严寒地区建筑热舒适适应性模型_郭晓男

收稿日期: 2009- 02 - 19 基金项目: 黑龙江省自然科学基金资助项目 ( E2007- 30) 作者简介: 郭晓男 ( 1960- ) , 男, 山东省蓬莱人, 硕士, 高级工程师, 研究方向: 建筑环境, E-m ai:l gxn8827@ 163. com。
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黑龙江科技学院学报
关键词: 热环境; 热舒适; 热感觉; 现场研究
中图分类号: TU 119. 5
文献标识码: A
Adaptive model of thermal com fort in frosty zone
GUO X iaonan1, WAN G J ian1, WAN G Zhaojun2
( 1. Co llege o f C iv il Eng ineer ing, H e ilong jiang Institute o f Sc ience and T echno logy, H arb in 150027, China; 2. Schoo l o fM unic ipal& Env ironm ental Eng ineering, H arb in Institute of T echnology, H arb in 150090, China)
表 2 人员背景统计 T ab le 2 Statist ics on occupan ts
项目
年 龄 /岁 在哈尔滨市居住的时间 / a
平均值
20. 90
33. 00
标准偏差
0. 98
4. 76
最大值
23. 00
21. 00
最小值
19. 00
2. 00
由表 2可见, 此次被调查对象在哈市居住的平 均时间为 3 3 a, 说明大多数受试者已经基本适应了
由图 2可求出人们所期望的温度约为 25 4 ( 以 to 表示 ) , 可见, 严寒地区人们在春夏交替期间 所期望的温度要低于热中性温度 ( 25 6 ), 二者相 差约为 0 2 , 热期望温度也比实测室内操作温度 低约 0 1 。 2 6 热接受率
哈尔滨地区建筑热环境直接热接受率 ( 受试者 直接判断热环境是否可以接受 ) 为 89 6% , 间接热 接受率 (热感觉 投票值为 - 1、0、1的为 可接受 ) 为 93 3% , 直接热接受率与间接热接受率比较接近。 2 7 热舒适度
为了研究严寒地区建筑的热环境和人体热舒适 适应性模型, 笔者对哈尔滨建筑内的热环境进行了 现场实测和热舒适主观问卷调查, 得到了哈尔滨自 然通风建筑的热环境参数以及对该环境的主观评价 结果。
1 研究方法
1 1 样本选择 现场研究于 2005年 6月在哈尔滨某建筑内进
行。该建筑为塑钢窗自然通风方式。 受试者均为 18~ 22 岁的年轻人。为了避免室
Abstract: T his paper introduces field stud ies conducted in the bu ilding in H arb in in an effort to assess the therm a l env ironm ent and the hum an s adaptive m ode l of therm al com fort in the bu ilding. T he m easurem ent of the therm al com fort variab les occurred simu ltaneously w ith occupan ts filling in the subject ive questionnaires on the ir therm a l perception / sensation and therm a l com fo rt to the indoor env ironm en.t 135 sets of questionnaire responses w ere obta ined. T he resu lts revea l that the neutral operative temperature w as 25. 6 , the preferred tem perature w as 25. 4 . T he neutral operat ive tem perature o f m a le occupants w as 25. 5 . T he neutra l operative tem perature o f fem ale occupants w as 25. 7 . T he adaptive m odel of therm al com fort in frosty zone w asT comf = 0. 28 T out + 20. 4. The m ode lw as sim ilar to researches of other national scho lastices.
最大值 26 20 62. 00 0 08 25 90
最小值 24 70 57. 00 0 04 24 80
to / 25 50
0 65 26 10 24 80
2 2 受试者背景 受试者均为年轻人, 共调查了 135人次, 得到了
135 份人 体热 反应 的样 本。 人 员背 景 统 计 结果 见 表 2。其中, 男 性 为 112 人 ( 83 0% ), 女 性 为 23 人 ( 17 0% )。
( 2)
Icl = - 0 038to + 1 33, R = 0 701 4。
( 3)
第 2期
郭晓男, 等: 严寒地区建筑热舒适适应性模型
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Icl = - 0 062 4to + 2 29, R = 0 867 5。 ( 4) 在该研究中, 服装热阻与操作温度的线性回归 方程为
Icl = - 0 006 9to + 0 75, R = 0 366 1。 ( 5) 可以看出, 式 ( 5) 斜率和常数项均小于其他地 区的拟合结果, 且服装热阻相对于其他地区来说也 偏小。这表明, 在严寒地区人们在春夏交替期间倾 向于穿着热阻值较小的服装。 2 4 热感觉 对平均热感觉投票值 MT S( M ean T herm al Sensation)和操作温度 to 进行回归分析, 线性拟合的结 果见图 1。
K ey w ords: therm al env ironm en;t therm a l com for;t therm al sensation; field study
人体对周围环境的热湿感觉是一个非常复杂的 过程。通过现场研究, 人们试图得到符合实际热环 境和实际情况的人体热舒适指标, 但结果是, 实验室 研究与实地实测结果不相一致, 例如 PMV - PPD指 标预测值与实测值总是存在差异, 因此, 人体的适应
男性受试者的服装热阻平均值小于女性受试者
的服装热阻平均值, 表明哈尔滨地区在建筑内春夏
交替期间女性的着衣量大于男性的着衣量。
服装热阻会随着天气的变化而变化, 已有许多
学者通过现场研究得出了服装热阻与操作温度之间 的关系。例如: D edear等人得出式 ( 1) [ 1] , M u i等人 通过对香港空调建筑的研究得出式 ( 2) [ 7] , Bouden
图 3为现场研究对热舒适调查统计结果。
图 1 中性温度的计算 Fig. 1 Calcu lation of neutra l temp eratu re
线性回归方程为 TM TS = 0 699 2 to - 17 871, R = 0 975 4。 令 TMTS = 0, 由线性回归方程可得: 以操作温度 表示, 实测热中性温度为 25 6 。 由表 1知, 实测室内操作温度为 25 5 , 与实 测热中性温度极为接近, 表明建筑内的受试者已经 适应了该地春夏交替期间的热环境。 2 5 热期望温度 热期望温度 ( P referred T em perature)的计算采用 概率统计的方法: 统计所期望的热环境比此刻热环 境更暖和更凉的人数占总人数的百分数, 并将热期 望与冷期望的百分比表示在同一图上, 两条拟合概 率曲线的交点所对应的温度即为所期望的温度 [ 8 ] 。 热期望温度拟合的结果见图 2。
ative T em perature) 为空气温度 ta 和辐射温度 tr 的平 均值。
表 1 室内环境参数 Table 1 Indoor physical data
项目 平均值
ta / 25 50
/% v /m s- 1 tr / 60. 00 0 06 25 40
标准偏差 0 75 0 03 0 02 0 56
外环境对受试者热感觉的影响, 现场环境参数实测 和热舒适主观问卷调查是在受试者至少已经在建筑 内停留 0 5 h以上进行。 1 2 现场研究
现场环境参数实测和热舒适主观问卷调查同时 进行。 1 2 1 现场环境实测参数
室外环境参数确定为测量当天每个整点时的室 外空气干球温度和相对湿度。测点选择在无太阳直 射、无穿堂风、距外墙 1 0m 处。
等人通过 对突尼斯 自然通风 建筑研究得 出式
( 3) [ 8 ] , 张国强等人通过对长沙自然通风校园建筑
研究得出式 ( 4) [ 9] 。式中 R 为相关系数。
Icl = - 0 04to + 1 73, R = 0 424 3。
( 1)
Icl = - 0 04to + 1 76, R = 0 458 3。
第 19卷 第 2期 2009年 3月
黑龙江科技学院学报 Journal of H eilong jiang Institute of Sc ience& T echno logy
文章编号: 1671- 0118( 2009) 02- 0105- 04
V o .l 19 N o. 2 M ar. 2009
源自文库
哈尔滨市的气候。
2 3 新陈代谢率和服装热阻 测试期间, 受试者坐着填写调查表, 故受试者的
新陈代谢率平均为 1 2m et ( 70 W /m2 ) [ 2] 。 服装热阻 Icl是依据 ISO 7730标准 [ 5] 中的服装
热阻值, 按照受试者填写的衣着情况计算得到的, 其
中包括男性服装热阻 Iclm和女性服装热阻 Iclw。对于 座椅的热阻采取附加热阻的方法考虑, 受试者在建 筑内所坐座椅的附加热阻为 0[ 6] , 即可忽略不计。
室内环境参数为测量室内的空气温度 ta、空气 流速 v、围护结构内表面温度、露点温度和空气相对 湿度 。测点为距东墙、南墙、西墙、北墙 0 6 m 处 和中心 5个点。 1 2 2 热舒适主观问卷调查
该项调查是让受试者填写问卷调查表并对室内 热环境进行主观评价。
2 结果与分析
2 1 室内环境 室内环境参数见表 1。其中, 操作温度 to ( O per-
性被认为是产生差异的主要原因。
Dedear等人在总结前人成果的基础上提 出了 热舒 适 适 应 性 模 型 ( A daptive M ode l o f T herm a l C om fort) [ 1] 。在适应性模型中, 更加强调人的 社会 属性, 强 调 人 对 环 境 的 满 意 就 是 对 环 境 的 适 当
严寒地区建筑热舒适适应性模型
郭晓男 1, 王 剑 1, 王昭俊2
( 1. 黑龙江科技学院 建筑工程 学院, 哈尔滨 150027; 2. 哈尔滨工业大学 市政环境工程学院, 哈尔滨 150090)
摘 要: 为了研究严寒地区建筑的热环境和人体热舒适适应性模型, 对哈尔滨某建筑物内的热
舒适度进行了现场研究。在测量室内热舒适参数的同时, 通过问卷调查, 得到了 135份人体热反应
第 19卷
适应。 如果人体周围热环境并不处于 ASHRAE 55-
2004[ 2] 给出 的舒适区内, 而人体仍 感到舒适的话, 可能是适应性在热感觉上起了重要的作用。
在对人体热舒适的研究中, 既要体现出对环境 的客观评价, 如空气温度、湿度和风速等的评价, 也 应体现人对周围环境的主观评价和适应。将二者相 结 合、量 化 才 能 得 出 人 体 对 环 境 真 实 准 确 的 要求 [ 3- 4] 。
的样本。结果表明, 哈尔滨某自然通风建筑人体热中性温度为 25 6 , 热期望温度为 25 4 。男
性受试者热中性温度为 25 5 , 女性受试者热中性温度为 25 7 。严寒地区热舒适适应性模型
为 T com f = 0 28 T ou t + 20 4, 该模型与其他国家学者的研究有一定的相似性。