有很好的客户体验。
关键词:空调器;舒适性;PMV;温度1引言热舒适是指人体对热环境的主观热反映。
反映了人的自身调节与周围环境之间的联系.20纪70年代,对人在建筑环境中的热舒适感研究得到迅速发展,自文献[1]提出热舒适评价指标PMV(Predicted mean vote)后,对人体热舒适性的研究主要以PMV为评价指标;文献[2-3]针对健康成年人给出了人体热舒适PMV和PPD(Predicted percentageof dissatisfied)指数的评判标准和方法;文献[4]对热舒适性的几个参数进行了分析比较;文1992年美国供暖、制冷与空调工程师协会标(ASHRAEstandard55)中明确定义为:“热舒适是指对热环境表示满意的意识状态。
”也就是说,人体热舒适是人们对周围热环境感到满意的一种主观感觉。
它是多种因素综合作用的结果,是一个精神的、主观的心理反映。
影响人体热舒适的因素有很多,但室内微气候学和人体工程学的研究成果指出,处于稳定状态下,大多数的冷热感觉只有六个因素起主要影响作用,它们是四个环境影响因素:空气温度、空气流速、相对湿度和平均辐射温度;两个自身因素:人的活动量和衣着。
PMV热舒适性模型在船舶舱室热环境评价中的应用
PMV热舒适性模型在船舶舱室热环境评价中的应用王世忠【摘要】Based on the theory of thermal comfort research and the experiments in cabin environment, this paper explored that the PMV model in the field of general construction is used to ship chambers for the evaluation of the thermal environment. With environmental testing and the satisfaction survey of thermal environment,it is investigated that the applicability of the PMV model would be used to the thermal comfort evaluation of thermal environment in the cabin. The modified PMV * equation is presented for the different activities, which can embody most of the crew in the small environment of the thermal sensation and objective evaluate the effect of the thermal environment control in ship chambers.%将热舒适性理论研究与实际船舶舱室环境的实验和调查相结合,探索将普通建筑热环境评价上应用较为广泛的PMV热舒适性模型扩展到船舶舱室的热环境评价中.通过对实船热环境的系统性测试和对实验对象——船员对热环境的主观评价的分析统计以及船员对船舶舱室内热环境的满意度调查,探讨了PMV热舒适性模型在船舶舱室热环境评价中的适用性,并给出了针对不同的活动状态下修正后的PMV*方程,该方程能体现大部分船员在微小环境内的热感觉以及客观评价热环境控制效果.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2012(034)008【总页数】5页(P127-130,136)【关键词】空调船舱;PMV-PVD指标;热舒适性;热感觉;评价【作者】王世忠【作者单位】武汉第二船舶设计研究所,湖北武汉430064【正文语种】中文【中图分类】TK1240 引言热舒适性是指人员对其所处环境的辐射温度、空气温度、空气湿度、空气流速等热环境满意程度的意识状态,是对所处的微小热环境产生的不冷不热、感觉舒服的主观感受,该感受直接关系到该环境内人员的工作效率和身体健康。
对PMV热舒适模型适用性的分析
对PMV热舒适模型适用性的分析万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据对PMV热舒适模型适用性的分析作者:王海英,胡松涛, WANG Hai-ying, HU Song-tao作者单位:王海英,WANG Hai-ying(西安建筑科技大学,西安,710055;青岛理工大学,青岛,266033),胡松涛,HU Song-tao(青岛理工大学,青岛,266033)刊名:建筑科学英文刊名:BUILDING SCIENCE年,卷(期):2009,25(6)被引用次数:1次参考文献(49条)1.ASHBAE ASHRAE Handbook Fundamentals 20052.Fanger PO Thermal Comfort 19703.Fanger PO Calculation of thermal comfort:introduction of a basic comfort equation 1967(02)4.Fanger ngklide G Inter-individual differences in ambient temperatures preferred by seated persons 1975(02)5.Humphreys MA.Nicol JF The validity of ISO-PMV for predicting comfort votes in every-day thermal environments 2002(06)6.王昭俊关于"热感觉"与"热舒适"的讨论[期刊论文]-建筑热能通风空调 2005(02)7.王剑.王昭俊哈尔滨高校教室热舒适现场研究[期刊论文]-低温建筑技术 2007(06)8.Paciuk M.Becker R Predicted vs.recorded summer thermal responses in air-conditioned and naturally ventilated dwellings in Israel 20029.Schiller GE A comparison of measured and predicted comfort in office buildings 1990(01)10.Bragor GS.Fountain ME.Benton CC A comparison ofmethods for assessing thermal sensation and acceptability in the field 199411.Doherty TJ.Arens E Evaluation of the physiological bases of thermal comfort models 1988(01)12.Humphreys MA Field studies and climate chamber experiments in thermal comfort resesrch 199413.Schiller GE A comparison of measured and predicted comfort in office buildings 1990(01)14.Oseland NA Thermal comfort in naturally ventilated versus airconditioned offices 199615.de Dear RJ.Auliciems A Validation of the predicted mean vote model of thermal comfort in six Australian field studies 1985(02)16.Brager GS.de Dear RJ Thermal adaptation in the built environment:a literature review 1998(01)17.王昭俊.方修睦.廉乐明哈尔滨市冬季居民热舒适现场研究[期刊论文]-哈尔滨工业大学学报 2002(04)18.李百战.刘晶.姚润明重庆地区冬季教室热环境调查分析[期刊论文]-暖通空调 2007(05)19.陈良.郑洁.汪红重庆夏季办公室内热环境研究[期刊论文]-重庆建筑 2006(05)20.Oseland NA.Humphreys MA Trench in Thermal Comfort Research 199421.Nicol JF Adaptive thermal comfort standards in the hot-humid tropics 2004(07)22.de Dear R.Fountain M A Field Study of Occupant Comfort and Office Thermal Environments in a Hot-humid Climate[Final report:ASHRAE RP-702] 199323.Oseland N Predicted and reported thermal sensation in climate chambers,offices and hemes 1995(02)24.de De at BJ.Brager GS Developing an adaptive model of thermal comfort and preference 1998(01)25.de Dear BJ.Brager GS Developing an Adaptive Model of Thermal Comfort and Preference[Finalreport:ASHRAE RP884] 199726.朱颖心.周翔.曹彬偏热环境下操作温度、服装热阻、季节对热体热感觉影响的实验研究 2008(zk)27.Havenith G.Holmer I.Parsons K Personal factors in thermal comfort assessment:clothing properties and metabolic heat reduction 2002(06)28.Olesen BW.Sliwinski E The effect of posture and activity on the thermal insulation ofclothing:measurement by a moveable thermal manikin 1982(02)29.Fangnr PO Efficient ventilation for human comfort 199230.Olesen BW.Parsons KC Introduction to thermal comfort standards and to the proposed new version of EN ISO 7730 2002(06)31.Goto T.Toftum J Thermal sensation and comfort with transient metabolic rates 200232.Fanger PO How to apply models predicting thermal sensation and discomfort in practice 199433.Wyon DP The mental performance of subjects clothed for comfort of two different temperatures 1975(04)34.Rowe DM Activity rates and thermal comfort of office oecupants in Sydney 2001(04)35.Humphreys MA.Nicol JF Effects of measurement error and formulation error on thermal comfort indices in the ASHRAE database of field studies 2000(02)36.胡钦华.丁秀娟.李奎山华南典型湿热气候区的人体热舒适性研究[期刊论文]-暖通空调 2008(08)37.Parson KC The effect of gender,acclimation state,the opportunity to adjust clothing and physical disability on requirements for thermal comfort 2002(06)38.Olesen S.Fanger PO Can man be adapted to prefer a lower ambient temperature? 197139.Prianto E.Depecker P Optimization of architectural design elements in tropical humid region with thermal comfort approach 2003(03)40.夏一哉.赵荣义.江亿北京市住宅环境热舒适研究[期刊论文]-暖通空调 1999(02)41.杨薇.张国强湖南某大学校园建筑环境热舒适调查研究[期刊论文]-暖通空调 2006(09)42.Fanger PO.Toftum J Extension of the PMV model to non-airconditioned buildings in warm climates 2002(06)43.欧阳沁.戴威.周翔自然通风环境下的热舒适分析[期刊论文]-暖通空调 2005(08)44.朱颖心.欧阳沁.戴威建筑环境气流紊动特性研究综述[期刊论文]-清华大学学报 2004(12)45.贾庆贤.赵荣义风速频谱对人体热舒适性的影响[期刊论文]-清华大学学报 2001(06)46.叶晓江.连之伟.文远高上海地区适应性热舒适研究[期刊论文]-建筑热能通风空调 2007(05)47.Feriadi H.Wong NH Thermal comfort for naturally ventilated houses in Indonesia 2004(07)48.胡钦华.丁秀娟.李奎山关于热感觉和热舒适与热适应性的讨论[期刊论文]-山西建筑 2007(29)49.Rijal liB.Tuoby P.Humphreys MA Using results from field surveys to predict the effect of open windows on thermal comfort and energy use in buildings 2007(07)引证文献(1条)1.李芳艳.裴清清热舒适评价指标应用分析[期刊论文]-制冷 2009(4)本文链接:/Periodical_jzkx200906025.aspx 授权使用:西安交通大学(xajtdx),授权号:2e34b5b7-eae4-442f-94c3-9e3600f3dd36下载时间:2010年11月22日。
热舒适模型与热适应模型的对比分析
热舒适模型与热适应模型的对比分析丁勇花;狄育慧;王智鹏【摘要】PMV模型是目前应用最广的室内热舒适评价模型,但在实际应用中出现了比较大的误差,本文对比分析了各个边界条件对PMV模型和aPMV模型的影响,得出了用aPMV模型要比用PMV模型所得的不满意率比要低,即在人们可接受的范围内,用aPMV模型评价热舒适可以避免不必要的热量和冷量损失,降低能源消耗和运行成本,从而确保人们的健康和工作效率,这对提高室内热舒适和建筑节能具有一定的意义.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2015(037)004【总页数】4页(P149-152)【关键词】热舒适;PMV模型;热适应模型;对比【作者】丁勇花;狄育慧;王智鹏【作者单位】西安工程大学,西安710048;西安工程大学,西安710048;西安工程大学,西安710048【正文语种】中文【中图分类】TU111.4820世纪90年代之前,研究人员普遍接受和运用Fanger教授的PMV-PPD模型对人体热舒适进行预测与评价,但是后来越来越多的现场测试和调研发现:在稳态环境条件下,PMV模型可以对人体热舒适进行很好的预测;在自然通风或者室外环境下,PMV模型预测的热舒适值与实际的热感觉值有很大的偏差,且PMV预测的热舒适值一般要比实测的人体热感觉值要偏大一些。
所以研究一种适用于自然通风环境下的热舒适评价模型就显得尤为重要,这样可以对人体热感觉进行定量的分析,更好的指导人们进行生活活动。
就社会而言,过高或者过低的室内温度都会引起居住者不舒适,影响居住者的生活和工作,所以用最少的能源消耗来满足人们对环境的要求,一直都是我们暖通工作者所追求的目标,其他的热舒适评价模型就是在这种背景下研究和建立起来的。
1.1 PMV 模型根据Fanger教授多年研究成果而制定的热舒适评价指标PMV是目前应用最广的热舒适指标,已于1984年被国际标准化组织公布的ISO7730的标准所应用。
动态PMV热舒适度控制系统
评价指标以后 ,关于恒定 PMV 值控制和自适应
[2]
PMV 值控制的研究增多。这些研究以 PMV 作为
调节目标,其研究结果表明,动态 PMV 控制方法
更节能[3,4]。影响 PMV 的六个环境因素中,温度影
响最大,其他参数影响较小,通常可以设为固定
根据上述设置的参数和空气温度与 PMV 间
0
2500
L/s
1
2
3
L/h
4
(e)实时的 PPD 预测值
5
系统在 6 小时内的仿真运行结果
6
力。下一步的研究目标:1)将该研究在实际环境
中实现;2)对 PMV 预测算法进行优化;3)与物联
网技术相结合,研究群体热舒适度的控制策略。
黄昌琴 等:动态 PMV 热舒适度控制系统
Heating,Ventilating and Air-Conditioning Engineers,Inc,2011.
1)确定神经网络输入层和输出层神经元个数
型的输入,包括平均辐射温度 tr、人体周围的空气
温度 ta、相对湿度 hr、空气流速 v、人体新陈代谢率
M 和服装热阻 Icl。以 PMV 和 PPD 指标作为模型的
输出。因此,输入层和输出层神经元个数分别为 6
和 2。
2)确定神经网络隐含层神经元个数
BP 神经网络中隐含层有 1 个神经元就可以
74.93
25.07
4.98
25.07
74.93
100
人体舒适度预测模型
因为 PMV 指标的计算中包含了高阶、非线性
和迭代运算,所以很难进行直接测量和计算,在工
自然通风建筑热舒适评价模型
自然通风建筑热舒适评价模型
端木琳;任雨婷;金权;王宗山
【期刊名称】《暖通空调》
【年(卷),期】2016(046)003
【摘要】针对自然通风建筑环境内预计平均热感觉指数PMV与实际热感觉投票值TSV有明显偏差的问题,总结分析了目前自然通风建筑热舒适评价模型的研究成果,介绍了PMV修正模型和适应性模型以及将二者结合的预测适应性平均热感觉aPMV模型.结果表明,3种评价模型均可预测自然通风建筑的热舒适性,但各有优缺点.虽然目前我国已有针对自然通风建筑的热舒适性评价标准,但PMV模型与适应性模型相结合的研究还不够,二者结合的作用机理尚不完全明确.如何利用已有的评价模型指导自然通风建筑的设计和运行,使之发挥更大的节能潜力是未来自然通风建筑热舒适性研究的方向之一.
【总页数】8页(P1-8)
【作者】端木琳;任雨婷;金权;王宗山
【作者单位】大连理工大学;大连理工大学;(瑞典)查尔姆斯理工大学;大连理工大学【正文语种】中文
【相关文献】
1.我国湿热地区自然通风建筑热舒适与热适应现场研究 [J], 张宇峰;王进勇;陈慧梅
2.湿热地区自然通风建筑过渡季热舒适研究——以海口学生宿舍为例 [J], 李光英;尚春静;李小冬;武文怡
3.遵义地区高校建筑冬季室内自然通风情况下室内热环境和热舒适调查研究 [J],
刘晶;李章勇;陈义
4.遵义地区自然通风建筑冬季适应性热舒适模型的建立 [J], 刘晶;陈义;蔡婷
5.热湿气候区远海岛礁自然通风建筑热舒适实验研究 [J], 张宏;曹彬;刘锦红;刘加平;朱颖心;谢静超
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Fanger PMV热舒适模型发展过程及适用性分析
Fanger PMV热舒适模型发展过程及适用性分析黑赏罡;姜曙光;杨骏;张俊龙【摘要】丹麦学者P O Fanger综合分析了物理变量和人为变量后提出了PMV热舒适模型,至今已有40余年.在该模型工程应用过程中,有部分学者对模型假设条件提出质疑,也有部分学者就质疑焦点作补充实验说明并给与充分肯定.但该模型仍然作为热舒适评价指标在全世界范围内广泛应用.本文首先从论述模型出发明确其假设条件,进而找出影响假设条件的相关因素.而后通过Fanger自身的补充完善与其他研究人员或相关组织研究的论述分析其适用性.%The Predicted Mean Vote (PMV) model for comprehensive analysis of the physical variables and artificial variables has been proposed for more than 40 years by P 0 Fanger,a Danish scholar.During the practical application of the model,some scholars ques tioned the assumptions of the model,and some scholars also have doubled the focus on the experimental explanation and give full affirmation.But the model is still the official tool widely used as a thermal comfort evaluation index in the world.In this paper,firstly,the assumptions of the model are clarified from the exposition modeland then found out the elevant factors that affect the hypothesis.Providing anoverview of the developments in the model by Fanger himself to improve the validity and the other researchers or the related organizations study,ultimately determine the best scope of it's application.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2017(039)010【总页数】4页(P125-128)【关键词】热舒适;PMV热舒适模型;适用性分析【作者】黑赏罡;姜曙光;杨骏;张俊龙【作者单位】石河子大学水利建筑工程学院, 新疆石河子832003;石河子大学水利建筑工程学院, 新疆石河子832003;石河子大学水利建筑工程学院, 新疆石河子832003;石河子大学水利建筑工程学院, 新疆石河子832003【正文语种】中文【中图分类】TU111.1随着环境科学的发展进步,人们越来越关注与自身健康相关的室内环境质量问题。
基于PMV的空调房间舒适性仿真分析与优化
100暖通空调HV&AC2020年第50卷第8期技术交流基于PMV的空调房间舒适性仿真分析与优化珠海格力电器股份有限公司何博承李建建摘要空调房间内的气流组织是影响舒适性的重要因素。
采用SIAR-CCM+软件对冬季制热工况下某空调房间内的气流组织和热环境进行了数值模拟,对人体模型附近的速度场、温度场进行了分析,并对PMV进行了理论计算。
结果表明:当导风板角度位于制热默认角度53°时,人体PMV整体偏高,舒适性较差;将默认导风板角度优化调整为28°后,舒适性明显提升。
关键词空调房间舒适性预计平均热感觉指数导风板角度数值模拟Indoor comfort simulation analysis and optimization ofair-conditioned rooms based on PMVBy He Bo*ond Li Jionj tonAbstract Air distribution in air-conditioned rooms is an important factor affecting comfort.Simulates numerically the air distribution and thermal environment in an air-conditioned room underheating conditions in winter with STAR-CCM+software,analyses the velocity field and temperature fieldaround the mannequin,and calculates the PMV with theoretical method.The results show that,when thewind deflector angle is at the default heating angle of53degrees,the overall PMV of human body is high,and the comfort is poor,when the default wind deflector angle is optimized to28degrees,the comfort issignificantly improved.Keywords air-conditioned room,comfort,predicted mean vote(PMV),wind deflector angle, numerical simulation★Gree Electric Appliances Inc.of Zhuhai,Zhuhai,Guangdong Province,Chinao引言随着家用空调器的日益普及,人们对于空调器的节能、舒适性等指标的关注度逐渐升高。
对PMV热舒适模型适用性的分析_王海英
University , Qingdao 266033 , China) [ Abstract ] The PMV thermal comfort model is widely used to evaluate the indoor thermal comfort , while it was reported that there were discrepancies between PMV index and real thermal comfort feeling of occupants . In this paper , the discrepancies and the related reasons were analyzed . Based on the analysis , the application range that PMV model could accurately predict the thermal comfort level was concluded , which had significant meaning in improving thermal comfort and energy -saving of buildings . [ Keywords ] thermal comfort , predicted mean vote ( PMV)model , thermal feeling
第 25 卷第 6 期 2009 年 6 月 [ 文章编号] 1002 -8528( 2009) 06-0108 -07
建 筑 科 学
BUILDING SCIENCE
Vol. 25 , No . 6 Jun . 2009
对 PMV 热舒适模型适用性的分析
室内热舒适性问题
室内热舒适性综述朱明贵(暖通03)摘要:通过介绍室内热舒适性影响因素,对其评价指标PMV等进行综述,详尽分析了改善室内热舒适性的措施,展望我国研究学者应该结合自身生理参数、环境参数对前人研究的模型进行优化。
关键词:热舒适性、PMV、气流组织Abstract:Through the introduction of indoor thermal comfort factors, their evaluation were reviewed, a detailed analysis of the measures to improve indoor thermal comfort, and the prospect of our researchers should combine their physiological parameters and environmental parameters on the model of previous studies to be optimized.Keywords:Thermal comfort、PMV、air distribution0.序言所谓人体热舒适,指人体对热湿环境感到满意的主客观评价。
热舒适是人体自身通过热平衡和感觉到的环境状况并综合起来获得是否舒适的感觉,它是由生理和心理综合决定的,并且,更偏重于心理上的感受,影响人体热舒适性的环境参数主要有空气温度、气流速度、空气的相对湿度和平均辐射温度;人的自身参数有衣服热阻和劳动强度。
人体热舒适的研究涉及建筑热物理、人体热调节机理的生理学和人的心理学等学科。
人的一生中有80%以上的时间是在室内度过的,室内环境品质如声、光、热环境及室内空气品质对人的身心健康、舒适感及工作效率都会产生直接的影响。
同时,大量的国内外研究表明,室内空气品质也与热环境有关:1)空气温湿度以及风速会影响室内污染物的放;2)对污染物的感觉与温度有关,国外有关研究认为,在室内空气的化学成分保持不变的情况下,温度降低会使人感到舒服一点,对空气品质的不满意率也会降低。为了获得舒适的热环境,各国每年都要消耗大量的能源用于供热和空调。
健康建筑室内热舒适性模拟与分析方法概述
t I題筑节能健康建筑室内热舒适性模拟与分析方法概述Healthy Building Indo o r Thermal Comfort Simulation and Analysis Method李文,张改景,季亮(上海市建筑科学研究院,上海201108)摘要:以上海市某商品房为例,简介T/ASC02-2016《健康建筑评价标准》热舒适性评价中PMV-PPD(预计平均热感觉满意度)模型与APMV(预计适应性平均热感觉指标)评价的模拟流程,并对模拟中运用的CFD(计算流体力学)技术与方法进行研究。
结合热舒适性 仿真分析工程案例经验,对现有的热舒适性等级的评价方法进行相应的讨论与优化,并归纳与总结热舒适性领域仍存在的部分问题。
这些成果可为国内健康建筑设计与模拟提供参考。
关键词:健康建筑;热舒适性;模拟仿真;PMV-PPD(预计平均热感觉满意度模型);APMV(预计适应性平均热感觉指标);CFD(计算流体力学)中图分类号:TU83文献标识码:A文章编号:1674-814X(2019)01-0051-051背景随着绿色健康建筑的快速发展,建筑室内热舒适性已经成为一项重要的指标。
T/ASC02-2016《健康建筑评价标准》第6章“舒适”是健康建筑的重要内容,室内热湿环境直接影响人体热舒适。
热湿环境舒适性的评价分析包括室内人工冷热源热湿环境、室内非人工冷热源热湿环境、合理的湿度范围和供暖空调系统舒适可调4个方面。
美国WELL建筑标准也指出热舒适是影响人们对生活和工作环境体验的一个主要因素,风速、干球温度、辐射温度、湿度、代谢速率以及服装或其他隔热设备,以及个人期望等心理参数,所有这些因素相互作用,形成人体独特的热舒适主观反应。
因此,建筑室内良好的热湿环境对居民可以产生积极的影响,同时也对室内空气质量的提升产生明显的影响。
这对健康建筑的发展有着重要意义。
室内热舒适性硏究的实质内容是以人体热感觉和环境适应性为核心的热湿环境研究,以解决满足人体热舒适要求的建筑热环境构建问题。
自然通风评价模型
合作
尽管有学者认为PMV模型和适应性模型是相互矛盾的,但也有 学者认为适应性模型与PMV模型并不抵触,相反二者是互补的。 更准确地说,PMV模型可被看作是适应性模型的一部分,因为 适应性模型考虑了人的行为调节对热环境参数、衣着量、新陈 代谢率的影响,而这些因素PMV模型也考虑在内。 de Dear等人提出,只有将2种模型的特点结合,才能真正解释 并预测空调建筑及自然通风建筑内人体对真实建筑环境的热反 应。
自然通风环境下的热舒适 评价模型
姓名:黄俊峰 学号:s20170065
PMV模型用于自然通风建筑热舒适的不适用
1997年,Ealiwa等人在利 比亚开展了类似的调研 工作后认为,PMV模型如 果没有经过修正,不能用 于预测自然通风建筑中 用户的热舒适感觉。
1992年,Busch对泰国曼谷的 两种类型(自然通风和空调) 办公房间热舒适进行了实地 调查,发现自然通风建筑中 问题 让人觉得舒适的环境温度明 显高于通常的空调设计温度。
适应行为对 比。不同季 节建立的适 应性模型也 有差别
受试人群对 比;受试人 群的年龄层 次也是导致补充
在适应性模型中,唯一的影响因素是室外空气温度,而对人体热舒适 有重要影响的环境因素(如室温、风速和相对湿度等)没有考虑在内。 空调环境下室内风速通常控制在0. 2 m/s以下,在自然通风建筑中, 当室内温度高于26℃时,居住者会通过开窗或使用风扇来增大室内风速, 空气流速允许超过该限定的流速。 换言之,自然通风建筑内,在温度高于26℃的热环境下,通过吹风的 作用可以使人产生舒适感,达到热舒适状态。因此,龚波提出了补偿风速 的概念:通过增大室内流速度来补偿温度升高和湿度增大对热舒适性的影响。
人体新 陈代谢
其他室 内因素
关于 PMV 热舒适模型及指标的分析
关于 PMV 热舒适模型及指标的分析李伊洁;刘何清;高黎颖;刘天宇【摘要】PMV 热舒适模型是目前应用最为广泛的室内热舒适评价模型,但其适用范围及“负荷偏离值”的确定观点不一;Fanger 热舒适方程是 PMV 热舒适模型的基础,但其适用条件及“热中性”平衡存在异议。
作者通过对现有文献的分析,提出了对 PMV 热舒适模型“负荷偏离值”计算的见解及适用范围;通过分析Fanger 等学者自“人体热平衡方程”到“Fanger热舒适方程”的演化与简化过程,提出了对Fanger“热中性”状态的新认识;并分析了可能引起 PMV 指标误差的因素。
%The PMV thermal comfort model is the most widely used indoor thermal comfort evaluation model.However,reading its scope of application and the determination of load deviation value,people have different views.Fanger thermal comfort equation is the basis of the PMV thermal comfort model,but there are different voices about its applicable condition and thermal neutral equilibrium situation.Through the analysis of other scholars’literature understanding,this paper puts f orward the load deviation value calculation of the PMV thermal comfort model insights and applicable scope;by analyzing the evolution process,that is from the human body heat balance equation to Fanger thermal comfort equation,and the simplification process put forward by such scholars as Fanger,the paper puts forward the new understanding of Fanger thermal neutral state,and analyzes the possible causes of the error of the PMV index.【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2016(031)002【总页数】6页(P70-75)【关键词】PMV热舒适模型;热舒适方程;偏离值;“热中性”状态【作者】李伊洁;刘何清;高黎颖;刘天宇【作者单位】湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭 411201;湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭 411201; 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭 411201;湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭 411201;湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭 411201【正文语种】中文【中图分类】TU83随着经济的发展和科学技术的进步,人类对建筑环境舒适性的要求也在逐渐提升,在人体众多的舒适要求中,热舒适一直是评价环境的一个重要方面,也是人类生存最基本的需求之一.目前和曾经使用过的评价环境热舒适的指标很多,主要有有效温度指标ET,新有效温度ET*,标准有效温度SET*,PMV预测热舒适的指标等[1].其中,以PMV预测热舒适的指标最具代表性,其包含了人体热舒适感相关的诸多因素,是目前囊括影响因素最全面、应用最广泛的室内热环境评价指标. 暖通、制冷和空气调节工程师学会(简称ASHRAE)研究发现影响人体热舒适主要有6个因素.其中,4个与环境有关的因素:空气的干球温度、水蒸汽分压力、流速和室内物体及壁面的辐射温度;2个与人本身有关的因素:人的新陈代谢率和服装[2].ASHRAE把热舒适环境定义为,人类在心理状态上感到满意的热环境[2].在ISO7730标准中,热舒适的定义为,人对周围热环境所做的主观满意度评价[3].ASHRAE55相关标准中,人的热舒适被解释为,热舒适是对热环境表示满意的意识状态.从这些定义可以看出,无论环境热舒适还是人体热舒适,都是由人的热感觉判定的,人是热舒适感觉的主体;离开了人这个主体,环境好坏则没有意义.因此,热舒适是一种感觉、是人对环境因素与自身因素耦合作用的主观反应.2.1 Fanger热舒适方程适用条件及推导PMV热舒适模型建立的理论基础是人体热平衡方程和Fanger热舒适方程,同时考虑了人体自身生理调节功能对环境参数的适应能力.Fanger热舒适方程表征的是热舒适情况下的热平衡方程,是PMV指标的基准状态,对PMV指标的推导有着重要的意义.在生理代谢功能正常的情况下,任何环境、任何新陈代谢强度下,不论是处于舒适状态、还是不舒适状态,人体均存在产热量与散热量的平衡,可用下列方程式表达[4]:式中,M:人体新陈代谢率,W/m2;W:人体对外所做的机械功,W/m2;C:人体体表对流散热量,W/m2;R:人体体表辐射散热量,W/m2;E:人体蒸发散热量和呼吸热散失量,W/m2;S:人体蓄热率,W/m2.式(1)中的人体蓄热率S分等于0和不等于0这2种可能,人体正常情况下,靠自身强大的调节功能,可以保持S=0;当S≠0,则意味着人体调节功能失调,人体将处于病态,肯定是一种极度不舒适状态.当人体处于正常情况下,蓄热率S=0;人体产热量为[5]:人体蒸发散热量包括呼吸显热、潜热损失和皮肤扩散蒸发损失、出汗蒸发损失[4]:则:人体无蓄热情况下的热平衡方程可表示成:式中,H:人体产热量,W/m2;L:呼吸显热损失,W/m2;Eres:呼吸潜热损失,W/m2;Ed:皮肤扩散蒸发损失,W/m2;Esw:皮肤表面出汗造成的蒸发热损失,W/m2.变量H中的M的表达式是由实验回归得出;呼吸热损失L和Eres受环境因素影响较小;辐射热R和对流换热量C的计算式是根据经典理论总结的出的[6],适用于任何情况,但其换热量大小受人体皮肤平均温度ts的影响;皮肤扩散蒸发热损失Ed受正常排汗影响较小,可忽略,其与人体平均皮肤温度ts呈线性相关.因此,归结起来,平均皮肤温度ts和皮肤表面出汗造成的热损失Esw才是影响人体热平衡的主要因素.Fanger等人研究得出,当人体接近热中性时,ts和Esw只取决于人体新陈代谢率和对外所做的功,且存在线性关系[7].将人体接近中性时所有变量的表达式带入式(4)便得出了Fanger热舒适方程[8]: 式中,Pa:环境空气水蒸气分压力,kPa;ta:环境空气温度,℃;fcl:服装面积系数;tcl:服装外表面温度,℃;平均辐射温度,℃;hc:对流换热系数,W/(m2·K).Fanger热舒适方程的前提条件为(1)人体必须处于热平衡状态,且蓄热量为0;(2)皮肤平均温度应具有与舒适相适应的水平;(3)人体应具有最佳的排汗率.亦即:Fanger热舒适方程是指具有舒适皮肤平均温度、舒适排汗率、人体蓄热率为0的“热中性”条件下的各变量之间的热平衡关系[8],即理论上的“最适”热状态.在最舒适状态下,(M0-W0)为一定值,即为PMV指标的基准.2.2 Fanger“热中性”平衡的释义根据PMV热舒适模型的定义可知,Fanger热舒适方程表达的“最适”人状态是任何接近热舒适状态热平衡的参照.那么,什么样的热平衡是Fanger热舒适方程所指的“热中性”平衡?前面已经述及,任何新陈代谢条件或任何环境参数下,人体通过自身强大的调节功能都能达到人体产热量与散热量的平衡.但是,该种热平衡并不一定表示人体都处于热中性状态下,更不一定是Fanger热舒适方程中所指的“热中性”平衡状态. 金招芬,朱颖心认为人体在裸身状态下处于29℃的气温中,安静时代谢率为最低;若着衣适当,则人体在18~25℃的气温范围内代谢率都是低且平稳的.在上述情况下,人体不出汗,也不觉得冷,仅仅靠轻微改变皮肤表层血管的口径便可让人体产热量和散热量达到平衡.此时,人体消耗用来调节体温的能量最少,且人觉得不冷不热,这种人体热感觉称之为“中性”状态[9].魏润柏,徐文华则认为当静止状态的人处于环境温度大约为20~30℃的范围内,新陈代谢率是比较稳定的.在该范围中的某一区域中,一定的进食、活动及着装条件下,新陈代谢率最小,并且人体只要依靠表皮组织内毛细血管的收缩或扩张来调节人体皮肤的导热率就能使新陈代谢率基本不变.该温度区域称为热中性区域[10].综上所述,他们均强调:“消耗的能量最少”的不冷不热状态为“热中性”状态.那么,这种“热中性”状态和Fanger热舒适方程所指的“热中性”状态是否一致呢? 魏润柏,徐文华还认为一定的活动强度下都存在一新陈代谢率相对较低且比较稳定的温度区域[10].但在此温度区域内,又存在一很窄的温度范围仅靠改变皮肤血管的口径即可以保持热平衡,当环境温度逐渐升高超出此很窄的温度区间时,显热损失开始逐渐下降,蒸发热损失开始逐渐增加,此时人体显热、潜热比例发生较大变化,致使皮肤温度和出汗率偏离了舒适的皮肤温度和舒适的出汗率,亦即偏离Fanger热舒适方程所指的“热中性”状态.因此,笔者认为,Fanger热舒适方程所指的“热中性”状态是包含于以上“热中性”状态中的一个很小的温度范围中的,在这个小的温度区间中,人体既能保持代谢率较低、感觉不冷不热的状态,又能保持合适的散热比例,只是这个很窄的温度区间的上下限温度值会随活动强度的变化而有所变化.3.1 PMV热舒适模型及指标的含义PMV热舒适模型建立的理论是人体热平衡方程和Fanger热舒适方程,同时考虑了人体自身生理调节功能对环境参数的适应能力.PMV热舒适模型不仅仅表征“热中性”条件下的热舒适,同时还表征“接近热中性”条件下的“某热平衡状态”下的热舒适.PMV指标的定义为:人体处于接近热中性的某热平衡条件对应的平均皮肤温度、出汗率、辐射温度下的人体散热热负荷,相对于“热中性”平衡条件对应的平均皮肤温度、出汗率、辐射温度下的人体散热热负荷的偏离值引起的偏离“热中性”的冷热感觉[3].因此,PMV指标的表征范围是有限的,主要表征接近热中性条件下的热平衡状态的舒适性,而不能表征“偏离热中性条件较大”的热平衡状态的热舒适.且评价的关键是计算“偏离值”.3.2 PMV热舒适指标适用条件3.2.1 PMV热舒适指标根据2.1节和2.2节的分析,PMV热舒适指标表征的是一个以Fanger“热中性平衡”为基准的相对量.Fanger教授根据收集统计的1 396位受试人员在特定的人工气候环境中对冷热感觉作出主观反应数据,回归得出了PMV指标的表达式如下[6]:式中,TL表示“某热平衡条件”相对于“热中性热平衡”人体散热热负荷的偏离值,可表示成:式中,M0:舒适热平衡状态下人体新陈代谢率,W/m2;W0:舒适热平衡状态下人体对外所做的机械功,W/m2.朱颖心将人体热负荷TL定义为人体产热量与对外散热量的差值,即人体热平衡方程中的蓄热率S[7],笔者认为该表述是错误的.在PMV模型适用的热平衡条件下,人体的蓄率必然也为零,并不会偏离到S不为零的情况,一旦出现S不为零,则人会生病,这显然不符合PMV模型的应用条件.PMV热舒适模型中的“负荷偏离值”TL是指其他热平衡条件下的人体产热量或散热量相对Fanger“热中性平衡”下的产热量(M0―W0)或散热量(R0+C0+E0)的值.3.2.2 PMV热舒适模型与指标的适用条件人体与环境达到热平衡状态并不一定表示其处于热舒适的状态,必须对热平衡状态有所规定,因此,PMV有一定的适用条件,若条件不符合,指标的应用将会产生偏差.1)人体须较长时间处于热平衡的稳态、且蓄热率S=0的状态,不适用于短时的稳态或瞬态热环境的评价.2)皮肤平均温度应接近与舒适相适应的水平.若皮肤表面平均温度偏离“热中性”平衡条件下的皮肤表面平均温度太多、皮肤毛细血管收缩或扩张较大时,人体将进入“不舒适的”负荷热平衡状态;此时,PMV指标计算式将不再准确,从而影响最后PMV指标的准确评价.3)人体具有接近热舒适的最佳排汗率.而对于因自身体温调节系统引起的负荷热平衡下的排汗率,或者说,若人体排汗率偏离“热中性”平衡条件下的舒适排汗率太多时,PMV指标计算式将不再准确.3.3 PMV热舒适模型及指标的修正与改进PMV热舒适模型综合了人体变量和环境变量中6个影响人体热舒适的因素,其推导的PMV指标是迄今为止最全面的评价热环境的指标.1984年国际标准化组织根据Fanger教授的研究成果,以PMV模型为基础提出了 ISO7730系列标准[3].而在2004年,美国采暖、制冷与空调工程师学会对其系列标准ASHRAE55修订时也引人了PMV指标[2].至此,PMV热舒适模型和指标已经成为预测人体热舒适的标准方法之一.PMV指标提出以来,研究人员进行了大量的室内实验研究,有的与之吻合较好,有的则不然,如:Humphreys通过实验发现,实际的热中性温度存在于比PMV预测值低0.8℃到高3℃的范围内,且随着运动水平的提高和服装的加厚而偏离更多.近几年来,热舒适性现场测试工作进一步扩大,研究人员通过现场调查发现,PMV预测结果与TSV(热感觉投票)在偏离了热中性的空间环境中常常存在偏差,环境越热受试者的实际热感觉与PMV指标的偏差就越大,出现了所谓的“剪刀差”现象[11].并且,受试者对环境温度变化的敏感度要高于PMV热舒适模型的预测.对于非空调温暖气候环境,Fanger提出了PMV修正模型,通过引入一个期望因子e来修正空调稳态条件下所计算出的PMV值,即[12]:式中,e:期望因子,取值在0.5~1.0.对于中国,Fanger认为e应为0.7.国内通用标准GB/T50785-2012《民用建筑室内热湿环境评价标准》中,对于非空调环境引入了APMV模型,该模型表示出了热湿环境对人体生理、心理和行为的刺激引起的适应性调节所产生的负反馈,并给出了APMV指标的计算公式[13].即:式中,APMV:预计适应性平均热感觉指标;λ:自适应系数;PMV:预计平均热感觉指标. 在以往文献资料中,PMV指标产生误差的原因大多是应用过程中的测试误差或是建筑类型、受试个体以及气候带产生的影响[14].本文将从热舒适与热感觉本身的概念、推导及适用条件出发,对偏差产生的根本原因进行讨论.4.1 热感觉与热舒适定义在ISO7730-2005热舒适标准中,PMV指标的推荐值为-0.5~+0.5,即某环境中90%的人觉得处于热中性环境中,则该环境为热舒适环境[15].由此可见PMV模型中热舒适等同于热中性感觉,或者说,热感觉处于中性时(即人体感觉不冷不热)就是热舒适.可是,对照热舒适的定义可以发现,热舒适是一种生理、心理综合感觉,由于人的多样性和其主观反应、自身调节的差异性,使得对环境舒适性的认可度变得复杂起来,使得环境舒适性的评价难以采用某一固定参数来简单地进行判定[16].所以,不少研究者认为,即使人体处于中性温度时,也并不一定能够由此推出舒适条件[17].因此,建立在以热中性感觉为基础的热平衡理论上的PMV模型在评价环境热舒适时,可能会有其局限性.4.2 推导过程中的实验误差从Fanger教授对PMV指标的推导过程可以发现,为了得出热舒适方程,必须解决影响热平衡生理过程的出汗率和平均皮肤温度的计算,这两个变量均与人体的不同运动水平的代谢率有关.运动水平和出汗率之间的线性关系是根据McNall等的研究数据推导出了,其数据来自于183位受试人员在给定运动水平下,热感觉处于热中性时所测的出汗率,实验中热中性感觉是由投票得到的[6].由于McNall等的研究中,给定运动水平下的热中性是由投票结果得出的,而不是通过公式或是生理参数算出的,投票中涉及到人的主观感觉必然会带来偏差.平均皮肤温度与运动水平的线性关系由Fanger教授实验得出,实验测量了热中性条件下受试人员在4种运动水平,即静坐、低运动水平、中等运动水平和较高运动水平的皮肤温度数据,通过这些数据推导出皮肤温度和运动水平的线性关系[6].但该实验中的热中性条件是由McNall等研究得出的,Fanger教授并没有让受试人员在实验中直接进行热感觉的投票,且样本容量为20名,这也是可能产生实验误差的地方.最后,在对舒适方程进行拓展时,根据总计1 396位受试人员构成的数据这些数据也是由投票产生的,人的主观性影响不可避免.以上3点都可能在推导过程中直接带入误差.4.3 个体差异及适应性产生的误差Fanger教授、Nevins和McNall等的研究对象的人种多样性较为单一,所以他们的实验数据是否适用于所有人仍有待研究.此外,在PMV模型中,对热舒适环境的研究均是实验室研究.在实验室研究中,人被看做环境的被动接受者.但是在实际情况中,特别是非空调环境下人不仅仅是冷热环境刺激的被动接受者,同时也是环境的积极适应者,而且人的适应性会大大影响到热舒适感觉.另外,不少学者提出的热偏好问题,也会影响实验中对热感觉的投票结果.这种个体差异及适应性对于以热平衡方程为基础,并且结合人的热感觉投票的PMV指标将会是较大的误差来源.1)PMV热舒适模型综合了人体变量和环境变量中6个影响人体热舒适的因素,其推导的PMV指标是迄今为止最全面的评价热环境的指标.2)PMV指标第一次将热舒适与热感觉联系起来,并给出了可以量化的计算公式.3)PMV指标在接近热舒适环境的空调环境下较为适用,且结果较为准确,但对于非空调环境,可能会存在较大偏差.4)由于PMV热舒适模型建立过程的复杂性及实验人员个体差异性和适应性对主观判断所带来的影响,都会成为环境热舒适性预测偏差的来源.引入更客观的评价指标到PMV热舒适模型中,或建立起受人主观感觉较小的热舒适模型是未来研究的方向之一.【相关文献】[1]ASHRAE.ANSI/ASHRAE Standard 55-2010:Thermal Environment Conditions for Human Occupancy[S].Atlanta,GA,American Society of Heating,Ventilating and Air -Conditioning Engineers,Inc.,2011.[2]ASHRAE.ANSI/ASHRAE55-2004.ASHRAE standard:thermal environmental conditions for human occupancy[S].Atlanta (USA):American Society of Heating,Refrigerating and Air conditioning Engineers Inc.,2004.[3]ISO 7730-1984.Moderate thermal environments—determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort[S].Geneva,International Organization for Standardization,1984.[4]赵荣义.范存养.空气调节[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.[5]范存养.热舒适评价指标PMV及其实际应用[J].暖通空调,1993(3):20-26.[6]杨世铭.陶文栓.传热学[M].北京:高等教育出版社,2006.[7]Fanger P O.Thermal Comfort[M].Krieger Publishing Company,Malabar,FL,1982.[8]朱颖心.建筑环境学[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.[9]金招芬,朱颖心.建筑环境学[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.[10]魏润柏,徐文华.热环境[M].上海:同济大学出版社,1994.[11]张吉礼,马良栋,赵天怡.建筑环境热舒适性研究进展与趋势分析[J].建筑热能通风空调,2011,30(1):1-10.[12]李芳艳,裴清清.热舒适评价指标应用分析[J].制冷,2009,12(4):74-77.[13]GB/T5701-2008:民用建筑室内热湿环境评价标准[S].北京:中国标准出版社,2008. [14]王海英,胡松涛.对PMV热舒适模型适用性的分析[J].建筑科学,2009,25(6):109-114.[15]ISO7730-2005:Ergonomics of the thermal environment—Analytical determination and Interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort Criteria[S].Geneva,International organization for Standardization,2005.[16]赵荣义.关于“热舒适”的讨论[J].暖通空调,2000,30(3):25-26.[17]胡钦华,丁秀娟,李奎山.关于热感觉和热舒适与热适应性的讨论[J].山西建筑,2007,10(29):1-2.。
《全空气空调系统室内热湿环境数值模拟与热舒适性研究》
《全空气空调系统室内热湿环境数值模拟与热舒适性研究》一、引言随着人们生活品质的日益提高,对于室内环境尤其是热湿环境的要求也日益严格。
全空气空调系统作为一种高效的室内环境调控技术,其对于室内热湿环境的控制能力显得尤为重要。
本文旨在通过数值模拟的方法,对全空气空调系统下的室内热湿环境进行深入研究,并探讨其对人体热舒适性的影响。
二、全空气空调系统概述全空气空调系统是一种以空气作为介质,通过调节送风量、温度、湿度以及气流组织等方式来满足室内环境要求的空调系统。
该系统主要包括送风、回风、过滤、加热、加湿、除湿等部分,能够有效地调节和控制室内的温度、湿度以及空气质量。
三、室内热湿环境的数值模拟3.1 模拟方法与模型建立本文采用计算流体动力学(CFD)的方法,建立全空气空调系统下的室内热湿环境模型。
模型包括建筑物的几何结构、空调系统的布局、送风方式、气流组织等因素。
通过对模型进行数值计算,可以得到室内温度场、湿度场以及气流组织的分布情况。
3.2 模拟结果分析模拟结果显示,全空气空调系统能够有效地调节和控制室内的温度和湿度。
在送风量、温度、湿度以及气流组织等参数的合理配置下,室内温度和湿度能够达到较为稳定的水平,并且分布均匀。
此外,全空气空调系统还能够有效地改善室内的空气质量,提供舒适的生活和工作环境。
四、热舒适性的研究4.1 热舒适性的定义与评价指标热舒适性是指人体对热环境的主观感受,是评价室内环境质量的重要指标之一。
本文采用PMV(预测平均投票)和PPD(预计不满意百分数)等指标来评价室内的热舒适性。
4.2 全空气空调系统对热舒适性的影响全空气空调系统通过调节送风量、温度、湿度以及气流组织等方式,能够有效地提高室内的热舒适性。
模拟结果显示,在合理的参数配置下,全空气空调系统能够使室内的PMV值接近于零,PPD值较低,表明室内热环境较为舒适。
五、结论本文通过数值模拟的方法,对全空气空调系统下的室内热湿环境进行了深入研究,并探讨了其对人体热舒适性的影响。
热舒适评价指标PMV—PPD在空调列车上的应用
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1 引 言
“ 热舒 适性 ”(h r lcmfr) 一 术语 在研 究 人体 tema o ot 这 对 热环 境 的主 观热 反应 时 已被 广 泛应 用 : 在美 国供 暖制 冷 空调 工程师 学会 的标准 ( S R E S nad5 — 2) , A H A t d r 5 19 中 a 9 热舒 适有 明确 的定 义 :热舒 适 是 指对 热 环境 表示 满 意 的意
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内温度和湿度的不满意率均高达 6 %以上 ,普遍反映车厢 0
维普资讯
热舒适 评价指 标 P V P D在 空调列 车上 的应用 M-P
杨培 志 , 陈焕新
( 南 大 学 能 源 与 环 境 工 程 系 ,湖 南 长 沙 4 0 5 中 1 7) 0
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摘要 :简要介 绍 了评价 热环境 的综合性指 标 P MV— P P D指标体 系,并采 用 F ORT RA N语 言
识 状 态II :
2 P MV PD指 标 —P
关 于 热环 境 的舒适 条 件 ,丹麦 学 者 PO F ne 教授 等 ag r 从 6 年 代就开 始进 行 了大量 的研究 T作 ,提 出 了热 舒适 的 0 : P V P D指标 体系 ,在 IO7 3 标 准 中以 P V P D指 标 M —P S 70 M —P 来 描述和评 价热环境 。该指标 综合 考虑 了 体活动程 度 、农 人 服热阻 ( 着情况 ) 气温 度 、平均 辐射 温度 、空 气流 动 衣 、空 速度 和空 气 湿 度等六 个 因素 ,以满 足人 体 热平 衡方 程 为 条 件 ,通过 主观感 觉 试验 确 定 出的 绝大 多 数人 的 冷 暖感 觉等 级 P V的分 度如 表 1 M 所示 M I :P V指标 ( 预期 平均 评价 ) 代表 了对 同一 环境 绝大 多 数人 的冷 热感 觉 ,因此 可用 P MV 指标预测 热环境下 人体的热反 应 :对于 即使大多数 人表示满 意的热环 境 ,由于人 与 人之 间生理等 方面 的差别 ,仍然会 有
考虑个体差异性的PMV-PPD人体热舒适性评估模型及应用
收稿日期:2020-01-12 责任编辑:杨泉林 基金项目:国家重点研发计划资助项 目 (2018YFC0807805);国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 (51904228);陕 西 省 自 然 科 学 基 础 研 究 计 划
(2019JM-072);西安科技大学博士后启动金(2018QDJ053) 第一作者:徐 刚,男,河南南阳人,博士,副教授,Email:xugang25193@126.com 通信作者:杨 杰,男,山西大同人,博士,副教授,Email:yangjiesxu@163.com
在如下关系
M-W=C+R+E+S
(1)
式中 M为人体的能量代谢率,W/m2;W 为人体
对外做的机械功,W/m2;C为人和环境间的对流散
热量,W/m2;R 为 人 和 环 境 间 的 辐 射 散 热 量,
W/m2;E为人体由于呼吸、皮肤表面水分蒸发以及 出汗造成的人体总蒸发热损失,W/m2;S为人体蓄
Abstract:ThePMV-PPDmodelcannotanalyzetheeffectsofindividualdifferencesonthermalcom fort.AnimprovedPMV-PPDmodelcouplingtheHarrisBenedictequationwiththePMV-PPDmodel wasproposedtoinvestigatetheeffectsofheight,weight,age,andgenderonthermalcomfort.Theresults indicatedthatmalesfelthotterthanfemales,andthedifferencesinthermalcomfortwereenhancedwith theincreaseinworkintensity.Furthermore,thermalcomfortvariedwiththeincreaseinageforboththe
室内空气温度规范要求与热舒适性评估方法
室内空气温度规范要求与热舒适性评估方法室内空气温度是影响人们居住和工作环境的一个重要因素。
为了保障人们在室内的舒适感和健康,各国都制定了一系列的室内空气温度规范要求,并且不断改进和更新这些规范。
本文将介绍一些常用的室内空气温度规范要求和热舒适性评估方法。
一、室内空气温度规范要求1. 国际标准组织ISO的规范要求ISO标准组织对室内空气温度进行了详细的要求,主要有以下几个方面:(1)室内温度的舒适范围:室内温度应保持在20℃至26℃之间,以保障人们的舒适感。
(2)季节性要求:根据季节的不同,室内温度可以有所调整。
夏季的室内温度不应高于23℃,冬季的室内温度不应低于18℃。
(3)不同场所的特殊要求:办公室、学校、医院等不同场所对于室内温度的要求可能有所差异,需根据具体情况进行调整。
2. 国家规范要求不同国家也会根据自身的气候和环境条件制定相应的室内空气温度规范要求,以保证人们的舒适感和健康。
例如,在中国,卫生与健康部门规定,夏季室内温度不应高于28℃,冬季不应低于16℃,并且要求室内温度的变化不能过大,避免对人们的身体造成不适。
二、热舒适性评估方法热舒适性是衡量人们在特定环境下对温度感受的一种指标。
为了评估室内的热舒适性,可以采用以下几种方法:1. PMV / PPD指标法PMV(Predicted Mean Vote)和PPD(Predicted Percentage of Dissatisfied)指标法是最常用的一种热舒适性评估方法。
它是根据人体感知的温度和湿度等因素,结合室内空气温度、相对湿度和风速等参数,计算出一个综合指数,用来表示人们在特定环境下的热舒适感受。
2. 温度湿度指数法(THI)温度湿度指数法(THI)是根据室内的温度和湿度等因素,计算得出一个指数,用来评估人们在特定环境下的热舒适性。
它可以帮助人们更好地了解室内温度和湿度对于舒适感的影响。
3. 互换湿球温度指数法(WBGT)互换湿球温度指数法(WBGT)是根据室内的温度、相对湿度和风速等因素,计算得出一个综合指数,用来评估人们在特定环境下的热舒适性。
空调建筑和自然通风建筑中PMV模型热舒适性的预测结果比较分析
科学技术创新2021.121介绍目前,建筑物的能源优化是一个重点研究领域,在建筑物的设计阶段,热舒适的标准在决定空调的负载方面起着至关重要的作用。
热舒适度被定义为一种状态,在该状态下,整个身体和环境的热量交换处于平衡的状态。
国际上一般采用两种常用的热舒适模型,来获取空调控温和自然通风建筑物中获取热舒适性的条件:预测平均投票(PMV )模型[1]和自适应模型[2]。
本论文的研究的目的在于找出用于自然通风建筑和空调建筑的PMV 模型预测水平的百分比偏差,并着重研究空调控温建筑物中PMV 模型的过度预测行为。
PMV 模型被认为是广泛使用的标准模型,但其通用性已被在不同气候区域和建筑物类型中应用时受到了质疑[3]。
基于为验证PMV 模型的预测结果所进行的各种现场研究[4,5],在自然通风的建筑物中引入了PMV 模型中的预期因子e 。
最终,在空调建筑物的PMV 模型中发现了许多过度预测的情况。
ASHRAE 标准将自适应模型作为另一种计算自然通风建筑物的热舒适性的方法,该方法确定了PMV 模型的有效性。
当前的现场基础分析(ASHRAE RP-884数据库)揭示出,与空调建筑物中的实际平均评价结果相比,PMV 模型的预测结果偏高,而De Dear 的自适应模型[2]得出的结论则认为,空调建筑物中PMV 模型的预测结果是可以接受的。
2研究方法2.1ASHRAE 标准美国加热制冷和空调工程师协会(ASHRAE )标准55-2004详细说明了如何使用Fanger 的热平衡方程式来计算PMV ,以确定方程式(1)中所示的热舒适程度。
(1)空调的主要目的是通过增加和减少空间中的热量来使其中的人员产生温度适中的感觉(热舒适感)。
为了提高建筑物的性能和热舒适性标准,ASHRAE 为设计师提供了指南[6]。
PMV 根据4个可测量的量(空气速度、空气温度、平均辐射温度和相对湿度)和2个预期参数(衣服和新陈代谢率)计算得出的,PMV 产生的评价结果也被视为确定热感的指标值如图1所示。
基于PMV指标的室内热舒适控制方法的应用研究
Sometimes traditional technique cannot provide thermal environment that the human body
needs for thermal comfort and usually neglectshermal
dynamic analysis of indoor thermal environment and load variations is proposed according to the thermal equilibrium of environment of the room The results indicate that thermal comfort
changes the information from subscriber's machine into parameters that HVAC controller needs,at the same time,it provides the power consumption and conservation state of whole
performance indicators than general control in the overshoot,volatility,transition time and Can
save more energy.
In the end of this paper,a design of thermal comfort air conditioning controller based on
interactive system which can realize thermal comfort control based on锄bedded Linux system.The interactive system consists of three parts:HVAC controller,锄bedded Linux
室内环境舒适度评价分析实验报告
室内环境舒适度评价分析实验报告室内热舒适环境评价实验报告学院:专业班级:组长:组员:组员:组员:实施时间:一、实验目的1. 掌握用室内环境的测试参数计算 PMV 值的方法。
2. 对问卷进行总结归纳,对不同人群(如男生和女生,进餐时间长短,室内待了多久,籍贯),对室内热舒适度做出的的不同反应进行对比分析,以得到不同人群在相同室内环境感受的热舒适度有哪些不同。
二、实验原理人类对建筑室内环境的评价由室内热湿环境、室内空气质量、建筑光环境、建筑声环境等组成,由于室内声环境将在实验三详细阐述,在本实验中就不做过多说明。
室内热湿环境是对室内空气温度、空气湿度、气流速度和环境热辐射的总称。
室内热环境是指影响人体冷热感觉的环境因素,也可以说是人们在房屋内对可以接受的气候条件的主观感受。
影响室内环境的因素,除了人们的衣着、活动强度外,主要包括室内温度、室内湿度、气流速度以及人体与房屋墙壁、地面、屋顶之间的辐射换热(简称环境辐射)。
人体与环境之间的热交换是以对流和辐射两种方式进行,其中对流换热取决于室内空气温度和气流速度,辐射换热取决于围护结构内表面的平均辐射温度。
适宜的室内热环境是指室内空气温度、湿度气流速度以及环境热辐射适当,使人体易于保持热平衡从而感到舒适的室内环境条件。
空气温度、空气湿度和气流速度对人体的冷热感觉能够产生影响,这一点容易被人们所感知、所认识,但环境热辐射对人体冷热感产生的影响,往往不易被人们所感知、所认识。
例如在冬季的采暖房屋中,人们常常关注室内空气温度是否达到要求,而并没有注意到单层玻璃以及屋顶和外墙保温不足,内表面温度过低,对人体冷热感产生的影响。
室内空气品质(IAQ)是影响人群在建筑中健康的主要因素之一,室内空气污染会危害人身体健康还会影响人们的工作效率,为此国家规定送入建筑的最小新风量必须满足使人健康的在其中工作,已有的研究表明,增加室内通风换气量能减轻病态建筑综合症人员的症状。
室内光环境的要求从只要求“亮”逐渐发展到今天要有合理的照度和光亮分布、正确的投光方向,以达到满足人们的视觉和心理要求。
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[文章编号]100228528(2009)0620108207对PMV 热舒适模型适用性的分析王海英1,2,胡松涛2(11西安建筑科技大学,西安710055;21青岛理工大学,青岛266033)[摘 要]PMV 热舒适模型是目前广泛应用的室内热舒适评价模型,在其实际应用中有时会出现较大的预测误差。
本文首先研究了PMV 热舒适模型在实际使用中出现的预测误差,而后对其产生误差的各方面原因进行了详细分析,最后总结了PMV 热舒适模型预测准确的应用范围。
研究结果对提高室内热舒适和建筑节能具有一定的意义。
[关键词]热舒适;PMV 热舒适模型;热感觉[中图分类号]TU83111 [文献标识码]AAnalysis on the Applicabili ty of PMV Thermal Com fort ModelW A NG Hai 2ying1,2,HU Song 2tao 2(1.X i p an U niv ersity of A rchitecture an d Technolo gy ,Xi p an 710055,China ;2.Q in gdao Techno lo gical U nive rsity ,Qingda o 266033,China )[Abstract ]The PMV thermal co mfo rt model i s widely used to evaluate the indoor thermal co mfo rt,w hile i t w as reported that there werediscrepancies between PMV index and real thermal co mfort feeling o f occupants.In this paper,the discrepancies and the related reasons were analyzed.Based on the analysis,the application range that PMV model could accurately predict the thermal comfort lev el w as co ncluded,which had sig nifican t meaning in improving thermal comfort and energy 2saving of buildings.[Keywor ds ]thermal co mfo rt,predicted mean vo te (PMV )model,thermal feeling[收稿日期]2008210230 [修回日期]2008211225[作者简介]王海英(19752),女,在读博士研究生,讲师[联系方式]yi ngzi75@1 前 言办公建筑安装空调系统的主要目的是为室内人员创造舒适的热环境。
美国采暖制冷与空调工程师学会AS HRAE 标准55和国际标准化组织IS O 标准7730中规定了能够让大多数人感到满意的空气温度范围。
这些标准的主要依据是丹麦的Fanger 教授及其同事在实验研究基础上得到的人体热舒适模型,即PM V 热舒适模型。
该模型综合了人体变量和环境变量中6个影响人体热舒适的因素,其采用的PM V 指标是迄今为止最全面的评价热环境的指标。
虽然PMV 热舒适模型已经成为预测人体热舒适的标准方法,但国内外许多学者还是对其预测的准确性提出了质疑。
本文将参考有关文献资料,对PM V 热舒适模型的预测准确性及其产生误差的原因进行深入讨论。
2 PMV 热舒适模型PM V 热舒适模型是于20世纪70年代在气候模拟室的实验研究基础上发展出来的。
PM V 热舒适模型将4个环境变量(空气温度、湿度、风速和平均辐射温度)和2个人为因素(新陈代谢率和服装热阻)综合成1个能预测热舒适的指标,即PMV 指标,它将热感觉分为7个等级:冷、凉、稍凉、适中、稍暖、暖和热,对应的PMV 指标值分别为23、22、21、0、1、2和3[122]。
很多研究者将自己的研究结果和利用该热舒适模型计算的结果进行比较,有些研究者认为PM V 热舒适模型在预测热舒适时是有误差的,并对其适用性提出了质疑。
211 PMV 热舒适模型的导出PM V 热舒适模型是基于体温调节和热平衡理论得出的。
根据这些理论,人体通过生理过程,如出汗、打冷颤和调节皮肤血流量等,来保持新陈代谢产热量和身体失热量的平衡。
保持热平衡是达到热中性感觉的首要条件,Fanger 认为人体的体温调节是非常高效的,即便在不舒适的环境中,人体也能在较大的环境参数变化范围内达到热平衡[2]。
第25卷第6期2009年6月建 筑 科 学BUILD ING SCIE NCEV ol 125,No 16Jun.2009为了预测出热中性感觉,Fanger研究了人体接近热中性时的生理过程,认为此时影响热平衡生理过程的只有出汗率和平均皮肤温度,并取决于人体的运动水平[3]。
他根据M cNall,等的研究数据推导了运动水平和出汗率之间的线性关系,该线性关系根据183位受试人员在给定运动水平下感觉处于热中性时的投票得到的。
Fanger还对20位受试人员在4种运动水平(静坐、低运动水平、中等运动水平和较高运动水平)下的皮肤温度进行了测试,得到了皮肤温度和运动水平的线性关系,实验是在M cNall,等研究得到的热中性条件下进行的,并没有让受试人员直接进行热舒适的投票测试,这也使得一些人对PM V热舒适模型的公式提出了疑问。
Fanger将上述2个线性关系式代入热平衡方程,得到了/舒适方程0。
该方程表述了6个影响变量在人体处于热中性时的关系。
舒适方程仅预测了人员感到热中性时的情况,而实际应用中人员感觉不是中性时的情况也很重要。
Fanger将Nevins和M cNall,等的研究与自己的研究结合起来,根据总计1396位受试人员构成的数据扩展了舒适方程。
该方程描述了给定热环境下,人体处于一定运动水平时的实际散热量和达到最佳舒适(热中性)所需的散热量的差值。
该扩展方程将热环境和AS HRAE的7点热感觉等级联系在一起,成为PM V指标。
PM V指标代表了同一环境下绝大多数人的热感觉,但人与人之间存在生理差别, PM V指标并不一定能够代表所有人的感觉。
因此Fanger又提出了预测不满意百分比PPD指标来表示人群对热环境不满意的百分数,并用概率分析方法,给出了PMV与PPD之间的定量关系。
212对PMV热舒适模型的理论思考在评价PM V热舒适模型之前,应注意其应用时的一些理论问题。
首先,PM V是用来预测大量人群的平均热感觉的,想让所有人都满意是不现实的。
在人群中个体之间对最佳热环境的需求相差可达1115e[4],或者相当于A HSHRAE热感觉的1个等级[5]。
在PM V热舒适模型确定的热中性温度下, PPD指标表明仍有5%的人感觉不满意。
其次,热感觉和热舒适的内容都是无法测量的,只能通过问卷的方式了解受试者对环境的主观反应,需要受试者按某种等级标准来描述其热感觉和热舒适。
PMV 热舒适模型是在测试人的热感觉基础上建立的。
从概念上讲,热感觉和热舒适、热满意度、热接受度以及热期望等测试内容是不同的。
王昭俊,等对哈尔滨市居民与高校教室的现场研究也表明热感觉和热舒适是2个不同概念,影响热舒适的因素要比热感觉多[627]。
热感觉仅仅测试人员感觉到的空气温度情况,而其它的测试内容还要求人员评价空气温度的适宜性。
比如Paciuk和Becker发现在自然通风的住宅中,居住者的热感觉投票值在?1之间,而接近一半的人认为不舒适[8];Schiller发现27%~39%的办公人员觉得热环境较舒适或非常舒适,但热感觉投票值却是23、22、+2或+3等极端情况[9]; Brager,等的研究发现11%~36%的办公建筑中的人员对热感觉的投票值为0(热中性感觉),但同时又期望环境更暖和或更凉快些,研究者还发现那些热感觉投票值为23、22、+2或+3的人,有3%~50%并不想改变环境温度,而有3%~66%的人感觉较舒服[10]。
总之,以上几种测试内容可能有重叠区,但其评价内容不是等效的,影响热舒适的因素要比热感觉的多。
因此建立在热感觉测试基础上的PM V热舒适模型在评价热舒适时,可能会有其局限性。
213PMV热舒适模型预测的准确性自PM V热舒适模型提出以来,已经进行了大量的热舒适研究,包括实验研究和现场研究。
有些实验研究结果和PM V热舒适模型预测结果吻合较好,而有些则和预测值有较大偏差。
Doherty和Arens在对实验研究的评论中认为预测值和实际热感觉的最大偏差达到了113个等级[11];Humphreys分析了20世纪80年代以来,在人工气候模拟室中进行的8项实验研究,将实际的热中性温度和PM V热舒适模型预测值比较,发现实际的热中性温度在比PM V热舒适模型预测值低018e到高3e的范围内,他还注意到,PM V热舒适模型在人员处于静态活动和着衣量较少时是最为准确的,而随着衣服的加厚和活动水平的提高其预测值和实际热感觉投票值的偏差也越来越大[12]。
一般在现场研究中的实际热感觉与PM V热舒适模型的预测更容易有偏差的。
比如,Schiller在对旧金山的办公人员调查时发现该模型预测的中性温度比实际高214e[13];Oseland对英国办公建筑的研究发现,PM V热舒适模型预测的中性温度值比人员实际投票值最大高出了316e[14];de Dear和109第6期王海英,等:对PMV热舒适模型适用性的分析Auliciems对澳大利亚的办公建筑的研究也表明该模型预测值偏高212e[15];B rager和de Dear在对18项现场研究进行讨论后发现,该模型预测的中性温度值在有些情况下比实际值偏高211e,而在有些情况下则偏低314e[16]。
随着近年来热舒适研究在各个国家不同地域内广泛展开,关于PMV热舒适模型预测误差的报道也越来越多。
我国也有一些学者对此作了研究,王昭俊,等对居民居住环境的现场研究表明,按照PMV热舒适模型的预测只有7715%的人处于舒适环境,而居民实际接受率高达9117%[17];李百战,等在对重庆地区冬季热舒适的研究中发现,该模型预测舒适温度与实际投票相差0167e,其研究得到的可接受的空气温度最低为14104e,比AS HRA E标准中推荐的20e低了约6e[18];陈良,等对重庆夏季办公室的现场研究也表明,人员的实际热中性温度比该模型预测值要高[19];有学者认为PM V热舒适模型的应用会导致冬季室内空气温度比实际需要的高,夏季室内空气温度比实际需要的低,因而造成了建筑能源的浪费[20221]。