熱舒適模型與熱適應模型的對比分析

丁勇花等:熱舒適模型與熱適應模型的對比分析DoI:10.13905/j.cnki.dwjz.2015.04.054熱舒適模型與熱適應模型的對比分析丁勇花,狄育慧,王智鵬(西安工程大學(xué),西安710048)【摘要】PMV模型是目前應用最廣的室內熱舒適評價(jià)模型,但在實(shí)際應用中出現了比較大的誤差,本文對比分析了各個(gè)邊界條件對PMⅤ模型和aPMⅤ模型的影響,得出了用aPMV模型要比用PMⅤ模型所得的不滿(mǎn)意率比要低,即在人們可接受的范圍內,用aPMⅤ模型評價(jià)熱舒適可以避免不必要的熱量和冷量損失,降低能源消耗和運行成本,從而確保人們的健康和工作效率,這對提高室內熱舒適和建筑節能具有一定的意義?！娟P(guān)鍵詞】熱舒適;PMV模型;熱適應模型;對比【中圖分類(lèi)號】TU1.48【文獻標識碼】B【文章編號】1001-6864(2015)04-0149-0420世紀90年代之前,研究人員普遍接受和運用1970年, Fanger教授提出的PMⅤ模型是基于熱平Fanger教授的PMv-PPD模型對人體熱舒適進(jìn)行預測衡方法建立起來(lái)的,是一種靜態(tài)的或者恒定的模型,與評價(jià),但是后來(lái)越來(lái)越多的現場(chǎng)測試和調研發(fā)現:是對人體熱感覺(jué)的預測,代表了同一環(huán)境下絕大多數在穩態(tài)環(huán)境條件下,PMV模型可以對人體熱舒適進(jìn)行人的熱感覺(jué),但是人與人之間存在生理差別,因此很好的預測;在自然通風(fēng)或者室外環(huán)境下,PMV模型PMV指標并不一定能夠代表所有個(gè)人的感覺(jué)。所以,預測的熱舒適值與實(shí)際的熱感覺(jué)值有很大的偏差,且 Fanger教授又提出了預測不滿(mǎn)意百分比PPD指標來(lái)PMⅤ預測的熱舒適值一般要比實(shí)測的人體熱感覺(jué)值表示人群對熱環(huán)境不滿(mǎn)意的百分數。要偏大一些。所以研究一種適用于自然通風(fēng)環(huán)境下1.2熱適應模型的熱舒適評價(jià)模型就顯得尤為重要,這樣可以對人體熱適應是指機體對于長(cháng)期熱環(huán)境刺激產(chǎn)生的耐熱感覺(jué)進(jìn)行定量的分析,更好的指導人們進(jìn)行生活活熱性提高的生理性適應過(guò)程。適應性熱舒適是以熱動(dòng)。就社會(huì )而言,過(guò)高或者過(guò)低的室內溫度都會(huì )引起舒適的實(shí)測研究為基礎的,人們普遍認為人體熱舒適居住者不舒適,影響居住者的生活和工作,所以用最的適應性是造成實(shí)測研究與實(shí)驗室研究差異最主要少的能源消耗來(lái)滿(mǎn)足人們對環(huán)境的要求,一直都是我的原因。在實(shí)驗室研究中,人是環(huán)境的被動(dòng)接受者。們暖通工作者所追求的目標,其他的熱舒適評價(jià)模型而在熱適應性研究中,強調的是人的社會(huì )屬性,人能就是在這種背景下研究和建立起來(lái)的。夠主動(dòng)創(chuàng )造自己喜歡的熱環(huán)境,從這個(gè)意義上說(shuō)對環(huán)1描述人體熱舒適的模型境的滿(mǎn)意就是對環(huán)境的適應。熱適應理論認為,人們1.1PMV模型總是有意識或無(wú)意識地不斷調整自己的行為以適應根據 Fanger教授多年研究成果而制定的熱舒適熱環(huán)境,從而使人們熱舒適感覺(jué)不能?chē)栏癜凑諢崞胶庠u價(jià)指標PMVⅤ是目前應用最廣的熱舒適指標,已于方程來(lái)執行。對環(huán)境的適應會(huì )使人逐漸對所處的環(huán)1984年被國際標準化組織公布的IO7730的標準所境感到滿(mǎn)意,這樣導致的結果是,生活在熱帶氣候下應用。 Fanger'sPMⅤ模型是一種熱平衡模型,該模型的人們對室內的期望溫度要比生活在寒冷氣候下的將人們視作為熱刺激的被動(dòng)接受者,假定周?chē)h(huán)境對人們的期望溫度要高相反則會(huì )低。自此,越來(lái)越多的人體的影響,僅是通過(guò)人體和環(huán)境之間物理的熱量和國內外學(xué)者研究得到了不同地區的熱適應性模型。質(zhì)量交換。而一個(gè)真正的社會(huì )人通過(guò)體溫調節方式些研究學(xué)者研究表明,人們對自然通風(fēng)條件下熱環(huán)來(lái)適應周?chē)h(huán)境中的變化情況,該模型僅適用于穩境的忍耐力要比用靜態(tài)的試驗得到的要大,這樣就擴態(tài),均勻的熱環(huán)境,它并沒(méi)有考慮到其身體部位上有大了人們可接受的舒適溫度范圍,這也就意味著(zhù)熱適衣物層。 Humphrey和Ncol的一些研究表明:用PMV應模型對建筑物的節能有著(zhù)巨大的潛能模型預測平均投票只有在嚴格限制的條件下才有效,Humphreys, Auliciems, de dear等人在熱適應性研PMV過(guò)高的評估了人們在較熱環(huán)境下的熱感覺(jué)和在究中做了大中國煤化工舒適實(shí)測調查較冷環(huán)境的冷感覺(jué),這樣就會(huì )增加空調的運行費用,的結果進(jìn)行ˉCNMHG根據室外空氣并且進(jìn)一步增加環(huán)境的負擔。溫度來(lái)預測室內熱舒適溫度,從而創(chuàng )造出最佳室內熱[基金項目]陜西省科技攻關(guān)項目(2013K11-31);西安市城鄉建設資助項目(SJW201324低溫建筑技術(shù)2015年第4期(總第202期)環(huán)境的適應性方法,得出了自然通風(fēng)建筑中室內的舒價(jià)時(shí)的廣,這樣就為建筑節能提供了可靠的理論基礎。適溫度T。與室外月平均溫度T的關(guān)系式:T=aT表2不同溫度下PPD值計算這種適應性方法是用單一的溫度變量來(lái)作為熱溫度/202224262830舒適評價(jià)指標,而不是一個(gè)包括了服裝熱阻、活動(dòng)強PMv模型92.2461.393.305.5213.1646.41度、空氣流速、操作溫度、相對濕度等參數的綜合指aPMV模型47.223.61162850412.5630.02標,系數a和b將相關(guān)的環(huán)境因素和人體因素都包括在內了,這樣更便于在工程實(shí)踐中應用。例如 Aulici-2.2相對濕度對PPD指標的影響ems研究得出適合于所有建筑的室內舒適溫度與室外不同相對濕度下的預測不滿(mǎn)意百分比PPD值計月平均溫度的函數關(guān)系式算如下,其變化如圖2所示。T=0.317+17.61.3適應性預測平均投票不同溫度下PT值計算YaoR,LiB等人將熱平衡和適應性理論相結合,溫度/%1020304050607080提出了一種理論性的熱舒適適應性模型:適應性預測MV模型10.538.7.356.275.525.105.015.24平均投票aPMV,這個(gè)模型將人們的心理和行為上的aMV模型8.%67.286.425.745.045.025.005.03適應性都考慮進(jìn)去了,用適應性系數A來(lái)修正用Fanger教授的PMV方法產(chǎn)生偏差,aPMV的計算公式為:100aPMV=,PMVAPMV(2)經(jīng)過(guò)研究發(fā)現,在aPMV模型中,自適應性系數A與當地環(huán)境、人的適應性等因素有關(guān),在我國的《民用爾據長(cháng)熱濕環(huán)境評價(jià)標準》根據我國的研究成果,給出了不同氣候區不同類(lèi)型建筑適應性系數A的取值,見(jiàn)表1202224262830表1自適應系數操作溫度/℃建筑氣候區居住建筑、商店建筑、PMV模型一aPMv模型教育建筑旅館建筑及辦公室圖1操作溫度對PPD指標的影響嚴寒、寒冷地區PMV≥00.21PMV 00.2912夏熱冬冷PMV≥0210夏熱冬暖、溫和地區PMV<00.490.28求爾長(cháng)82基于兩種模型的PPD指標為了對比不同因素對PMV模型與aPMV模型的影響,需要固定相應的邊界條件,現將邊界條件定為102030405060708090100如下:寒冷地區某一學(xué)校的教學(xué)樓,其室內空氣溫度相對濕度為26℃,相對濕度為50%,空氣流速為0.2m/s,人靜坐時(shí)的新陳代謝率為582W/m2,服裝熱阻為0.57cloPMV模型一aPMV模型在這樣的一個(gè)情況下,用 Fanger教授的方法計算時(shí)圖2相對濕度對PPD指標的影響PM值0.186,PPD計算值為5.52%;而用aPMⅤ模型時(shí),PMV計算值為0.179,對應的PPD為504%。由圖2可知,無(wú)論通過(guò)哪種指標計算,相對濕度對2.1操作溫度對PPD指標的影響PPD指標的影響都不是很大,但是相對濕度每變化不同操作溫度下的預測不滿(mǎn)意百分比PD值計10%,PMV模刑相對于PMV權刑其PPD指標的變算如下,其變化如圖1所示?；氏鄬π≈袊夯び蓤D1可知,利用aPMV模型計算要比利用PMV2.3空氣CNMHG模型計算的PPD值要小,即用aPMⅤ模型來(lái)評價(jià)室內不同空氣流速下的預測不滿(mǎn)意百分比PPD值計人們可接受的熱舒適溫度范圍要比用PMⅤ模型來(lái)評算如下,其變化如圖3所示。丁勇花等:熱舒適模型與熱適應模型的對比分析由圖3可知,PPD指標值隨風(fēng)速變化還是很大的,會(huì )有逐漸增大的趨勢。并且隨著(zhù)風(fēng)速的增大,利用aPMV模型計算得到的2.5服裝熱阻對PPD指標的影響PPD值與用PMV模型計算得到的PPD值之間的差距不同服裝熱阻下的預測不滿(mǎn)意百分比PPD計算有增大的趨勢。如下,其值變化如圖5所示。表6不同服裝熱阻下PPD計算服裝熱阻/co0.20.30.40.50.60.70.80.91.0PMV模型41.7823.4612.787.345.165.306.909.4212.53aPMv模型23.8316.309.986.435.015.036.648.781l1l00.10.20.30.40.50.60.70.80.9空氣流速/m·sPMv模型一aPMV模型圖3空氣流速對PPD指標的影響求爾長(cháng)4不同空氣流速下PPD值計算0002040608空氣流速00.10.20.30.40.50.60.70.8服裝熱阻/eloPMV模型aPMV模型PMV模型5595.235.527.329.5611.9314.3016.6318.89aPMV模型5.325.035046.437.898.8611.5912.3813.87圖5服裝熱阻對PPD指標的影響24新陳代謝率對PPD指標的影響如圖5可知,服裝熱阻對人體熱舒適有著(zhù)重要的不同新陳代謝率下的預測不滿(mǎn)意百分比PPD值影響在利用指標對人體熱舒適進(jìn)行評價(jià)時(shí)也應將計算如下,其變化如圖4所示。躺著(zhù)46W/m2;靜坐人們的穿著(zhù)適應性考慮進(jìn)去,所以用aPMV模型計算582W/m2;站著(zhù)休息70W/m;站著(zhù)輕度活動(dòng)93W/的PD值要比用PMV模型計算的值偏小。m2;站著(zhù)中度活動(dòng)165W/m2。3結語(yǔ)(1)不同邊界條件變化對預測不滿(mǎn)意百分比的表5不同新陳代謝率下PPD值計算影響,見(jiàn)表7。新陳代謝/W·m2465827093165表7預測不滿(mǎn)意百分比隨邊界條件變化的平均變化率%PMV模型22.195.526.8319.1335.13邊界條件的影響PMⅤ模型aPMⅤ模型aPMⅤ模型5.725.046.6115.5022.88操作溫度每變化1℃±12.3相對濕度每變化10%空氣流速每變化0.1m/s±1.9丑爾長(cháng)粥新陳代謝率每變化1w/m2±0.8±0.5服裝熱阻每變化lclo±5.5±3.2(2)在評價(jià)室內環(huán)境時(shí),aPMV模型比PMV模0306090120150180型更靈活,同時(shí)aPMⅤ涉及到了適應性,居民能夠更好新陳代謝率w·m2地適應了溫暖的環(huán)境,所以當夏季室外溫度高時(shí),允PMv模型aPMv模型許有更高的室內熱舒適溫度存在。(3)aPMV模型比甲PMⅤ模型所得的不滿(mǎn)意率圖4新陳代謝率對PPD指標的影響比要低,在使中國煤化工在人們可接受由圖4可知,在舒適狀態(tài)下,用aPMV模型計算得的范圍內,可CNMH(量損失。這也到的PPD值與用PMⅤ模型計算得到的PPD值之間的意味著(zhù)既能確保良好的室內環(huán)境,同時(shí)又能降低低能差值并不是很大,但是在比較極端的情況下,其差值源消耗和運行成本,從而確保人們的健康和工作效率。152低溫建筑技術(shù)2015年第4期(總第202期)DOI:10.13905/j.cnk.dwjz.2015.04.055帳篷內熱環(huán)境分析及改善措施趙二慶,狄育慧',趙偉,趙陽(yáng),沈亞蘭,張亞娟2(1.西安工程大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,西安710048;2.成都基準方中建筑設計有限公司西安分公司,西安710077【摘要】本文對帳篷室內熱環(huán)境進(jìn)行分析,針對帳篷夏季室內高溫,通過(guò)采取涂覆反射、輻射涂料、遮陽(yáng)利用綠化結合自然通風(fēng)措施減少帳篷得熱、降低室內高溫;冬季室內寒冷,通過(guò)增加圍護結構厚度及氣密性、利用太陽(yáng)能,減少冬季室內散熱?！娟P(guān)鍵詞】帳篷;室內熱環(huán)境;改善措施【中圖分類(lèi)號】TU.3【文獻標識碼】B【文章編號】1001-6864(2015)04-0152-03帳篷是一種能為人們提供遮風(fēng)擋雨的設備。它對救災帳篷傳熱進(jìn)行分析,討論室內熱環(huán)境,根可以追朔到古代少數民族制作的牛毛氈帳篷,并根據據目前帳篷存在的問(wèn)題,提出改善措施。12m2救災帳逐水草而居和草木盈枯的特點(diǎn)做出場(chǎng)地遷移。我國篷面料為單層PVC涂層帆布厚度為0.33m,導熱系是一個(gè)地質(zhì)災害頻發(fā)的國家,地震洪水等都能摧毀數為00814W/(m·K),由于圍護結構的熱物性特我們的家園,救災帳篷能夠為災民快速提供棲身之點(diǎn),導致其夏季室內悶熱,冬季寒冷,影響居住者舒適所,為災后重建家園贏(yíng)得時(shí)間。部隊承擔著(zhù)野外駐性,雖然帳篷注定是一種不舒適建筑,但可以從帳篷訓、搶險救災、處理突發(fā)事件,軍事演習等職責帳篷得熱和圍護結構傳熱性能進(jìn)行分析,提出改善措施能提供快速、便捷的住所。帳篷作為臨時(shí)性建筑的一減少帳篷得熱,可以一定程度改善室內環(huán)境,提高室種,它的特點(diǎn)是具有實(shí)體空間化結構的構筑物,可適內熱舒適性3。應不同的要求,作出場(chǎng)地變化,整體或部分的移動(dòng),構1.2熱環(huán)境分析建調整,而又能簡(jiǎn)易的組裝起來(lái)。有學(xué)者研究得出,夏季高溫天氣下,帳篷圍護結信息化和自動(dòng)化程度提高,人們在室內的時(shí)間約構表面溫度可達60℃左右,帳篷內空氣溫度最高可達占生活總時(shí)間的80%左右這使人們對常規建筑室內到40℃,均高于室外空氣溫度,使得帳篷內熱環(huán)境惡熱環(huán)境研究較多帳篷、活動(dòng)板房、展臺、集裝箱等臨劣,過(guò)高的溫度會(huì )使居住者中暑,甚至休克。帳篷時(shí)性建筑日常生活應用不多,所以室內熱環(huán)境環(huán)境研圍護結構與室外環(huán)境接觸,也與室內環(huán)境接觸,圍護究較少口。臨時(shí)性建筑也是建筑的一種,和常規建筑結構是隔熱體,也是一個(gè)熱源體。夏季帳篷圍護結構不同在于圍護結構簡(jiǎn)單,圍護結構材料熱阻、熱惰性在太陽(yáng)輻射和室外溫度綜合作用下,通過(guò)輻射和對流小,抵抗室外環(huán)境變化的能力小,使得室內環(huán)境易受換熱方式加熱帳篷外表面溫度,由于圍護結構材料熱室外環(huán)境影響,造成室內熱環(huán)境差2。阻、熱惰性小,帳篷外表面溫度通過(guò)導熱迅速升高內1帳篷內熱環(huán)境分析表面溫度,帳篷內表面溫度在通過(guò)輻射換熱與人體進(jìn)1.1結構分析行熱量交換。冬季白天受太陽(yáng)輻射室內溫度高于室口D·口0·口。。000●。0口a·0?！?0●0◆D·0D●。非0●00●DG0●Dc0●口D口O·口口口口D中口口0●口口·0參考文獻[6]胡欽華,丁秀娟,李奎山.關(guān)于熱感覺(jué)和熱舒適與熱適應性的討論[J].山西建筑,2007,33(29)[1]狄育慧,王善聰,動(dòng)態(tài)條件下不同氣流組織形式對人體熱舒7]茅艷.人體熱舒適氣候適應性研究[D].西安:西安建筑科技適的影響[冂].暖通空調,2014,44(8).大學(xué),2006:95-102[2]狄育慧,王善聰.利用 airpak模擬室內氣流組織的誤差分析8] Nicol J F. Adaptive thermal comfort standards in the hot- humid[].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,45(1)pics [J]. Energy and Buildings, 2004, 36(7): 628-637.[3]王善聰狄育慧.比較不同熱舒適指標對辦公建筑室內熱舒9] Auliciems A, de dear r.Air- conditioning in Australia- human適的評價(jià)分析[J].制冷與空調,2012,26(6)nermal factors [ J]. Archit Sci Rev 1986; 29: 67-75[4]國家質(zhì)量技術(shù)監督局GB/T0785-2012,民用建筑室內熱濕環(huán)境評價(jià)標準[S]中國煤化工[5 Yao R, Li B, Liu J. A theoretical adaptive model of thermal com-叫YH[收稿CNMHGforte Adaptive Predicted Mean Vote( aPMV)[J]. Build Environ-[作者簡(jiǎn)介]丁勇花(1989-),女,河南新鄉人,碩士研究生,ment2009,44:2089-96.研究方向:建筑節能技術(shù)。