夏季突变热环境中局部气流作用下的人体热舒适研究

摘要

近些年来，人们对室内热湿环境的要求日渐提升，它不仅会影响人们的热舒适及工作效率，也会对我们的生理健康产生一定的影响。温度和风速是决定室内环境品质的两大重要参数。以往的研究侧重探讨温度不变的室内稳态环境中人体的生理和心理的反应机理，但是在日常生活中，人们所处的热环境往往是动态变化的，因此，研究温度突变对人体心理和生理参数的影响有重大意义，是对室内温度进行合理化设计的关键。此外，空气流动作为一种提高室内环境品质的手段，对提高人体热舒适有非常重要的意义。　　本文于2018年7月，在湖南大学建筑环境与能源应用中心的实验室内，营造了不同的温度突变环境(34-26-34℃、34-28-34℃、34-30-34℃)对20名青年受试者开展了人体热反应的实验研究。实验组采用桌面风扇对人体进行局部吹风，然后与对照组对比，使用SPSS软件分析不同突变幅度和方向下，人体心理反应和生理参数的变化情况。同时分析了心理反应与生理参数之间的内在关系，得到热感觉的预测模型。另外，得到了人体偏好风速以及室内热环境动态调控的手段。　　研究结果表明，温度突降时，出现“冷感超越”现象，温度突升时无此现象，且温差越大，超越现象越明显，热感觉稳定时间更长。同一突变幅度下，温度突降时人体的热反应变化比突升时明显，相比对照组，使用桌面风扇使热感觉更快地达到稳定，并能够提高人体在热湿环境中的热舒适、热可接受度和感知空气品质。与心理反应相比，生理参数的变化要滞后，突变幅度越大，受试者的皮肤温度变化越大，达到稳定需要的时间也越长。使用桌面风扇后，当温差为8℃时，耳膜温度分别在温度突降和突升时显著升高和降低。人体的血氧饱和度在温度发生突变后，没有显著的变化。但是在使用桌面风扇后，当温差为8℃时，发生了显著变化。　　结合心理反应和生理参数，研究两者之间的关系发现，在稳定阶段，皮肤温度能预测人体热感觉，但是在突变瞬间至稳定的阶段，皮肤温度不能准确预测热感觉，而热感觉与皮肤温度变化率呈现出显著的线性关系。　　通过分析得到不同温度突变工况下受试者的偏好风速，为规范热突变下局部吹风的舒适风速值提供参考。桌面风扇的使用使人体的舒适温度区间得到扩大，并从热舒适、中性温度和节能三个方面探讨室内热环境动态综合调控的手段。

目录

声明

第 1 章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外文献综述

1.2.1 温度变化与人体热反应的研究现状

1.2.2 空气流动与人体热反应的研究现状

1.3 本文的研究内容和技术路线

第 2 章 实验方法与数据处理方法

2.1 实验方法

2.1.1 实验环境

2.1.2 局部送风装置

2.1.3 实验测量参数及仪器

2.1.4 问卷设置

2.1.5 受试人员

2.1.6 实验工况

2.1.7 实验流程

2.2 数据处理方法

2.2.1 均值检验

2.2.2 重复测量方差分析

2.2.3 回归分析

2.3 本章小结

第 3 章 温度突变下人体心理反应的研究

3.1 室内环境参数测量结果

3.2 热感知

3.2.1 热感觉

3.2.2 热舒适

3.2.3 热可接受度

3.3 气流感知

3.3.1 风速可接受度

3.3.2 风速偏好

3.4 感知空气品质可接受度

3.5 不满意百分比

3.6 讨论与分析

3.6.1 热感觉的稳定时间

3.6.2 冷感超越现象

3.7 本章小结

第 4 章 温度突变下人体生理参数的研究

4.1 皮肤温度

4.2 耳膜温度

4.3 血氧饱和度

4.4 讨论与分析

4.4.1 皮肤温度的稳定时间

4.4.2 心理超前现象

4.5 本章小结

第 5 章 心理反应和生理参数的变化特性及关联

5.1 温差和风速对心理反应的影响特性

5.2 温差和风速对生理参数的影响特性

5.3 热感觉与皮肤温度

5.4 热感觉与耳膜温度

5.5 本章小结

第 6 章 局部气流作用下的动态调控和节能的探讨

6.1 热湿环境下人体的偏好风速

6.2 热舒适与热感觉、热可接受度

6.3 室内热环境动态综合调控

6.4 本章小结

结论与展望

参考文献

附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文

附录 B 攻读学位期间所参与的科研项目

附录 C 热舒适问卷

致谢