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【HETA】为什么明明温度高你还会感觉到冷?这两个专业术语先看一看!


      热环境的舒适度应该如何评价?为什么有时候明明温度高你还会感觉到冷?为什么明明就不热,你却觉得热得不行?今天我们就来了解这样两个专业术语:热环境评价和PMV。

一、热环境的舒适性

1,对热环境中的“舒适”的含义进行定义。

        热环境中的舒适是指,没有热的不快感,即既不感觉热也不感觉冷的状态。对于此要和存在热的快感做个区分。例如,在盛夏的太阳下暴晒后进入制冷的房间时的瞬间的舒畅的感觉,这确实是舒适的状态,但这种暂时性的快感,并不能决定环境的好坏。

2,关于人体的体温调节进行说明。

       人体通常是控制皮肤表面的毛细血管的血液量来改变皮肤的温度,这样来控制人体的散热量,使内部体温保持一定,也有环境变热时运转血液使变凉的生理学功能。这种可以用血流调节体温的范围基本是感觉“舒适”的范围。

更热的时候促使发汗,通过汗液蒸发带来的汽化热降低体温。变冷的时候为了温暖身体而引发打颤,打颤是一种运动,所以代谢量升高,发生热。而这些体内反应是“多余的作业”,是一种压力,而不是舒适。

二、热环境的评价方法的发展

人怎样接受温热环境,又怎样评价,在制冷技术、气象学、心理学、生理学、卫生学、产业医学等领域都有着相关的研究,其发源可追溯到90多年前。

        制冷技术在设计1920年代开始发展的具有中央管理式的制冷制热装置的办公楼建筑和剧场等时,被要求对于温湿度的组合人们的舒适程度、以及尽可能正确的预测温度感觉。

另外,卫生学者等被要求对置身在暑热和寒冷中的人们的健康和耐暑耐寒的极限、以及劳动作业的持续容许时间做出预测。在第二次世界大战的时候,以军队为主导,进行了很多实践性研究。

这样,热环境的研究得到了发展,且不仅局限于室内环境。现在,又要求通过创造舒适的热环境来提高生产效率和节能性等。

三、热环境6要素

        对人体的体温调节有影响的要素称为“热环境要素”。热环境要素由空气温度、湿度、辐射、气流这4个环境方面的要素和室内人的着衣量和活动量这2个人的方面的要素构成。如图1所示,以下将分别进行说明。

空气温度指气温,温度计显示的值。

湿度指空气中的水分量。就像有的时候会说“好潮湿好热”、“很干爽很舒服”,即使温度相同,湿度不同的话也会感觉到不同的热感。汗的蒸发影响着舒适性。

辐射指从墙壁、天花板、地面、家具等直接传导的热,通过红外线传导。辐射温度的值比室温高的话,会感觉到通过周围接收的热辐射带来的热,反过来,比室温低的话,会感觉凉爽。辐射热的移动与空气无关,真空也可传导。

气流指空气的流动。即使温度相同,气流越强感觉越冷。

活动量指活动的活跃程度,身体产生热量。做剧烈运动时,即使气温很低也不容易感觉到寒冷,根据作业的内容不同,体感温度也有很大不同。

         穿衣量是显示穿衣的隔热、保温性的指标,即所穿衣服的种类和量。皮肤表面的温度下降的话会感觉寒冷,穿衣服的话皮肤表面的热量就难以逃离,皮肤表面的温度上升而感觉温暖。根据穿衣的面积和厚度不同,热阻力也不同。将穿3件套装状态的热阻力(=0.155(㎡·K)/W)作为1clo,穿得越多clo值越高。

四、PMV概要

         如前所述,人体的热的舒适性与热环境6要素有关系,但要素多难以处理,所以就诞生了综合的单一标准PMV。PMV是1967年丹麦工科大学Fanger教授提出的。1994年被ISO7730规定为建造办公室的温热指标的国际标准,除了美国,各国都采用这个指标。

         Fanger教授根据西方国家的1396位受试者提取的表征人体热反应(冷热感)的评价,将热环境6要素与试验算出的“可以用血流来控制的体温的范围”关联,将舒适性数值化为“+3”~“-3”的7个阶段作为PMV。针对不同国家和气候,应分别乘以 0.5~1.0 的修正系数,对于中国,这一系数应为 0.7。PMV与冷热感的对应如下表所示。

表1  PMV热感觉等级表

-3

-2

-1

0

+1

+2

+3

稍凉

正常

稍暖

 

五、PMV与PPD

        与PMV相对的是PPD。PPD是在某热的或冷的状态时百分之几的人对此环境显示不满意的指标。PPD越高,可以预想对此环境感觉不满的人的比例越多。PMV=0时,对此环境感觉不满的人的比例预想为5%,PMV=±3时,预想对此环境感觉不满的人的比例是99%。以下是根据PMV计算PPD的公式。

        PPD=100-95·exp(-0.03353PMV4-0.2179PMV2),函数曲线如下图所示:

看图2的底部就可知道,即使PMV是±0的环境,也有5%的人(20个人中有1人)对这个环境感觉不满。在ISO的标准中,推举PMV在±0.5以内、不快者率10%以下的热环境。

六、日本在节能技术上的PMV应用及后续研究

大金商用的节能型空调机上,标准搭载了应用了PMV的控制。另外,在家用空调中,从以往的仅依存温度转为气流、湿度也一并控制的空调,在保持原来的舒适性的同时,实现了最大降低50%的节能效果。大金工业将此功能称为“肌肤温度控制”。

东芝提供根据PMV控制的空调系统,作为大楼节能解决方案。以往一般的管理方法是,室内温度通过人(管理者们)来手动设定,既要保持舒适环境,又要降低能源消耗量,因此在温度是调高还是调低上很是苦恼。人手设定的温度,容易自发的偏向过剩的方向(如果是制冷则设定温度偏向较低的方向),会产生能源的浪费。而PMV控制的空调系统,实现了与以往相比6.8%的能源削减。

        但PMV是假定均一的环境算出的指标,不能应对局部冷热感(如图3所示)。而局部冷热感在实际环境中是必然存在的,因此仅凭PMV的控制难以满足每一个人的要求。于是,现在正在开展在不均一温热环境中的舒适性评价方法的研究。

 

七、结语

PMV空调控制,在保持原来的舒适性的同时,实现了节能。但是不能忘记,PMV是满足大多数人的温热指标。室内空间里的人,未必都是相同的活动,因此仅凭PMV的控制,无法应对每一个人的要求。这需要个人调整穿衣,或每个人单独设置空调。另外,在热环境以外,也有影响舒适性的环境(光环境和音环境等),需要综合这些环境来验证复合效果。 

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