夏季华东地区室外热舒适经验指标模型建立

伴随国民经济水平的提高,室外的热舒适水平逐渐受到民众的广泛关注。尤其是在经济发达的华东地区,人口密集,夏季的炎热气候严重影响了民众在室外空间的热舒适与体验。已有研究表明,在一些地区,基于当地调研数据建立的经验指标模型能够更好地预测当地民众的室外热舒适状况。因此,文章对华东地区代表性城市金华市展开微气候环境测量与问卷调查,利用统计学方法多元回归对调研数据进行分析,最终建立经验指标模型并验证其适用性。研究结果表明,在回归分析得出的三个模型中,选取拟合度最优的模型为经验指标模型,具体公式为:TSV_(model)=0.228T_(a)-0.211V+0.201T_(g)-13.947(R^(2)=0.715,P<0.001)。所得经验指标模型为夏季华东地区基于室外热舒适的空间优化设计研究提供了评价指标选择的参考。

热感觉对气候温和地区热舒适模型的修正作用研究

为探究气候温和地区高校教室内的热舒适性,且修正预测热感觉和不满意度模型(predicted mean vote-predicted percentage of dissatisfaction,PMV-PPD模型)与实际热感觉投票值存在偏差情况,本文以昆明某高校大学生受试者为试验对象,分别测试室内环境参数、人员评估环境温度(t_(1))以及受试者主观评价等,共获得2229份有效数据。结果表明:在自然通风教室中,超过80%的大学生可以接受当前的热湿环境,PMV与实际平均热感觉投票(mean thermal sensation,MTS)模型相关较弱,PMV模型高估了受试者的实际热感觉,实测人员不满意百分比普遍大于预测不满意百分比。鉴于PMV模型预测准确性较低,综合考虑温度变化、主观反应等影响因素,提出人员评估环境温度(t_(1))作为修正性指标。人员评估环境温度与实际环境温度存在较强相关性,且在不同场景中两者温差值小于1.5℃。将t_(1)与热感觉投票进行回归分析,该参数与热感觉投票高度相关。在PMV计算中使用t_(1)代替空气温度对PMV模型进行修正得到tPMV,修正后的tPMV更接近于MTS模型,对PMV起到显著有效的修正作用。

基于适应性模型的天井民居夏季热舒适度评价

以徽州地区三个村庄(俞源,西递和豸峰)中的八个传统民居为研究对象,在夏季对天井、厅堂和卧室等白天最常使用空间进行持续一周的温度和湿度实测;并将数据导入至Ecotect中生成焓湿图,采用适应性热舒适模型并结合调查问卷综合评价天井民居的夏季热舒适度。研究发现,根据夏季实测的温湿度数据可以得出民居最常使用空间的温度大多处于热舒适区域的温度范围内。然而由于湿度过大(俞源相对湿度大于70%,西递大于75%,豸峰大于85%),通过对落入焓湿图中热舒适区域内的温湿度数据点的数量占数据点总数的百分比分析(俞源村门廊25%、卧室10%,西递村天井50%、厅堂25%,豸峰村天井15%、厅堂30%),居民对天井民居的夏季热舒适度大多数时间上应该是不满意的。相反的是,调查问卷的结果显示居民对天井民居内的热舒适度是大致满意的,俞源,西递和豸峰三个村子的热舒适度评价得分分别为3.4,4.4和4.0(5分制)。其主要原因就是在自然通风的情况下,人们对高湿环境的适应程度更高;同时居民还会采取各种措施来维持和改善他们的热舒适度。

西安某高校宿舍人体热舒适气候适应性模型研究

对该地区某高校学生宿舍冬季室内外温度、相对湿度和风速进行测试,并对受试者的基本信息、主观热感觉和服装热阻进行问卷调查。利用回归方法得出该地区的热中性温度(18.6℃)及其范围(16.9~22.7℃),并建立该地区热舒适气候适应性模型(热适应模型),初步确立室内热中性温度和室外空气温度的关系。将热中性温度作为室内温度设计的标准,可以提高人体舒适度,并可以适当减少建筑能耗。

考虑热舒适度的居民空调负荷调控潜力差异化评估

居民空调负荷是电力系统重要的灵活性资源,评估其调控潜力有助于负荷高效管理,促进节能减排。然而,受资金成本、数据存储和隐私保护等因素制约,居民空调状态及参数难以直接测量,差异化评估不同居民空调负荷的调控潜力存在困难。此外,居民使用空调是为了满足自身的热舒适度要求。若评估空调负荷调控潜力时忽视热舒适度限制,将导致评估值过高,降低负荷管理策略的有效性。因此,提出一种考虑热舒适度的居民空调负荷调控潜力差异化评估方法。该方法首先建立居民热舒适度及空调热动力学模型,提取影响居民热舒适度和空调负荷的关键参数;然后,利用隐马尔可夫模型和维特比算法辨识空调状态及参数;在此基础上,计算不同居民热舒适度可接受范围内的空调负荷调控潜力。基于真实居民负荷数据的算例分析表明,所提方法能够准确辨识居民空调状态并有效评估满足居民热舒适度要求的空调负荷调控潜力。

北京地区冬季室内人体热舒适性及热适应性调查

测试了室内环境参数,同时调查了受试者的热感觉。结果显示,室外温度对人的热适应性有显著影响。在冬季,寒冷的气候条件使人们形成对偏冷环境的适应性,此时如果室内温度过高,人们对低温的适应性将被破坏,反而感觉不舒适。

夏季自然通风住宅老年人适应性热舒适评价研究

为探究自然通风住宅中老年人适应性热舒适的特殊性，在重庆市对6家养老机构和14个居民小区进行了现场研究。结果显示，在夏季热环境中，老年人的热感觉投票值偏低，不满意率也较低，可接受上限温度值偏高。采用预计适应性平均热感觉指数APMV模型预测老年人的热舒适投票值，得到老年人的自适应系数λ=0．55。建议老年公寓采用Ⅰ级指标（0〈APMV〈0．5）进行热舒适评价，得到对应的老年人可接受温度范围为22．70-27．78℃。

夏热冬冷地区人体热舒适气候适应模型研究

对夏热冬冷地区居住建筑冬、夏季室内空气温度、相对湿度、风速等参数进行大样本测试和统计,以问卷方式调查了居民的基本情况,以ASHRAE的7级热感觉标度对居民的热感觉主观反应进行了调查统计。运用统计学分析方法对结果进行了回归分析,得出了该地区冬、夏季的热中性温度与期望温度。建立了夏热冬冷地区热舒适气候的适应性模型,确立了室内舒适温度与室外空气温度之间的相互适应关系。将适应性舒适温度作为室内热环境设计指标,在改善室内热舒适度的同时,可显著地降低建筑设备能耗。

夏热冬冷地区夏季住宅室内适应性热舒适调查研究

通过对夏热冬冷地区居住建筑冬、夏季室内空气温度、相对湿度、风速等热物理参数的大样本测试和统计，以问卷方式调查了居民的基本情况，如个人基本情况、住宅概况、设备使用情况、主动调节热环境的适宜性措施等。以ASHRAE的7级热感觉标度对居民的热感觉主观反应进行了调查统计。运用统计学分析方法对测试与调查结果进行了统计回归分析，得到夏热冬冷地区居民夏季的热中性温度为27．3℃，热期望温度为26．7℃，夏季80％可接受的舒适温度范围为24．2℃-29．8℃。据此热中性温度进行建筑室内热环境设计，可节约夏季空调能耗约6．5％-9．1％。

机器学习建立的个体热舒适模型及其在服装领域的应用展望

为实现单独个体热舒适及需求的实时预测,推动智能服装对衣下微气候进行高效调控,在介绍机器学习算法建立的个体热舒适模型框架的基础上,从样本来源与样本量、输出特征与输出标签、机器学习算法、评估指标4个角度,回顾了模型搭建过程中影响其预测能力的因素,指出该类模型优于传统热舒适模型,且具有用户个性化、输入参数多维化、预测动态化的特点。最后,提出可在个体热舒适模型的基础上配置可穿戴硬件及软件系统,以研发智能调温服装。未来的研究应根据应用环境选择样本数据、提取不同性质的参数构建模型、制定模型性能评估的规范、探索模型在智能调温服装领域的应用。

西安地区开放式办公建筑夏季人体热舒适调查研究

以西安地区6栋典型开放式办公建筑为研究对象,通过热环境参数测试和主观问卷调查相结合的方式进行了现场调研,分析了实际办公建筑中人员的热舒适需求,并将调研结果与现有标准及其他气候区现场研究进行了对比。结果显示,西安地区夏季办公建筑受访者的中性温度为25.4℃,偏好温度比中性温度低0.2℃,80%可接受温度上限为28.2℃。

寒冷地区春季地铁车厢出行者适应性热舒适研究

对寒冷地区代表城市西安地铁4号线车厢开展了春季热舒适现场调查研究,探讨了出行者对地铁车厢热环境的主观感受和适应特性。遴选了出行者,测试了环境参数,包括空气温度、黑球温度、相对湿度及风速,进行了主观问卷调查。结果显示:西安地铁车厢的热中性温度为18.9℃,适中的相对湿度和风速分别为67%和0.66 m/s;出行者期望的温度、相对湿度及风速分别为20.1℃、68.9%和0.72 m/s;春季出行者期望地铁车厢温度降低,相对湿度和风速增大;对比春季西安自然通风建筑,发现二者的温度敏感度接近;对比春季长春地铁车厢,发现人群的温度敏感度和热中性温度有差异,这可能与地域室外气候有关;西安地铁车厢内的中性温度低于西安自然通风建筑中的中性温度,表明人们对短期热暴露场所的温度容忍度较高。

蒸发冷却空调的热舒适评价方法综述及展望

在绿色节能的新形势下,蒸发冷却空调相比于传统空调更具有节能减排的优势。目前关于蒸发冷却空调的研究仍集中于系统性能和能效上,而忽略了其所营造的室内环境的热舒适情况。准确预测蒸发冷却空调的热舒适对其发展同样起着不可忽视的作用。文章介绍了国内外蒸发冷却空调的热舒适研究现状并综述了其采用的热舒适评价方法,分析了蒸发冷却空调采用适应性热舒适评价的可能性和必要性。针对蒸发冷却空调所营造的室内热环境特点,提出了蒸发冷却系统的适应性热舒适模型框架。

基于人体热量平衡模型的天津地区中暑气象风险预报技术研究

基于2016—2020年天津市中暑门诊和住院就诊数据,利用广义相加模型和分布滞后非线性模型对气象要素与中暑就诊率的关系进行了分析,引入人体热量平衡模型和热舒适评价指标(PMV),建立了本地化中暑气象风险预警指标。结果表明:天津地区中暑门诊人数和住院人数集中在每年6月下旬到8月上旬,5年中84%的中暑高发事件集中在6次连续过程中,其发生与当日和前一日气象条件相关性最高,当最高气温大于35℃时,中暑人数明显增多。男性比女性更易中暑,老人就诊率显著高于一般人群。中暑就诊率与平均气温、最高气温、相对湿度、太阳辐射强度呈正相关,与平均气温相关性最强,与风速呈负相关。引入人体热量平衡模型,显示PMV与中暑就诊率的相关性高于任何单一气象要素,PMV在评价中暑气象风险方面具备明显优势。并且,以PMV为关键指标形成预报方程。

基于暖体假人的套装局部热阻及预测模型研究

对多名成年男女全年各季节着装行为进行了现场调研,得到了我国成年男女全年各季节典型着装搭配情况。在实验室条件下利用暖体假人模型进行了各季节典型着装搭配下的套装热阻测试,得到了34组成套服装的整体与局部热阻值,建立了全年各季节典型套装的局部服装热阻数据库。在此基础上分析了套装局部与整体热阻值的关系,获得了基于套装整体热阻值的局部热阻预测模型。

上海地区适应性热舒适研究

为研究上海地区人体热感觉和适应性热舒适现状,通过环境参数测量和问卷调查结合的方式来分析和探讨室内外气候条件、服装热阻、热感觉等关系。本文主要涉及自然通风建筑内人体热感觉和热中性温度随季节变化的关系。结果表明:在适应性热舒适研究中,人体中性温度与室外环境温度具有较强的相关性,得到的上海地区适应性热舒适模型可为适合我国自身特点的热舒适研究提供依据。

热生理模型在防护服热舒适性评价中的应用

针对防护服热舒适性评价过程中,物理试验法耗时长、测量困难等缺陷,以Stolwijk多节点模型的发展为出发点,总结防护服与热生理模型的耦合机制,分析了典型模型中基于人体几何特征分区分层的被动系统、包含四大控制方程的主动系统,综述了模型在不同领域下预测防护服热舒适性的研究进展,指出了现有研究存在的不足及发展趋势。未来模型可从非均匀极端环境、个性化人体和多因素影响下服装分区段模拟3个方面发展,以优化对防护服热舒适性的评价。

基于热舒适的建筑外墙隔热设计参数研究

给出了夏热冬冷地区和寒冷地区4个典型城市的热适应模型与热可接受温度区间。对4个城市的常见围护结构进行了调研,基于夏季典型设计日室外空气温度动态变化,得到了不同围护结构内表面温度的逐时变化值。基于热适应模型,确定了不同气候区典型城市常见围护结构人可接受的最高内表面温度,并与现行相关规范进行了对比分析。结果显示,上海市和西安市规范所规定的自然通风环境下围护结构内表面最高温度无法满足人员热舒适要求,规范规定限值应进行适当下调。

后疫情下公交、地铁和高铁中佩戴口罩对乘员热舒适影响的评估

在后疫情时代,佩戴口罩成为人们进出公共场所的重要防疫措施,特别是在乘坐大流量、高密度的城内与城际公共交通时。面部与口罩之间高湿且相对密闭的微环境对乘员热舒适会产生重要影响。本文根据佩戴口罩时热舒适指标的变化对PMV-PPD模型进行了校正,并将校正后的模型应用于公共交通的热舒适评估。结果表明:在公交车和地铁内佩戴医用口罩时,对热舒适的影响分别表现为降低和提升,预测不满意百分数平均差值分别为6%、-7%;高铁内热舒适表现为微小提升,平均差值为-0.5%;公交车、地铁和高铁内乘员的热舒适区占比分别为62.5%、27.1%、92.5%,表明高铁对热舒适环境的控制效果最佳。

基于稳态热湿传递模型的单层织物孔隙率最优决定反问题

在稳态热湿传递模型的基础上,提出了一个单层织物的孔隙率最优决定反问题,通过优化织物的孔隙率参数以提高服装的热湿舒适性。使用蝙蝠算法求解单层织物的稳态热湿传递模型,得到温度和水汽浓度的分布;在此基础上,以高温天气下单层织物的散热性和透湿性最佳为目标,提出了单层织物孔隙率最优决定反问题;使用热阻和湿阻衡量织物的散热性和透湿性,将该反问题描述为一个热阻和湿阻最小优化问题,对热阻和湿阻设置不同的权重,将其转化为单目标优化问题,并使用蝙蝠算法求解。使用棉、羊毛、涤纶等3种常见的织物进行数值实验,结果表明:该反问题存在最优解,求解该反问题可得到使单层织物散热透湿性能达到最佳的孔隙率最优值;蝙蝠算法求解热湿传递模型正问题和反问题的效率高于常用的粒子群优化算法。该研究拓展了通过优化织物参数提高服装热湿舒适性的研究内容,可为高温天气下服装热湿舒适性优化设计提供一定的理论支持。