高温环境下人体热反应模型的建立及验证

为简便合理地评估高温环境作业人员热应激水平,首先基于二节点模型的人体结构分层原理,修正原模型的体温调定值及代谢产热量、对流换热系数和服装热湿阻,并建立高温环境人体热反应模型;然后依据文献中8个不同工况下(常温环境、暖环境和高温环境,不同着装,不同劳动强度)的试验数据,比较核心温度、皮肤温度模拟结果与试验测量值,验证模型的预测精度。结果表明:修正后的模型适用于常温环境,核心温度和皮肤温度模拟值的均方根偏差小于试验值标准差,特别是在高温环境下的模拟值与试验值吻合较好,核心温度模拟值与试验值最大偏差不超过0.3℃,皮肤温度最大偏差不超过0.6℃;4个高温工况中,改进后的模型整体预测精度提升率最低为15%,尤其是中国人体数据的2个高温工况(空气温度35℃、相对湿度40%和空气温度38℃、相对湿度25%),改进后模型核心温度预测精度提升显著。

湿热地区室外非稳态环境中人体热反应实验研究

在全球变暖及快速城镇化影响下,湿热地区城市热环境形式严峻,引发高能耗、热疾病等一系列问题,行人在行进过程中的热安全风险跟动态变化的周边热环境及人体生理量反应有密切的关系。基于南方湿热地区,对室外动态环境中温湿度、风速、太阳辐射等环境参数的变化,人体所处的环境改变、人体活动状态的改变对人体生理量的影响进行了实验研究,得到了非稳态环境下各环境参数、人体所处的环境改变、人体活动状态的改变对人体生理量的影响规律。

基于高温煤矿环境的人体热反应模型研究

根据高温煤矿环境下作业人员的人体生理反应,综合考虑人体与环境之间的热量交换,建立适用于高温煤矿环境的人体热反应模型,预测人体生理参数变化。利用Matlab软件对所建立的模型进行数值仿真,并进行相关实验对模型预测的准确性进行验证,根据仿真结果及实验数据的对比分析,模型可准确的预测人体在高温煤矿环境中的热反应过程,有效的预测高温工况下作业人员的生理参数信息变化,快速分析高温环境对人体的影响,为矿井热害防护提供理论基础和支持。

农村地区座椅辅助供暖方式下人体热反应的变化规律

针对北方农村地区“煤改电”供暖方式带来运行费较高的问题,以及农居环境室温偏低的问题提出一种座椅辅助供暖方式.分析局部供暖方式下人体热反应的变化规律,研究人体整体热感觉、整体热舒适,以及整体热可接受度在座椅加热前后的变化和相互关系.研究结果表明:座椅加热可以有效改善人体热反应,环境温度偏离热中性环境越多,改善程度越明显;3个热反应指标在加热前密切相关,加热后因热感觉分布不均匀出现分离;以整体热舒适作为评价指标,对整体热感觉与热感觉不均匀度做线性回归分析,拟合度较高(R^(2)=0.896);而引入平均皮肤温度与整体热感觉做拟合分析,拟合度较好(R^(2)=0.916).由此得到结合主观热反应与客观生理指标的综合预测评价模型,经验证预测效果较好(R^(2)=0.903).

北疆地区室内热环境实测及人体热反应研究

为探究北疆地区自然通风状况下的室内热环境及人体热反应,选取一单人宿舍进行约6个月的实测,结果表明,室内温度波动较大,最高与最低温差近17℃,最高温度达35.4℃。以ASHRAE 55—2017为标准,对室内热环境进行评价,室内相对湿度始终满足标准要求,室内温度是唯一的影响因素,4、5、9及10月满足热舒适的要求,但要注意保暖,6、7和8月室内温度过高,即使完全打开门窗形成对流,对室内热环境的改变也是微弱的,需采取其他降温措施。线性回归结果显示,室内环境对人体皮肤温度的影响随室内环境温度的升高而减小。

动态条件下人体对个体送风的热反应研究

实验研究了动态条件下不同背景温度、送风温差和送风速度时的人体热反应,并与稳态条件下的结果进行了比较;给出了动态条件下整体热感觉的预测公式。研究结果表明,动态送风可以显著降低使用者的整体热感觉,提高使用者对个体送风的评价和感知空气质量;但TSV与TCV不一致,发生了偏离。

基于高温人体热反应模型的生理参数预测

为有效评估人员在高温环境的安全性,建立人体热反应模型模拟高温环境人体皮肤温度、核心温度等生理参数。计算人体-服装-环境之间的热交换,并考虑高温对人体代谢产热、血流量、换热系数的影响,建立适用于高温环境的人体热反应模型。通过人体实验测量值及Fiala模型模拟值验证所建模型的有效性,验证结果表明高温人体热反应模型和实验结果吻合得很好。在48℃环境中所建立模型模拟平均皮肤温度值与实验测量值最大差值小于0.3℃,而Fiala模型与测量值最大差值接近1℃。所建立的模型可用于高温环境人体皮肤温度和核心温度等生理参数预测,为公共安全领域的应急救援、人员安全性评估、防护服研发等提供参考。

湿热地区夏季户外遮阳对人体生理温度与热舒适的影响

在全球气候变暖的背景下,湿热地区城市热环境面临着严峻的挑战,户外遮阳是改善城市热环境的有效措施,为探析夏季户外遮阳空间下人体生理量的变化与热舒适特点,选取无遮阳、植物与高架桥遮阳三类空间为研究对象,在夏季对其热环境参数与人体生理温度进行监测,并对人体热感觉和热舒适展开同步问卷调研。结果表明:从室内转向室外,人体生理温度变化主要分为两个阶段,第一阶段呈现不同程度的增大,无遮阳环境各生理温度增长速率均明显高于遮阳环境;第二阶段人体逐渐适应室外环境达相对稳态后,生理温度在一定范围内波动,期间无遮阳环境平均皮肤温度均值为34.42℃,分别高出植物与高架桥遮阳环境1.31℃与1.49℃;热舒适投票均值为1.24,分别高出植物与高架桥遮阳环境1.09和0.91个单位。此外,无遮阳环境下人体主观投票随停留时长变化明显,1 h内TSV与TCV均增大了约0.5个单位,而有遮阳环境的投票值则表现相对稳定。研究结果可为完善热适应模型、改良室外热舒适实验及理解城市微气候舒适感受机理提供数据支持与参考。

冬季外墙内表面温度对人体热舒适的影响研究

对西安某高校集中供暖建筑进行了现场调研,聚焦冬季外墙内表面温度低所引起的室内不均匀辐射热环境,调研内容主要包括热感觉、热舒适、热可接受度等主观问卷,以及室内空气温度、相对湿度、黑球温度、风速、不对称辐射温度和壁面温度等物理环境参数的测试。研究结果表明,西安地区冬季人体的中性温度为17.3℃。全身热舒适投票与壁面温差(空气温度-外墙内表面温度)、人与外墙的距离均有较好的线性关系,即人体舒适性随壁面温差的增加而降低、随身体与外墙距离的减小而降低。满足90%可接受百分比的不对称辐射温度上限Δt;为2.52℃,壁面温差Δt为2.36℃。偏凉环境下,不对称辐射温度和壁面温差的增加,会带来更多的热不适感。从整体舒适性的角度考虑,《民用建筑热工设计规范》规定的冬季外墙内表面温度与室内空气温度的差值不低于3℃,能够满足90%可接受百分比人体热舒适的要求。

基于CFD仿真的地暖能耗模拟与方案优化

地暖已逐渐成为装修工作中必要的一项,但南方地区居民对于地暖的经济性仍持怀疑态度,为此通过市场调研对空调与地暖的经济性进行对比,验证了在南方地区铺设地暖的经济可行性。为规范南方地区的地暖铺设装修工程,探索一种兼具经济性与舒适性的地暖铺设方案尤为重要。为此结合CFD仿真技术,通过有限元模型构建及修正、FloEFD软件模拟对某一种选定户型进行了地暖能耗分析,在保证经济性与舒适性的基础上,从地暖铺设方式及铺设间距的角度出发,探索出了基于该户型的较优的地暖铺设方案。

某空调办公室夏季热舒适性分析

本文运用Airpak模拟软件对某办公室热环境进行模拟分析,得出室内空气年龄、温度的分布规律以及人体热反应(PMV)等评价指标,通过模拟结果的分析,为办公室的合理布置提供一定的建议。

我国现行救生舱内环境温湿度设计标准合理性探讨

救生舱内环境温湿度控制标准是救生舱设计、运行的关键参数之一,其高低不仅关系到人体在舱内的安全生存时间,同时会影响到救生舱的制造和运行成本.为探讨我国现行救生舱温湿度标准的合理性,建立了人体在救生舱内生存的热反应模型,并利用人工环境舱实测数据对模型进行了验证.利用该数学模型,分析了我国现行的2种救生舱温湿度标准的合理性,分析结果表明,这2种温湿度标准都不太合理,需要进一步提出合理的温湿度标准.研究还发现,体感温度不太适合于作为救生舱内热湿环境评价标准,不宜作为救生舱内温湿度标准的定量指标.