夏热冬冷地区自然通风建筑室内热环境与人体热舒适的研究

摘要

人的一生有80％以上的时间是在室内渡过的，因此，随着经济技术的发展和生活水平的不断提高，人们对于室内环境热舒适的要求也越来越高。国际上通用的美国供暖、制冷与空调工程师协会标准(ASHRAE Standard 55-2004)和ISO7730是基于热感觉处于中性(即不冷不热)热舒适的基础上发展起来的预测和评价室内环境热舒适程度的标准。它主要适用于稳态工况下，而对于自然通风建筑或非空调建筑，越来越多的现场研究测试表明，这类模型并不能准确地预测出人体的热反应。尤其是对于夏季高温高湿、冬季阴冷潮湿的夏热冬冷地区来说，这类模型没有考虑人体在生理、心理及行为上的适应性对主观热感觉及人体热舒适的影响。因此有必要在重庆这样一个典型气候带针对具体建筑就室内热环境及其对人体健康和舒适的影响进行研究。通过问卷调查和室内外热环境参数测试相结合的方法，找出人体热感觉与室内外环境参数的关系，进一步为制定夏热冬冷地区健康舒适的室内热环境标准和规范提供理论依据，同时也能为发展绿色建筑，巩固可持续发展战略都能起到积极的作用。 本文首先较为全面系统的介绍了国内外热舒适研究的现状，接着从热舒适方程、室内环境及热舒适评价指标以及人体热舒适的影响因素几个方面介绍了热舒适的理论基础。第三章对适用于自然通风建筑或非空调建筑热舒适评价的适应性模型(Adaptive Model)进行了专门的论述，还引用了姚润明博士的热舒适调节模型，在本章的最后还运用本次现场研究成果对其进行了验证，并且针对重庆地区的具体情况对热舒适调节模型中的系数α进行了求解，得到适用于重庆地区的α=0.1615的结论。证明了其模型的适用性。 第四章开始则是结合本次历时一年多的对自然通风建筑的现场研究结果进行分析讨论。结果发现，夏热冬冷地区全年的室内热环境都比较恶劣，尤其是在冬夏两季，在没有空调和采暖的情况下，其室内热环境参数值绝大部分都不在ASHRAE规定的舒适区内。通过对现场研究数据的整理分析，得到了冬夏两季及全年的预测平均投票PMV和平均热感觉投票AMV关于室内外温度的线性回归曲线，并通过对此回归曲线的进一步分析发现，在PMV预测模式下，被调查者的热感觉投票、差异临界温度、热中性温度、可接受温度以及主观热感觉对空气温度的敏感程度等方面与实际状况下均存在差异，造成这些差异的原因可以理解为是被调查者生理、心理及行为三方面适应的综合作用的结果。另外，由于室外温度的变化会通过建筑维护结构对室内环境温度产生影响，进而影响人体的人感觉及舒适度，所以本文在大量样本的基础上，采用线性回归的方法得到了室外空气温白度与室内舒适温度的线性关系。同时，本文也对本次现场研究的热舒适温度、期望温度以及不满意百分数进行了统计。得出以下结论：夏季室内舒适温度范围是24.8-28.3℃；冬季室内舒适温度范围是17.5-23.0℃；全年的室内舒适温度范围是21.8-25.8℃。全年的可接受的室内温度范围是15.35-27.13℃，比之前按照PMV-PPD模式得到的全年室内舒适温度范围17.53.26.06℃宽。这主要是在现有改善室内热环境措施的现状情况下，被调查者心理、生理和行为三方面适应的结果。预测不满意百分数随着偏离可接受区域(即AMV投票值在.1、0、+1之间)程度的加剧而上升，最高时达到了100％，最低的预测不满意百分数为6.0％。全年的预测不满意平均值为44.3％。由于我国幅员广阔，地域跨度大，气候类型多样，所以，本文在最后还以附录的形式给出了笔者组织参与的在全国不同气候区进行的居住建筑室内热湿环境调查分析报告。报告指出，不同气候区的被调查者在相同季节的热感觉投票、潮湿感投票、热中性温度、可接受温度以及主观热感觉对温度的敏感程度方面均存在明显的不同。所有这些都再一次证明人体对周围环境具有很强适应能力，人体不但是环境的被动接受者，更是环境的积极适应者。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外研究现状综述

1.2.1国外研究现状综述

1.2.2国内研究现状综述

1.3研究方法

1.3.1实验室研究

1.3.2现场研究

1.4本文的主要工作

2热舒适的理论基础

2.1热舒适方程

2.1.1人体的热平衡方程

2.1.2人体的热舒适方程

2.1.3人体热调节数学模型概述

2.2室内环境热舒适评价指标

2.2.1 PMV、PPD指标

2.2.2其它评价指标

2.2.3热舒适参数选择

2.3人体热舒适的影响因素

2.3.1个体因素

2.3.2环境因素

2.3.3其它因素

2.4热舒适的评价标准

2.4.1 ASHRAE标准

2.4.2 ISO标准

2.4.3 CIBSE标准

2.4.4中国标准

2.5本章小结

3热舒适适应性模型(ADAPTIVE COMFORT MODEL)

3.1概述

3.2适应性模型(ADAPTIVE MODEL)

3.2.1研究背景

3.2.2适应性理论

3.3热舒适调节静态模型

3.3.1调节模型

3.3.2模型检验

3.4本章小结

4室内热环境的现场调查分析

4.1引言

4.2夏热冬冷地区概况

4.3测试仪器及测试要求

4.3.1测试仪器选择

4.3.2样本要求

4.3.3测试要求

4.4现场调查方法及数据处理

4.4.1调查方法

4.4.2数据处理

4.5现场调查结果统计

4.5.1人员背景

4.5.2新陈代谢率及服装热阻

4.5.3室内外环境参数

4.5.4室内热环境状况

4.6本章小结

5室内热环境现场调查结果分析

5.1引言

5.2热感觉及热舒适

5.2.1热感觉

5.2.2热接受率

5.2.3预测不满意百分数

5.3现场调查结果分析

5.3.1 PMV与室内外空气温度的关系

5.3.2AMV与室内外空气温度的关系

5.3.3期望温度

5.3.4差异分析

5.3.5室内舒适温度

5.3.6 PMV修正模型检验

5.4适应性手段

5.4.1生理适应

5.4.2心理适应

5.4.3行为适应

5.5本章小结

6结论与展望

6.1主要工作和结论

6.2展望与建议

致 谢

参考文献

附 录