温度突变下人体热响应随时间的变化特性及评价

通过人工气候室模拟偏热环境下中性-热-中性温度突变,对20名受试者开展了不同突变温差和突变方向下的人体热响应实验。结果显示:突变温差越大,人体的平均皮肤温度增量越大,达到稳定所需时间越长;引入修正的Knothe时间函数,量化了突变环境下平均皮肤温度随突变温差、方向及暴露时间的调节特点;结合皮肤温度预测模型,建立了包含平均皮肤温度及其变化率的人体热感觉预测模型,简化了动态环境下人体热感觉预测模型应用。     

温度突变环境下老年人热反应的实验研究

本文以生活在上海地区的13名老年人和16名年轻人为受试对象,在2015年1月进行了温度突变的动态环境下老年人和年轻人热反应变化的对比实验研究,获取了热感觉、热舒适和皮肤温度的实验数据。实验结果发现,温度突变时,老年人和年轻人的热感觉与热舒适稳定时间均超前于皮肤温度调节;遇冷时生理调节速度比遇热时缓慢;当温度突降时,年轻人出现明显的冷感超越现象而老年人则未表现出此特征。     

我国湿热地区人群基础热舒适反应研究(1):实验方法与结果

采用经典热舒适研究方法,于2008年夏季对我国湿热地区典型人群受试者作了气候室实验,在凉-暖范围内6个不同温湿度组合的工况下进行了问卷投票和生理指标测试。结果显示,受试者的热中性温度为26.9℃(修正温度);受试者夏季偏爱稍凉的热感觉(-0.2);潮湿感中性对应的水蒸气分压力约为3500Pa;热中性对应的平均皮肤温度为33.2℃;平均皮肤温度与皮肤湿润度是预测热感觉与热舒适的重要参数;心率与热感觉存在线性关系,血压在偏凉环境下与热感觉呈线性关系,在偏暖环境下变化不大。     

不对称辐射热环境中人体热反应实验研究

在哈尔滨一微气候室中研究了外窗冷辐射与地板供暖造成的不对称、不均匀热环境中人体的生理和心理反应规律。16名受试者身着热阻为1.02clo的冬季服装参加了4种工况的实验。实验中测试了受试者的生理参数和微气候室的环境参数。结果表明:同一工况下局部皮肤温度、局部热感觉和热舒适都存在差异性;不同工况下局部皮肤温度、平均皮肤温度、局部和整体的热感觉和热舒适均具有显著性差异。外窗冷辐射对人体的皮肤温度、热感觉和热舒适有很大的影响。随着受试者与外窗距离的增大,其皮肤温度、热感觉和热舒适投票均会提高。小腿的热感觉和热舒适变化最显著。全身热感觉和平均皮肤温度、心率之间均存在线性相关性。     

渐变温度下耐寒和非耐寒人体热反应对比分析

为了研究渐变温度环境下人体热反应的变化趋势,以在校大学生为受试对象,在冬季展开人体生理和心理实验测试。实验工况在15 min内由21℃到18℃,期间记录人体热感觉的主观投票和皮肤温度、皮肤湿度、皮肤热流等客观参数。经过分析发现,随着温度降低,耐寒和非耐寒两组人体热感觉投票都逐渐下降,其中非耐寒受试者下降速度更快;两组受试者的皮肤热流明显上升,其中非耐寒受试者的平均皮肤热流较低;心率、心率变异性、皮肤温度和皮肤湿度的个体差异较大,没有明显规律。由此证明,在渐变温度下,皮肤热流与人体热感觉密切相关,可以作为人体热反映的敏感生理参数。     

我国湿热地区人群基础热舒适反应研究(3):冬夏对比分析

沿用经典热舒适研究方法,对我国湿热地区自然通风环境受试者分别进行夏季和冬季气候室实验,并对其心理反应与生理反应作冬夏季对比,得到其热反应的季节性变化特征为:与夏季相比,冬季的热感觉保持不变,但热舒适度与可接受度在低温环境显著降低,而在高温环境显著升高;心率显著增加,皮肤温度有所升高,在高温环境下的皮肤湿润度有所降低.季节性变化特征为湿热地区人群心理适应与生理习服提供了重要证据.     

侧墙热辐射对人体热舒适的影响

通过人工气候室实验,以24名身着热阻为0.6 clo夏季室内服装的受试者为研究对象,研究了在中性空气温度(26℃)、侧墙热辐射条件下不同暴露时间对人体热反应与热舒适的影响。结果表明:随着受试者在不均匀辐射环境中暴露时间的增加,受试者热感觉逐渐降低并趋近中性,热舒适度和热可接受度逐渐增大,平均皮肤温度无显著变化,心率略有降低;中性环境温度下,暴露时间为60、120、180 min时,5%局部热不舒适的不对称辐射温度限值分别为1.7、1.9、4.5℃。得到了不同部位热感觉、热舒适对全身热感觉、热舒适的影响权重,建立了适用于中性环境温度、侧墙热辐射环境下的人体热感觉和热舒适评价模型。     

严寒地区人体热适应性研究(3):散热器供暖环境下热反应实验研究

为了考察冬季供暖期间室外气温变化时不同室内温度对人体生理反应和心理热反应的影响,在散热器供暖的微气候室中,对受试者的皮肤温度、心率和血压等生理参数进行了测试,并对其热感觉和热舒适等主观热反应进行了问卷调查,研究供暖初期、中期和末期人体生理反应和心理热反应的变化规律。结果表明:随着冬季室外气温的下降,人们会更容易从心理上接受偏冷的环境,对室内温度期望不高,在相同的室内环境中感觉越来越热;相同的室外气温下,随着室内温度的降低,人体的皮肤温度会降低,心率下降;当室外气温下降而室内温度相同时,人体手臂皮肤温度显著升高,心率加快。说明随着冬季供暖期室外气温的逐渐降低,人们对偏冷环境的热适应性增强,这为严寒地区人体心理适应和生理习服提供了证据。     

稳态环境耐寒与非耐寒人体热反应实验研究

为了探究不同体质人体对冷环境的生理和心理热反应,开展了耐寒与非耐寒受试者热反应稳态实验研究。分析了不同体质受试者的皮肤温度、热流、心率、心率变异性、热感觉和热舒适投票随环境温度的变化。结果发现:无论是在生理还是心理上,非耐寒与耐寒受试者存在一定的差异性。非耐寒受试者皮肤温度、心率高于耐寒受试者,而热流低于耐寒受试者;在相同的低温环境下,非耐寒受试者比耐寒受试者感觉更冷,更不舒适。由此推出,在稳态环境中,皮肤温度、热流、热感觉和热舒适投票等可以作为区分耐寒和非耐寒体质的指标,但是心率有待进一步验证。此外,心率变异性随环境温度变化规律不明显,个体差异对其影响大于环境温度的影响。     

夏季办公建筑风速对人体热舒适影响的实验研究

将主观问卷调查与生理指标测试相结合进行了实验研究,分析了不同风速条件下生理指标和主观评价指标的变化特征,分别建立了风速与生理指标及生理指标与主观评价指标的预测模型,以实现对生理指标和主观评价指标的预测。研究结果显示:在不同风速条件下,仅有皮肤温度与皮肤导热热流量存在显著性关联,且均随风速的增大呈降低趋势,心率与心率变异性的变化并不明显;在设定的热环境条件下,受试者能够接受的风速范围为0.15~0.35m/s,感觉中性的风速为0.3m/s。     

热环境对睡眠的影响

通过对近50年研究文献的综述,系统梳理了热环境对睡眠影响的基本认识。寝具是热环境影响睡眠的重要因素,睡眠状态热中性温度与寝具总热阻成反比。寝具总热阻较小时,冷、热刺激均对睡眠有干扰,主要表现为觉醒时长增加,SWS(慢波睡眠)和REM(快速眼动)睡眠时长缩短,且冷刺激的干扰比热刺激强烈。通过被子和睡衣调整,睡眠质量可在较宽的低温范围内保持不变,对应的床气候热中性温度稳定。平均辐射温度和空气温度共同作用于床气候温度。高湿会进一步加强高温对睡眠的影响,气流可明显改善高温高湿下的睡眠质量。热刺激的影响集中在SWS为主的睡眠前半段,而冷刺激的影响集中在REM睡眠为主的睡眠后半段。小幅中性-冷变温可提高睡眠质量,小幅中性-热变温和大幅中性-热阶跃升温对睡眠无显著影响。通过热环境调节体核温度和皮肤温度对睡眠质量有一定影响。夏季比其他季节的睡眠质量差,较冷季节提高室内空气温度和平均辐射温度有助于睡眠,远端部位的皮肤温度与睡眠/清醒作息存在较好的对应关系。为进一步的研究提供了建议和方向。     

我国湿热地区人群基础热舒适反应研究(2):研究结果的对比分析

基于我国湿热地区人群的气候室实验结果,从心理热反应、生理热反应和生理-心理关系等多方面对国内外研究结果进行了系统对比与分析,发现现行国际标准不适用于我国湿热地区,生理热习服和心理热适应是其重要原因。考虑热习服和热适应的影响作用,建立我国湿热地区人群的生理热调节模型与心理-生理模型,是掌握其基础热舒适反应规律、合理制定热环境标准的重要途径。     

中国南北人群在中性环境下的生理适应性和主观评价

研究中国南北人群在中性环境下,生理适应的自主神经调节和主观评价差异。采用实验设计,遴选16名南方大学生和16名北方大学生,测试生理参数,包括皮肤温度、心率、心率变异性(HRV)、血容量(BVP)、肌电(EMG),填写主观问卷。实验结果发现:1)中性环境,北方人群感觉是舒适的,各项评价指标接近中性和适中,数据较集中;南方人群感觉稍热,评价数据较离散,但热舒适(TCV)(p=0.1060.05)、可接受程度(p=0.8380.05)等几个主观评价与北方人群相比没有显著差异,说明南方人群有较宽的热中性温度区和较好的环境忍耐力;2)南北人群在中性环境下,平均皮肤温度有显著差异(p=0.0060.05),且身体躯干部位的皮肤温度显著高于四肢皮肤温度(p=0.0090.05;p=0.0430.05;p=00.05;p=00.05;p=0.0020.05),四肢皮肤温度差异不显著,肌电无显著差异(p=0.9610.05)。心率和心率变异性的LF/HF比值,均值有差异,但不显著((p=0.2650.05;p=0.6180.05),但BVP有显著差异(p=00.05)。     

基于心理-生理适应的热舒适投票预测

以不同热经历背景的南北方受试者为研究对象,进行了心理(主观感受)-生理适应性实验。在实验数据的基础上,量化分析了心理-生理适应对热舒适投票的影响。采用相关分析法和主成分分析法提取主观感受输入变量和皮肤温度输入变量,建立了可适应冷环境和可适应热环境的人工神经网络模型。用实验获得的数据训练该模型,结果表明,可适应冷环境和可适应热环境的预测准确率分别为65%和61%。     

哈尔滨市某高校教室冬季热舒适研究

本文于2006年12月中旬至2007年1月中旬对哈尔滨市某高校33间教室冬季热环境进行了为期一个月的现场调查和测试,受试者643名.在此基础上建立了冬季教室环境下的热感觉模型,利用线性回归方法得出了冬季教室环境下的热中性温度和热期望温度,发现相同环境下女生的热中性温度和热期望温度均高于男生.同时将本文的研究结果与其他研究结果进行了对比,得出冬季教室内学生对热环境的最低不满意率要低于其他研究结果,80%可接受温度范围的下限值也低于国外研究结果.     

出汗状态下舒适皮肤温度的实验研究

现有的2种公式计算得到的舒适皮肤温度相差较大,为明确其计算的准确性,利用实验方法,对出汗状态下的人体皮肤温度进行了测试,并通过主观问卷,调查了人体热感觉和出汗情况。通过对3种活动水平下舒适皮肤温度和热感觉的分析,建立了舒适皮肤温度与代谢量之间的关系式。通过对比发现,本文得到的舒适皮肤温度计算式与Gonzalez公式更接近,Fanger公式计算偏差较大。     

基于等效温度的工位空调环境下热舒适区研究北大核心

针对工位送风空调形式营造的非均匀热环境,利用等效温度指标对人体的局部和整体热感觉进行了评价。在准办公室环境对受试者进行了人体热反应实验,得到了不同刺激工况下人体各部位的热感觉和等效温度值,对比分析后发现:刺激部位等效温度值与非刺激部位等效温度值出现明显的分离现象;刺激温度和风速是影响刺激部位等效温度值的重要因素。由热感觉投票值与等效温度值的散点图发现,二者有很好的线性关系,通过拟合得到了适用于工位送风非均匀环境的等效温度舒适区范围。     

基于等效温度的工位空调环境下热舒适区研究

针对工位送风空调形式营造的非均匀热环境,利用等效温度指标对人体的局部和整体热感觉进行了评价。在准办公室环境对受试者进行了人体热反应实验,得到了不同刺激工况下人体各部位的热感觉和等效温度值,对比分析后发现:刺激部位等效温度值与非刺激部位等效温度值出现明显的分离现象;刺激温度和风速是影响刺激部位等效温度值的重要因素。由热感觉投票值与等效温度值的散点图发现,二者有很好的线性关系,通过拟合得到了适用于工位送风非均匀环境的等效温度舒适区范围。     

侧墙冷辐射对人体局部热舒适的影响研究

以20名身着热阻1.0 clo冬季室内服装的受试者为研究对象,研究了中性环境温度(22℃)下,侧墙冷辐射条件对局部与全身生理和主观热反应的影响,分析了整体与局部热感觉、皮肤温度与热感觉、局部热感觉与热可接受度的关系。结果表明:局部热感觉中小腿投票最低且最不舒适;局部(除胸部和臂部外)皮肤温度与其热感觉具有较强的线性关系;全身与局部在热感觉和热舒适方面均具有较强的线性关系。基于局部对整体的影响权重,建立了适用于侧墙冷辐射环境的人体热感觉和热舒适的评价模型。     

不同空调末端下人体局部热舒适对比研究

讨论了办公建筑空调系统中的辐射地板、辐射天花和对流换热3种不同的供冷末端在人体整体热感觉和局部热感觉方面的特征与差异。对3种不同供冷末端下的办公建筑进行现场热舒适调研测试,发现3种末端的中性温度相差较小,且辐射地板供冷系统的中性温度最高。通过对局部热感觉投票结果分析发现,3种末端的局部热感觉差异显著,辐射地板和对流换热供冷末端的局部热感觉有明显的“分层现象”。对流换热系统的上肢部位热感觉明显偏低,而辐射地板系统的下肢部位更容易产生冷感。对问卷中整体热感觉偏冷的人员分析发现,相比于对流供冷末端两种辐射末端的局部热感觉对整体热感觉的影响更显著。