丁勇花等:熱舒適模型與熱適應(yīng)模型的對(duì)比分析DoI:10.13905/j.cnki.dwjz.2015.04.054熱舒適模型與熱適應(yīng)模型的對(duì)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(yīng)用最廣的室內(nèi)熱舒適評(píng)價(jià)模型,但在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了比較大的誤差,本文對(duì)比分析了各個(gè)邊界條件對(duì)PMⅤ模型和aPMⅤ模型的影響,得出了用aPMV模型要比用PMⅤ模型所得的不滿意率比要低,即在人們可接受的范圍內(nèi),用aPMⅤ模型評(píng)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(yùn)行成本,從而確保人們的健康和工作效率,這對(duì)提高室內(nèi)熱舒適和建筑節(jié)能具有一定的意義?！娟P(guān)鍵詞】熱舒適;PMV模型;熱適應(yīng)模型;對(duì)比【中圖分類號(hào)】TU1.48【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1001-6864(2015)04-0149-0420世紀(jì)90年代之前,研究人員普遍接受和運(yùn)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(duì)人體熱舒適進(jìn)行預(yù)測(cè)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(píng)價(jià),但是后來(lái)越來(lái)越多的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和調(diào)研發(fā)現(xiàn):是對(duì)人體熱感覺(jué)的預(yù)測(cè),代表了同一環(huán)境下絕大多數(shù)在穩(wěn)態(tài)環(huán)境條件下,PMV模型可以對(duì)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(yù)測(cè);在自然通風(fēng)或者室外環(huán)境下,PMV模型PMV指標(biāo)并不一定能夠代表所有個(gè)人的感覺(jué)。所以,預(yù)測(cè)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(yù)測(cè)不滿意百分比PPD指標(biāo)來(lái)PMⅤ預(yù)測(cè)的熱舒適值一般要比實(shí)測(cè)的人體熱感覺(jué)值表示人群對(duì)熱環(huán)境不滿意的百分?jǐn)?shù)。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(yīng)模型的熱舒適評(píng)價(jià)模型就顯得尤為重要,這樣可以對(duì)人體熱適應(yīng)是指機(jī)體對(duì)于長(zhǎng)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(dǎo)人們進(jìn)行生活活熱性提高的生理性適應(yīng)過(guò)程。適應(yīng)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(nèi)溫度都會(huì)引起舒適的實(shí)測(cè)研究為基礎(chǔ)的,人們普遍認(rèn)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(yīng)性是造成實(shí)測(cè)研究與實(shí)驗(yàn)室研究差異最主要少的能源消耗來(lái)滿足人們對(duì)環(huán)境的要求,一直都是我的原因。在實(shí)驗(yàn)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(biāo),其他的熱舒適評(píng)價(jià)模型而在熱適應(yīng)性研究中,強(qiáng)調(diào)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(duì)環(huán)1描述人體熱舒適的模型境的滿意就是對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。熱適應(yīng)理論認(rèn)為,人們1.1PMV模型總是有意識(shí)或無(wú)意識(shí)地不斷調(diào)整自己的行為以適應(yīng)根據(jù) 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)不能嚴(yán)格按照熱平衡評(píng)價(jià)指標(biāo)PMVⅤ是目前應(yīng)用最廣的熱舒適指標(biāo),已于方程來(lái)執(zhí)行。對(duì)環(huán)境的適應(yīng)會(huì)使人逐漸對(duì)所處的環(huán)1984年被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織公布的IO7730的標(biāo)準(zhǔn)所境感到滿意,這樣導(dǎo)致的結(jié)果是,生活在熱帶氣候下應(yīng)用。 Fanger'sPMⅤ模型是一種熱平衡模型,該模型的人們對(duì)室內(nèi)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,假定周圍環(huán)境對(duì)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(guó)內(nèi)外學(xué)者研究得到了不同地區(qū)的熱適應(yīng)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(diào)節(jié)方式些研究學(xué)者研究表明,人們對(duì)自然通風(fēng)條件下熱環(huán)來(lái)適應(yīng)周圍環(huán)境中的變化情況,該模型僅適用于穩(wěn)境的忍耐力要比用靜態(tài)的試驗(yàn)得到的要大,這樣就擴(kuò)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,這也就意味著熱適衣物層。 Humphrey和Ncol的一些研究表明:用PMV應(yīng)模型對(duì)建筑物的節(jié)能有著巨大的潛能模型預(yù)測(cè)平均投票只有在嚴(yán)格限制的條件下才有效,Humphreys, Auliciems, de dear等人在熱適應(yīng)性研PMV過(guò)高的評(píng)估了人們?cè)谳^熱環(huán)境下的熱感覺(jué)和在究中做了大中國(guó)煤化工舒適實(shí)測(cè)調(diào)查較冷環(huán)境的冷感覺(jué),這樣就會(huì)增加空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用,的結(jié)果進(jìn)行ˉCNMHG根據(jù)室外空氣并且進(jìn)一步增加環(huán)境的負(fù)擔(dān)。溫度來(lái)預(yù)測(cè)室內(nèi)熱舒適溫度,從而創(chuàng)造出最佳室內(nèi)熱[基金項(xiàng)目]陜西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(2013K11-31);西安市城鄉(xiāng)建設(shè)資助項(xiàng)目(SJW201324低溫建筑技術(shù)2015年第4期(總第202期)環(huán)境的適應(yīng)性方法,得出了自然通風(fēng)建筑中室內(nèi)的舒價(jià)時(shí)的廣,這樣就為建筑節(jié)能提供了可靠的理論基礎(chǔ)。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(jì)算這種適應(yīng)性方法是用單一的溫度變量來(lái)作為熱溫度/202224262830舒適評(píng)價(jià)指標(biāo),而不是一個(gè)包括了服裝熱阻、活動(dòng)強(qiáng)PMv模型92.2461.393.305.5213.1646.41度、空氣流速、操作溫度、相對(duì)濕度等參數(shù)的綜合指aPMV模型47.223.61162850412.5630.02標(biāo),系數(shù)a和b將相關(guān)的環(huán)境因素和人體因素都包括在內(nèi)了,這樣更便于在工程實(shí)踐中應(yīng)用。例如 Aulici-2.2相對(duì)濕度對(duì)PPD指標(biāo)的影響ems研究得出適合于所有建筑的室內(nèi)舒適溫度與室外不同相對(duì)濕度下的預(yù)測(cè)不滿意百分比PPD值計(jì)月平均溫度的函數(shù)關(guān)系式算如下,其變化如圖2所示。T=0.317+17.61.3適應(yīng)性預(yù)測(cè)平均投票不同溫度下PT值計(jì)算YaoR,LiB等人將熱平衡和適應(yīng)性理論相結(jié)合,溫度/%1020304050607080提出了一種理論性的熱舒適適應(yīng)性模型:適應(yīng)性預(yù)測(cè)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(yīng)性都考慮進(jìn)去了,用適應(yīng)性系數(shù)A來(lái)修正用Fanger教授的PMV方法產(chǎn)生偏差,aPMV的計(jì)算公式為:100aPMV=,PMVAPMV(2)經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn),在aPMV模型中,自適應(yīng)性系數(shù)A與當(dāng)?shù)丨h(huán)境、人的適應(yīng)性等因素有關(guān),在我國(guó)的《民用爾據(jù)長(zhǎng)熱濕環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》根據(jù)我國(guó)的研究成果,給出了不同氣候區(qū)不同類型建筑適應(yīng)性系數(shù)A的取值,見(jiàn)表1202224262830表1自適應(yīng)系數(shù)操作溫度/℃建筑氣候區(qū)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(duì)PPD指標(biāo)的影響嚴(yán)寒、寒冷地區(qū)PMV≥00.21PMV 00.2912夏熱冬冷PMV≥0210夏熱冬暖、溫和地區(qū)PMV<00.490.28求爾長(zhǎng)82基于兩種模型的PPD指標(biāo)為了對(duì)比不同因素對(duì)PMV模型與aPMV模型的影響,需要固定相應(yīng)的邊界條件,現(xiàn)將邊界條件定為102030405060708090100如下:寒冷地區(qū)某一學(xué)校的教學(xué)樓,其室內(nèi)空氣溫度相對(duì)濕度為26℃,相對(duì)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(jì)算時(shí)圖2相對(duì)濕度對(duì)PPD指標(biāo)的影響PM值0.186,PPD計(jì)算值為5.52%;而用aPMⅤ模型時(shí),PMV計(jì)算值為0.179,對(duì)應(yīng)的PPD為504%。由圖2可知,無(wú)論通過(guò)哪種指標(biāo)計(jì)算,相對(duì)濕度對(duì)2.1操作溫度對(duì)PPD指標(biāo)的影響PPD指標(biāo)的影響都不是很大,但是相對(duì)濕度每變化不同操作溫度下的預(yù)測(cè)不滿意百分比PD值計(jì)10%,PMV模刑相對(duì)于PMV權(quán)刑其PPD指標(biāo)的變算如下,其變化如圖1所示?；氏鄬?duì)小中國(guó)煤化工由圖1可知,利用aPMV模型計(jì)算要比利用PMV2.3空氣CNMHG模型計(jì)算的PPD值要小,即用aPMⅤ模型來(lái)評(píng)價(jià)室內(nèi)不同空氣流速下的預(yù)測(cè)不滿意百分比PPD值計(jì)人們可接受的熱舒適溫度范圍要比用PMⅤ模型來(lái)評(píng)算如下,其變化如圖3所示。丁勇花等:熱舒適模型與熱適應(yīng)模型的對(duì)比分析由圖3可知,PPD指標(biāo)值隨風(fēng)速變化還是很大的,會(huì)有逐漸增大的趨勢(shì)。并且隨著風(fēng)速的增大,利用aPMV模型計(jì)算得到的2.5服裝熱阻對(duì)PPD指標(biāo)的影響PPD值與用PMV模型計(jì)算得到的PPD值之間的差距不同服裝熱阻下的預(yù)測(cè)不滿意百分比PPD計(jì)算有增大的趨勢(shì)。如下,其值變化如圖5所示。表6不同服裝熱阻下PPD計(jì)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(duì)PPD指標(biāo)的影響求爾長(zhǎng)4不同空氣流速下PPD值計(jì)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(duì)PPD指標(biāo)的影響24新陳代謝率對(duì)PPD指標(biāo)的影響如圖5可知,服裝熱阻對(duì)人體熱舒適有著重要的不同新陳代謝率下的預(yù)測(cè)不滿意百分比PPD值影響在利用指標(biāo)對(duì)人體熱舒適進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)也應(yīng)將計(jì)算如下,其變化如圖4所示。躺著46W/m2;靜坐人們的穿著適應(yīng)性考慮進(jìn)去,所以用aPMV模型計(jì)算582W/m2;站著休息70W/m;站著輕度活動(dòng)93W/的PD值要比用PMV模型計(jì)算的值偏小。m2;站著中度活動(dòng)165W/m2。3結(jié)語(yǔ)(1)不同邊界條件變化對(duì)預(yù)測(cè)不滿意百分比的表5不同新陳代謝率下PPD值計(jì)算影響,見(jiàn)表7。新陳代謝/W·m2465827093165表7預(yù)測(cè)不滿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(duì)濕度每變化10%空氣流速每變化0.1m/s±1.9丑爾長(zhǎng)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(píng)價(jià)室內(nèi)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(yīng)性,居民能夠更好新陳代謝率w·m2地適應(yīng)了溫暖的環(huán)境,所以當(dāng)夏季室外溫度高時(shí),允PMv模型aPMv模型許有更高的室內(nèi)熱舒適溫度存在。(3)aPMV模型比甲PMⅤ模型所得的不滿意率圖4新陳代謝率對(duì)PPD指標(biāo)的影響比要低,在使中國(guó)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(jì)算得的范圍內(nèi),可CNMH(量損失。這也到的PPD值與用PMⅤ模型計(jì)算得到的PPD值之間的意味著既能確保良好的室內(nèi)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(yùn)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(nèi)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(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司西安分公司,西安710077【摘要】本文對(duì)帳篷室內(nèi)熱環(huán)境進(jìn)行分析,針對(duì)帳篷夏季室內(nèi)高溫,通過(guò)采取涂覆反射、輻射涂料、遮陽(yáng)利用綠化結(jié)合自然通風(fēng)措施減少帳篷得熱、降低室內(nèi)高溫;冬季室內(nèi)寒冷,通過(guò)增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)厚度及氣密性、利用太陽(yáng)能,減少冬季室內(nèi)散熱。【關(guān)鍵詞】帳篷;室內(nèi)熱環(huán)境;改善措施【中圖分類號(hào)】TU.3【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1001-6864(2015)04-0152-03帳篷是一種能為人們提供遮風(fēng)擋雨的設(shè)備。它對(duì)救災(zāi)帳篷傳熱進(jìn)行分析,討論室內(nèi)熱環(huán)境,根可以追朔到古代少數(shù)民族制作的牛毛氈帳篷,并根據(jù)據(jù)目前帳篷存在的問(wèn)題,提出改善措施。12m2救災(zāi)帳逐水草而居和草木盈枯的特點(diǎn)做出場(chǎng)地遷移。我國(guó)篷面料為單層PVC涂層帆布厚度為0.33m,導(dǎo)熱系是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家,地震洪水等都能摧毀數(shù)為00814W/(m·K),由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱物性特我們的家園,救災(zāi)帳篷能夠?yàn)闉?zāi)民快速提供棲身之點(diǎn),導(dǎo)致其夏季室內(nèi)悶熱,冬季寒冷,影響居住者舒適所,為災(zāi)后重建家園贏得時(shí)間。部隊(duì)承擔(dān)著野外駐性,雖然帳篷注定是一種不舒適建筑,但可以從帳篷訓(xùn)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、處理突發(fā)事件,軍事演習(xí)等職責(zé)帳篷得熱和圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(nèi)環(huán)境,提高室種,它的特點(diǎn)是具有實(shí)體空間化結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑物,可適內(nèi)熱舒適性3。應(yīng)不同的要求,作出場(chǎng)地變化,整體或部分的移動(dòng),構(gòu)1.2熱環(huán)境分析建調(diào)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(hù)結(jié)信息化和自動(dòng)化程度提高,人們?cè)谑覂?nèi)的時(shí)間約構(gòu)表面溫度可達(dá)60℃左右,帳篷內(nèi)空氣溫度最高可達(dá)占生活總時(shí)間的80%左右這使人們對(duì)常規(guī)建筑室內(nèi)到40℃,均高于室外空氣溫度,使得帳篷內(nèi)熱環(huán)境惡熱環(huán)境研究較多帳篷、活動(dòng)板房、展臺(tái)、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(yīng)用不多,所以室內(nèi)熱環(huán)境環(huán)境研圍護(hù)結(jié)構(gòu)與室外環(huán)境接觸,也與室內(nèi)環(huán)境接觸,圍護(hù)究較少口。臨時(shí)性建筑也是建筑的一種,和常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)是隔熱體,也是一個(gè)熱源體。夏季帳篷圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同在于圍護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(duì)流小,抵抗室外環(huán)境變化的能力小,使得室內(nèi)環(huán)境易受換熱方式加熱帳篷外表面溫度,由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料熱室外環(huán)境影響,造成室內(nèi)熱環(huán)境差2。阻、熱惰性小,帳篷外表面溫度通過(guò)導(dǎo)熱迅速升高內(nèi)1帳篷內(nèi)熱環(huán)境分析表面溫度,帳篷內(nèi)表面溫度在通過(guò)輻射換熱與人體進(jìn)1.1結(jié)構(gòu)分析行熱量交換。冬季白天受太陽(yáng)輻射室內(nèi)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(xiàn)[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(yīng)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(duì)人體熱舒7]茅艷.人體熱舒適氣候適應(yīng)性研究[D].西安:西安建筑科技適的影響[冂].暖通空調(diào),2014,44(8).大學(xué),2006:95-102[2]狄育慧,王善聰.利用 airpak模擬室內(nèi)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(bào)(自然科學(xué)版),2013,45(1)pics [J]. Energy and Buildings, 2004, 36(7): 628-637.[3]王善聰?shù)矣?比較不同熱舒適指標(biāo)對(duì)辦公建筑室內(nèi)熱舒9] Auliciems A, de dear r.Air- conditioning in Australia- human適的評(píng)價(jià)分析[J].制冷與空調(diào),2012,26(6)nermal factors [ J]. Archit Sci Rev 1986; 29: 67-75[4]國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局GB/T0785-2012,民用建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[S]中國(guó)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(xiāng)人,碩士研究生,ment2009,44:2089-96.研究方向:建筑節(jié)能技術(shù)。