毛细管辐射供暖末端热舒适实验研究

摘要

随着经济技术的迅猛发展，居民生活水平有了大幅度提升，长江流域地区改善室内环境状况的呼声日益升高。该地区冬季湿冷，日照偏少，冬季室内热湿环境恶劣，从满足人们对生活品质要求的角度出发，应采取适宜的供暖末端来满足室内热舒适需求。
　　本文对顶板辐射、侧墙辐射和地板辐射3种毛细管辐射末端进行研究，设置室内空气温度16℃、18℃和20℃3种温度工况，16名（男：女=1:1）身体健康的在校大学生参加了本次实验的主观问卷调查；同时，实验过程中测量了环境参数和受试者的皮肤温度，从主客观两个角度对比研究三种辐射供暖末端的热舒适性能。
　　首先，研究三种末端的室内热环境特性。三种供暖末端室内温度均呈现随高度的增加而增加，但头脚垂直温差均满足ISO7730-2005规定的A级舒适标准；地板辐射头脚垂直温度梯度最小，垂直温度分布最均匀。从水平温度场来看，顶棚与地面敷设方式效果相近，优于墙面敷设；发热壁面温度明显高于其余壁面温度。
　　其次，综合分析受试者客观生理反应和主观热反应。在室内温度为20℃条件下，三种辐射末端下，受试者平均皮肤温度和部分局部皮肤温度没有显著差异；室内温度为18℃和16℃时，受试者的平均皮肤温度：地板辐射>顶板辐射>侧墙辐射，明显不同于局部皮肤温度。对于局部皮肤温度，胸口温度高于其余部位的温度，越是远离胸口的四肢，与胸口温度的差值越大；室内温度越高，各局部皮肤温度的温差越小；地板辐射条件下，受试者脚部温度有明显提升。从受试者主观热反应来看，投票差异会随着全身热水平的提高而减弱。在室内20℃条件下，三种末端下整体热感觉没有明显区别；而室内18℃和16℃条件下，地板辐射下整体热感觉高于顶板辐射高于侧墙辐射。从湿感觉和气流感的分析可以看出，辐射条件下环境相对湿度在45％到60%之间，该地区冬季室外高湿的环境在辐射供暖条件下室内湿度能得到有效改善；气流感均偏小，且室内温度越高，受试者认为室内气流感越小。
　　然后，回归分析不同主观热反应之间的关系。，热感觉投票与热舒适投票呈较好的线性关系；全身热感觉和平均皮肤温度之间也呈现较强的线性关系；但热感觉投票与热可接受度没有线性关系。基于建立的热感觉与室内温度的线性关系，得出地辐、侧辐和顶辐三种辐射末端的热中性温度分别为17.92℃、18.41℃和18.30℃。比较预测热感觉平均投票 PMV和实际热感觉投票TSV得出，PMV与TSV的偏差为0.25～0.75之间，表明需要修正PMV模型来更好预测评价辐射环境的热舒适，采用适应性热环境评价指标APMV能更为准确的评价实际热感觉。
　　最后，单因素相关性分析和多因素典型相关性分析得出，室内空气温度、平均辐射温度与热感觉、热舒适相关系数最高，其次是垂直温差和相对湿度，水平温差相关系数最小。垂直温差与热感觉、热舒适呈负相关，而其余指标与热感觉、热舒适呈正相关。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 国内外研究局限性

1.4 研究体系

1.5 本章小结

2 毛细管辐射热感觉研究理论基础

2.1 低温热水毛细管辐射供暖技术简介

2.2 热舒适理论研究基础

2.3 本章小结

3 实验设计与方法

3.1 实验平台

3.2 测量参数仪器及测点布置

3.3 受试者

3.4 问卷设计

3.5 实验工况设置

3.6 实验步骤和方法

3.7 实验数据处理方法

3.8 本章小结

4 毛细管辐射供暖热舒适分析

4.1 室内热环境

4.2 受试者皮肤温度

4.3 受试者主观热反应

4.4 讨论与分析

4.5 本章小结

5 毛细管辐射空调室内热舒适的影响因素

5.1 影响辐射条件下热感觉热舒适投票的单因素回归分析

5.2 多因素典型相关性分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 研究应用

6.3 工作展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的项目

C. 实验用调查问卷及参数记录表