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。

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。

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℃。

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。

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。

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。

基于三维传热模型的婴儿抱被热舒适性分析

为开发保障婴儿睡眠热舒适的抱被,并指导消费者科学使用婴儿抱被,构建了“婴儿-抱被-卧室”系统三维传热模型,阐明了抱被面料厚度及卧室环境温度对婴儿热生理反应的作用规律。模型计算结果显示,受抱被开口位置的影响,婴儿胸部皮肤温度低于其他被包裹部位,婴儿平均皮肤温度随抱被面料厚度的变化规律为0.35℃/1 mm,随环境温度的变化规律为1.03℃/1℃。由于抱被开口及被下微空间尺寸较大,卧室环境温度对婴儿皮肤温度的影响效果高于抱被面料厚度,且当被下微空间尺寸大于12 mm时,微空间内开始出现对流。厚度为0.56~5.60 mm的抱被可至少满足婴儿在20.8~24.6℃卧室环境内的睡眠热舒适需求。研究结果为婴儿抱被的开发提供了理论指导及数据支撑。

低纬高原温和地区热舒适修正性模型构建研究

我国低纬高原温和地区因兼有低纬和高原的气候条件,全年气候温和,在营造高质量的室内环境方面有得天独厚的优势。然而现阶段常用的热舒适评价模型因未考虑高原低气压下对流换热系数和人员代谢率的影响,未涉及人员生理和心理的差异性,忽略人员对环境主动适应,与真实的热舒适性存在差异。本研究以我国低纬高原温和地区代表性城市昆明的环境客观参数和人员主观评价为基础,在709份实验数据的基础上建立了低气压、人员自适应和主动适应修正后的热舒适评价和预测模型。新模型创新性地引入来昆时间长短,较好地完成了对我国低纬高原温和地区人员热舒适的预测。该研究可为我国低纬高原温和地区的热舒适研究提供理论依据和工程实践支撑。

基于热舒适性的乘员舱气流组织设计

为研究乘员舱内不同气流组织下的人体热舒适性,找出进气参数对人体热舒适性影响的规律,将Fluent计算得到的9种进气方案的流场结果作为环境参数导入TAITherm中进行热舒适性分析。同时引入面部平均空气龄和能量利用率两项指标对乘员舱气流组织进行更全面的评价。结果表明进气总量对3位乘员热舒适性和平均面部空气龄影响程度最大,1号口进气温度对能量利用率的影响程度最大。综合考虑3位乘员的热舒适性、面部平均空气龄和能量利用率3项评价指标,发现当进气总量为1800 kg/h,1、2号口进气温度都为22℃,1、2号口进气量比值为6∶4时3项指标均表现良好,为最优的进气参数组合。

基于用户差异化热舒适度的空调负荷聚合调度策略

空调负荷作为需求侧重要资源,可灵活参与电力系统,促进新能源消纳。在空调负荷调度过程中,不同用户的热舒适要求和调度潜力存在差异。如何满足用户差异化热舒适度,且挖掘其调度潜力是要考虑的难题。针对上述问题,文中首先引进热舒适度模型以综合量化用户的热舒适体验;其次,根据热舒适度模型中的人体参数,采用K-means聚类方法划分出不同热忍受能力特征的用户群体。在此基础上,提出基于用户差异化热舒适度的空调直接负荷控制策略,并对其进行仿真验证。算例分析表明,相较于传统策略,文中所提策略在完成消纳任务的基础上挖掘了每类用户群体的调度潜力,并保障了其热舒适性。

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。

基于人体热调节模型的民机座舱热舒适性分析

民机座舱热舒适性研究对我国研制的大型飞机市场竞争力具有重要意义.在舒适性研究中人体热模型的合理性是影响舒适性分析与评价的关键.在开展的有限空间人员热特性实验测试基础上,建立了一种具有热调节行为的人体热模型,将人体复杂传热过程抽象为高温核心区、血液灌注区和等效组织区三者间热传递,很好地克服了常规定壁温或定热流密度人体模型的局限性,计算结果与实验结果吻合较好.将该模型结合文中提出的无迭代PMV(Predicted Mean Vote)热舒适性方程,在保证计算速度的前提下,可实现高人员密度的民机座舱舒适性分析.仿真结果表明:该方法既能够满足复杂空间的计算速度要求,又能较准确地体现人体生理热调节过程,仿真结果可靠性高.

深埋防护工程区划及热舒适模型

为了更好地指导深埋防护的热工设计,通过对影响防护工程热工和热舒适特性相关因素的分析,计算了全国151个主要城市的热工分区指标值,建立了寒冷、干燥、潮湿、热湿4个深埋防护工程的热工区划;基于热工分区和热舒适适应性模型理论,提出了适用于防护工程的热舒适模型。基于热舒适模型,减小了设计温度与室外空气温度、地温的差值,有利于降低采暖和制冷能耗。通过对典型城市的应用分析表明,采用热舒适模型,新风能耗节能率为6%,围护结构节能率在寒冷地区为20%,具有较好的节能效果。

自然通风建筑热舒适评价模型

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。