热舒适模型与热适应模型的对比分析

丁勇花等:热舒适模型与热适应模型的对比分析DoI:10.13905/j.cnki.dwjz.2015.04.054热舒适模型与热适应模型的对比分析丁勇花,狄育慧,王智鹏(西安工程大学,西安710048)【摘要】PMV模型是目前应用最广的室内热舒适评价模型,但在实际应用中出现了比较大的误差,本文对比分析了各个边界条件对PMⅤ模型和aPMⅤ模型的影响,得出了用aPMV模型要比用PMⅤ模型所得的不满意率比要低,即在人们可接受的范围内,用aPMⅤ模型评价热舒适可以避免不必要的热量和冷量损失,降低能源消耗和运行成本,从而确保人们的健康和工作效率,这对提高室内热舒适和建筑节能具有一定的意义。【关键词】热舒适;PMV模型;热适应模型;对比【中图分类号】TU1.48【文献标识码】B【文章编号】1001-6864(2015)04-0149-0420世纪90年代之前,研究人员普遍接受和运用1970年, Fanger教授提出的PMⅤ模型是基于热平Fanger教授的PMv-PPD模型对人体热舒适进行预测衡方法建立起来的,是一种静态的或者恒定的模型,与评价,但是后来越来越多的现场测试和调研发现:是对人体热感觉的预测,代表了同一环境下绝大多数在稳态环境条件下,PMV模型可以对人体热舒适进行人的热感觉,但是人与人之间存在生理差别,因此很好的预测;在自然通风或者室外环境下,PMV模型PMV指标并不一定能够代表所有个人的感觉。所以,预测的热舒适值与实际的热感觉值有很大的偏差,且 Fanger教授又提出了预测不满意百分比PPD指标来PMⅤ预测的热舒适值一般要比实测的人体热感觉值表示人群对热环境不满意的百分数。要偏大一些。所以研究一种适用于自然通风环境下1.2热适应模型的热舒适评价模型就显得尤为重要,这样可以对人体热适应是指机体对于长期热环境刺激产生的耐热感觉进行定量的分析,更好的指导人们进行生活活热性提高的生理性适应过程。适应性热舒适是以热动。就社会而言,过高或者过低的室内温度都会引起舒适的实测研究为基础的,人们普遍认为人体热舒适居住者不舒适,影响居住者的生活和工作,所以用最的适应性是造成实测研究与实验室研究差异最主要少的能源消耗来满足人们对环境的要求,一直都是我的原因。在实验室研究中,人是环境的被动接受者。们暖通工作者所追求的目标,其他的热舒适评价模型而在热适应性研究中,强调的是人的社会属性,人能就是在这种背景下研究和建立起来的。够主动创造自己喜欢的热环境,从这个意义上说对环1描述人体热舒适的模型境的满意就是对环境的适应。热适应理论认为,人们1.1PMV模型总是有意识或无意识地不断调整自己的行为以适应根据 Fanger教授多年研究成果而制定的热舒适热环境,从而使人们热舒适感觉不能严格按照热平衡评价指标PMVⅤ是目前应用最广的热舒适指标,已于方程来执行。对环境的适应会使人逐渐对所处的环1984年被国际标准化组织公布的IO7730的标准所境感到满意,这样导致的结果是,生活在热带气候下应用。 Fanger'sPMⅤ模型是一种热平衡模型,该模型的人们对室内的期望温度要比生活在寒冷气候下的将人们视作为热刺激的被动接受者,假定周围环境对人们的期望温度要高相反则会低。自此,越来越多的人体的影响,仅是通过人体和环境之间物理的热量和国内外学者研究得到了不同地区的热适应性模型。质量交换。而一个真正的社会人通过体温调节方式些研究学者研究表明,人们对自然通风条件下热环来适应周围环境中的变化情况,该模型仅适用于稳境的忍耐力要比用静态的试验得到的要大,这样就扩态,均匀的热环境,它并没有考虑到其身体部位上有大了人们可接受的舒适温度范围,这也就意味着热适衣物层。 Humphrey和Ncol的一些研究表明:用PMV应模型对建筑物的节能有着巨大的潜能模型预测平均投票只有在严格限制的条件下才有效,Humphreys, Auliciems, de dear等人在热适应性研PMV过高的评估了人们在较热环境下的热感觉和在究中做了大中国煤化工舒适实测调查较冷环境的冷感觉,这样就会增加空调的运行费用,的结果进行ˉCNMHG根据室外空气并且进一步增加环境的负担。温度来预测室内热舒适温度,从而创造出最佳室内热[基金项目]陕西省科技攻关项目(2013K11-31);西安市城乡建设资助项目(SJW201324低温建筑技术2015年第4期(总第202期)环境的适应性方法,得出了自然通风建筑中室内的舒价时的广,这样就为建筑节能提供了可靠的理论基础。适温度T。与室外月平均温度T的关系式:T=aT表2不同温度下PPD值计算这种适应性方法是用单一的温度变量来作为热温度/202224262830舒适评价指标,而不是一个包括了服装热阻、活动强PMv模型92.2461.393.305.5213.1646.41度、空气流速、操作温度、相对湿度等参数的综合指aPMV模型47.223.61162850412.5630.02标,系数a和b将相关的环境因素和人体因素都包括在内了,这样更便于在工程实践中应用。例如 Aulici-2.2相对湿度对PPD指标的影响ems研究得出适合于所有建筑的室内舒适温度与室外不同相对湿度下的预测不满意百分比PPD值计月平均温度的函数关系式算如下,其变化如图2所示。T=0.317+17.61.3适应性预测平均投票不同温度下PT值计算YaoR,LiB等人将热平衡和适应性理论相结合,温度/%1020304050607080提出了一种理论性的热舒适适应性模型:适应性预测MV模型10.538.7.356.275.525.105.015.24平均投票aPMV,这个模型将人们的心理和行为上的aMV模型8.%67.286.425.745.045.025.005.03适应性都考虑进去了,用适应性系数A来修正用Fanger教授的PMV方法产生偏差,aPMV的计算公式为:100aPMV=,PMVAPMV(2)经过研究发现,在aPMV模型中,自适应性系数A与当地环境、人的适应性等因素有关,在我国的《民用尔据长热湿环境评价标准》根据我国的研究成果,给出了不同气候区不同类型建筑适应性系数A的取值,见表1202224262830表1自适应系数操作温度/℃建筑气候区居住建筑、商店建筑、PMV模型一aPMv模型教育建筑旅馆建筑及办公室图1操作温度对PPD指标的影响严寒、寒冷地区PMV≥00.21PMV 00.2912夏热冬冷PMV≥0210夏热冬暖、温和地区PMV<00.490.28求尔长82基于两种模型的PPD指标为了对比不同因素对PMV模型与aPMV模型的影响,需要固定相应的边界条件,现将边界条件定为102030405060708090100如下:寒冷地区某一学校的教学楼,其室内空气温度相对湿度为26℃,相对湿度为50%,空气流速为0.2m/s,人静坐时的新陈代谢率为582W/m2,服装热阻为0.57cloPMV模型一aPMV模型在这样的一个情况下,用 Fanger教授的方法计算时图2相对湿度对PPD指标的影响PM值0.186,PPD计算值为5.52%;而用aPMⅤ模型时,PMV计算值为0.179,对应的PPD为504%。由图2可知,无论通过哪种指标计算,相对湿度对2.1操作温度对PPD指标的影响PPD指标的影响都不是很大,但是相对湿度每变化不同操作温度下的预测不满意百分比PD值计10%,PMV模刑相对于PMV權刑其PPD指标的变算如下,其变化如图1所示。化率相对小中国煤化工由图1可知,利用aPMV模型计算要比利用PMV2.3空气CNMHG模型计算的PPD值要小,即用aPMⅤ模型来评价室内不同空气流速下的预测不满意百分比PPD值计人们可接受的热舒适温度范围要比用PMⅤ模型来评算如下,其变化如图3所示。丁勇花等:热舒适模型与热适应模型的对比分析由图3可知,PPD指标值随风速变化还是很大的,会有逐渐增大的趋势。并且随着风速的增大,利用aPMV模型计算得到的2.5服装热阻对PPD指标的影响PPD值与用PMV模型计算得到的PPD值之间的差距不同服装热阻下的预测不满意百分比PPD计算有增大的趋势。如下,其值变化如图5所示。表6不同服装热阻下PPD计算服装热阻/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空气流速/m·sPMv模型一aPMV模型图3空气流速对PPD指标的影响求尔长4不同空气流速下PPD值计算0002040608空气流速00.10.20.30.40.50.60.70.8服装热阻/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图5服装热阻对PPD指标的影响24新陈代谢率对PPD指标的影响如图5可知,服装热阻对人体热舒适有着重要的不同新陈代谢率下的预测不满意百分比PPD值影响在利用指标对人体热舒适进行评价时也应将计算如下,其变化如图4所示。躺着46W/m2;静坐人们的穿着适应性考虑进去,所以用aPMV模型计算582W/m2;站着休息70W/m;站着轻度活动93W/的PD值要比用PMV模型计算的值偏小。m2;站着中度活动165W/m2。3结语(1)不同边界条件变化对预测不满意百分比的表5不同新陈代谢率下PPD值计算影响,见表7。新陈代谢/W·m2465827093165表7预测不满意百分比随边界条件变化的平均变化率%PMV模型22.195.526.8319.1335.13边界条件的影响PMⅤ模型aPMⅤ模型aPMⅤ模型5.725.046.6115.5022.88操作温度每变化1℃±12.3相对湿度每变化10%空气流速每变化0.1m/s±1.9丑尔长粥新陈代谢率每变化1w/m2±0.8±0.5服装热阻每变化lclo±5.5±3.2(2)在评价室内环境时,aPMV模型比PMV模0306090120150180型更灵活,同时aPMⅤ涉及到了适应性,居民能够更好新陈代谢率w·m2地适应了温暖的环境,所以当夏季室外温度高时,允PMv模型aPMv模型许有更高的室内热舒适温度存在。(3)aPMV模型比甲PMⅤ模型所得的不满意率图4新陈代谢率对PPD指标的影响比要低,在使中国煤化工在人们可接受由图4可知,在舒适状态下,用aPMV模型计算得的范围内,可CNMH(量损失。这也到的PPD值与用PMⅤ模型计算得到的PPD值之间的意味着既能确保良好的室内环境,同时又能降低低能差值并不是很大,但是在比较极端的情况下,其差值源消耗和运行成本,从而确保人们的健康和工作效率。152低温建筑技术2015年第4期(总第202期)DOI:10.13905/j.cnk.dwjz.2015.04.055帐篷内热环境分析及改善措施赵二庆,狄育慧',赵伟,赵阳,沈亚兰,张亚娟2(1.西安工程大学环境与化学工程学院,西安710048;2.成都基准方中建筑设计有限公司西安分公司,西安710077【摘要】本文对帐篷室内热环境进行分析,针对帐篷夏季室内高温,通过采取涂覆反射、辐射涂料、遮阳利用绿化结合自然通风措施减少帐篷得热、降低室内高温;冬季室内寒冷,通过增加围护结构厚度及气密性、利用太阳能,减少冬季室内散热。【关键词】帐篷;室内热环境;改善措施【中图分类号】TU.3【文献标识码】B【文章编号】1001-6864(2015)04-0152-03帐篷是一种能为人们提供遮风挡雨的设备。它对救灾帐篷传热进行分析,讨论室内热环境,根可以追朔到古代少数民族制作的牛毛毡帐篷,并根据据目前帐篷存在的问题,提出改善措施。12m2救灾帐逐水草而居和草木盈枯的特点做出场地迁移。我国篷面料为单层PVC涂层帆布厚度为0.33m,导热系是一个地质灾害频发的国家,地震洪水等都能摧毁数为00814W/(m·K),由于围护结构的热物性特我们的家园,救灾帐篷能够为灾民快速提供栖身之点,导致其夏季室内闷热,冬季寒冷,影响居住者舒适所,为灾后重建家园赢得时间。部队承担着野外驻性,虽然帐篷注定是一种不舒适建筑,但可以从帐篷训、抢险救灾、处理突发事件,军事演习等职责帐篷得热和围护结构传热性能进行分析,提出改善措施能提供快速、便捷的住所。帐篷作为临时性建筑的一减少帐篷得热,可以一定程度改善室内环境,提高室种,它的特点是具有实体空间化结构的构筑物,可适内热舒适性3。应不同的要求,作出场地变化,整体或部分的移动,构1.2热环境分析建调整,而又能简易的组装起来。有学者研究得出,夏季高温天气下,帐篷围护结信息化和自动化程度提高,人们在室内的时间约构表面温度可达60℃左右,帐篷内空气温度最高可达占生活总时间的80%左右这使人们对常规建筑室内到40℃,均高于室外空气温度,使得帐篷内热环境恶热环境研究较多帐篷、活动板房、展台、集装箱等临劣,过高的温度会使居住者中暑,甚至休克。帐篷时性建筑日常生活应用不多,所以室内热环境环境研围护结构与室外环境接触,也与室内环境接触,围护究较少口。临时性建筑也是建筑的一种,和常规建筑结构是隔热体,也是一个热源体。夏季帐篷围护结构不同在于围护结构简单,围护结构材料热阻、热惰性在太阳辐射和室外温度综合作用下,通过辐射和对流小,抵抗室外环境变化的能力小,使得室内环境易受换热方式加热帐篷外表面温度,由于围护结构材料热室外环境影响,造成室内热环境差2。阻、热惰性小,帐篷外表面温度通过导热迅速升高内1帐篷内热环境分析表面温度,帐篷内表面温度在通过辐射换热与人体进1.1结构分析行热量交换。冬季白天受太阳辐射室内温度高于室口D·口0·口。。000●。0口a·0。·00●0◆D·0D●。非0●00●DG0●Dc0●口D口O·口口口口D中口口0●口口·0参考文献[6]胡钦华,丁秀娟,李奎山.关于热感觉和热舒适与热适应性的讨论[J].山西建筑,2007,33(29)[1]狄育慧,王善聪,动态条件下不同气流组织形式对人体热舒7]茅艳.人体热舒适气候适应性研究[D].西安:西安建筑科技适的影响[冂].暖通空调,2014,44(8).大学,2006:95-102[2]狄育慧,王善聪.利用 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