冬季室内热环境与被褥微气候的匹配

冬季睡眠状态下,室内热环境与被褥微气候分别对人体头部和被覆躯体的热感觉造成直接影响。为了分析两个热环境的匹配关系以满足睡眠人体的热舒适水平,实验在不同的室内温度下,调节被褥微气候温度,测试了受试者的皮肤温度,并记录了热感觉和热可接受水平。研究结果表明:睡眠状态下,相比于室内热环境,人体热感觉对被褥微气候更敏感;此外,通过分析室内热环境和被褥微气候分别与整体热感觉和整体不满意率的关系,得到了睡眠热环境舒适区间。     

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。     

人体热舒适的生理热适应机理研究进展

针对热舒适的现场研究更多地关注行为调节和心理调节对人体热舒适的影响,忽略了生理热适应的作用,论文概述了热适应模型的3个代表模型,分析了3个代表模型的特点以及忽略生理热适应的原因,概括了当前生理热适应的研究现状,归纳出生理指标遴选研究、生理热适应研究和基于生理、心理及行为调节的热舒适多元评价模型研究这3个研究方向,提出了生理热适应研究还需系统而完善地揭示中国不同地域气候区人群的生理热适应差异;揭示中国不同气候区人群的适应温度区阈值以及表达阈值的生理指标;提出揭示室外环境参数对生理热适应的影响,这对完善热适应模型、实现舒适又节能的建筑热环境具有重要意义。     

辐射壁作用下的室内热环境及人体热舒适研究

本文分别在冬季和夏季的情况下,通过实验研究了辐射板壁温对室内热环境及受试者热舒适的影响。结果表明,利用改变辐射壁温对室内空气调节的方式可达到人体的热舒适要求,其冬季中性温度SET*为23.43℃,夏季中性温度SET*为26.73℃。     

均匀和不均匀热环境下热感觉、热可接受度和热舒适的关系

对30名受试者采用问卷调查的方式,研究了均匀热环境和不均匀热环境下人体全身热感觉、热可接受度和热舒适的关系。结果显示,在均匀热环境下,全身热感觉、热可接受度和热舒适具有较强的线性相关关系,可接受范围涵盖了(0,1.5)的热感觉投票和"舒适"与"稍有不适"标度范围内的热舒适投票;在不均匀热环境下,全身热可接受度与热舒适密切相关,而全身热感觉与热可接受度和热舒适出现分离,热感觉不均匀度是其原因。综合考虑全身热感觉和热感觉不均匀度的影响,提出了综合评价模型。经验证,该模型适用于全身热状态为中性偏热的均匀和不均匀热环境。     

某高速公路服务区冬季热舒适研究

针对高速公路服务区的热湿环境特征,以某高速公路上的服务区为研究对象,采用问卷调查和现场测试相结合的方法,对服务区内的热湿环境进行研究,讨论了不同环境参数对人体热舒适的影响,同时采用动态热舒适评价指标:相对热指标(Relative Warmth Index,RWI)和热损失率(Heat Deficit Rate,HDR),对冬季服务区公共区域过渡状态下的热舒适环境进行分析,得出过渡状态下的人体热舒适变化情况。调查结果显示,参与调查的人员整体表示对室内热湿环境接受,同时测量结果表明,服务区超市内空气平均温度为17.4℃,平均相对湿度为32.8%,室内平均空气流速为0.16 m/s,均处于人体可接受范围内。研究表明,采用动态评价指标与问卷调查相结合的方法能够准确评价冬季高速公路服务区热环境;寒冷季节,服务区室内空调温度不宜设置过高,避免因环境突变造成人体不舒适。     

上海国歌广场热舒适研究

主要讨论上海国歌广场夏秋冬三季物理环境及广场使用者的热感知和偏好。现场进行小气候实测和问卷调查,21个测试日共获得问卷878份。研究采用主观评价与客观评价结合的形式评价热舒适。客观评价指标采用预测平均投票(PMV)、生理等效温度(PET)和标准有效温度(SET*)3个指标。结果表明:1)广场夏季热舒适问题相较秋冬两季更为突出;夏季,80%受访者期望空气温度降低、风速升高;秋冬两季,近半数的人希望温度升高、风速降低、太阳辐射增强;夏季,居民太阳辐射偏好与空气温度值呈显著负相关;秋冬两季,居民风速偏好与空气温度呈正相关,与太阳辐射呈负相关;2)预测PMV不适合评估上海广场户外热舒适;使用PET计算的热中性温度为16.2℃,热舒适范围为7~25℃;使用SET*计算的热中性温度为17.1℃,热舒适范围为10~24℃。本研究成果可为风景园林师优化上海高密度环境下的户外热环境提供评判依据。     

湘中煤矿区住区夏季热环境实测研究

文章选取湖南省娄底涟源市某煤矿区住宅区进行夏季热环境实测研究,通过实地热环境监测、结合问卷调研收集数据,基于热感觉投票、热舒适投票与生理等效温度进行回归分析。研究结果表明,环境温度处于中性范围内,夏季热中性生理等效温度为27.16℃,夏季热舒适生理等效温度为31.61℃,并提出改善住区热环境的设计策略,可通过增设屋面保温板、优化屋面构造层次,推广绿色屋顶和垂直绿化等措施改善热环境。影响住宅室内外热环境因素的温湿度的研究有助于改善居民夏季户外活动热舒适度。     

综合皮肤指标及其与热感觉关系的探讨

平均皮肤温度和皮肤湿度是表征人体对热环境生理调节功能的重要参数,是人体热感觉的外在表现,但是二者在单独用于评价人体热感觉时均有一定的局限性。提出了综合皮肤指标的概念,研究了综合皮肤指标与热感觉的关系,并给出了不同活动水平下接近舒适状态时平均皮肤温度与皮肤湿度的波动范围。     

基于生理参数的热健康温度分区研究现状

当室内热环境发生变化时,人体会通过一系列生理调节来适应这种变化,因此生理参数在热舒适评价中展现出极大的潜力。近年来,基于生理参数、热环境和健康三者之间关系的研究为室内热环境的改善提供了更准确、更健康的方法,此类涉及生理学、建筑环境学和统计学等多学科交叉研究的方式也为未来我们所追求的建筑热环境提供了新的可能性。分析了人体主观与生理可接受温度分区,并介绍了热健康相关的典型生理参数。最后,基于过往实验数据对符合人体热健康的温度阈值和生理参数范围进行了探讨,提出了基于生理参数探究热健康温度分区未来研究的方向与将要面临的挑战。     

夏季湿热环境下温度-风速适宜值实验研究

一定温度环境下增大风速可以提高人体热舒适并降低能耗,但较高温度环境下增大风速对人体热舒适的改善作用降低。为了探究夏季湿热环境下风速对温度的补偿作用,提出适宜的风速值,本文系统地研究了高湿环境(80%相对湿度)下从偏热到高温范围内风速的积极改善作用和改善效率。通过在人工气候室营造4种温度水平(28、30、32、34℃),采用落地扇正面吹风,控制风速为0.8～1.4 m/s,共完成8个工况、168人次受试者热舒适实验,获取了受试者的主观感受及生理反应。建立了整体热感觉与温度和风速之间的预测评估模型,得到热中性状态下不同温度对应的舒适风速;在32、34℃环境下,提高风速不能使受试者达到热舒适状态,但对热感觉及皮肤温度仍具有改善作用,进而提出利用平均皮肤温度变化率评价不同风速下的吹风效率,得到对应温度下的有效风速值。将舒适风速与有效风速相结合,得到了夏季湿热环境下不同温度的适宜风速推荐值。     

建筑热环境对人体热生理反应的影响与实验模拟研究

建筑热环境对我们的安全、健康及舒适均有重要的影响,因此明确热环境对人体热生理反应的影响,能为住宅、办公楼、商场等建筑的热环境设计提供依据,有助于降低因热环境变化诱发日常活动场所事故的风险,营造健康舒适的生活。文章对基本的日常活动——坐姿、站立、行走、沐浴和睡眠进行实验研究,在实验基础上对人体热模型与心血管模型进行优化,并应用于评估日常行为场景中热环境与人体热生理(温度、血压)的量化关联性。     

全国9座城市住宅主观睡眠热舒适及人员适应性行为长期监测研究

为研究我国不同气候区居民的睡眠热舒适,对位于全国5个气候区9座城市的166户住宅居民进行了为期1年的睡眠热舒适调研。通过对获得的4 260份问卷的分析发现,住户睡眠热感觉为中性时,主观睡眠质量最好,偏暖的热感觉下睡眠质量比偏冷的热感觉下差。住户为改善睡眠环境会积极地调节寝具热阻、开关窗和使用空调,因此热感觉投票在"稍暖""中性"和"稍冷"区间内的比例高达84%。但位于北方城市的调研住户由于夏季不开空调或冬季供暖过度,总体夜间睡眠时感觉到"暖"和"热"的比例高于感觉到"凉"和"冷"的比例(高1.2%～4.0%);而位于南方城市的调研住户冬季没有供暖,总体夜间睡眠时感觉到"凉"和"冷"的比例高于感觉到"暖"和"热"的比例(高1.0%～4.4%)。因此从全国范围来看,针对不同气候区的特点和行为调节习惯有重点地改善季节性睡眠热不舒适是住宅睡眠环境控制的关键。     

湿热地区老年人夏季室外热舒适阈值研究

旨在探索湿热地区老年人夏季室外热舒适阈值。以课题示范工程、样本量集中的广州市老人院为研究案例,结合现场实测与问卷调研,获得各气象要素（空气温度、相对湿度、黑球温度、风速）的逐时数据及老年人室外热舒适状况;借助Rayman模型,计算生理等效温度PET,运用SPSS进行回归分析建立老年人室外热舒适评价模型;并评析不同类型测点空间的热环境情况与特点。结论如下：（1）湿热地区夏季老年人室外热环境中性PET值为25.60℃;台湾、香港、广州等湿热气候地区,老年人与混合年龄层中性PET值接近,人群中性PET值具有一定普适性;（2）老年人热感觉中性范围为23.79℃~27.41℃,较混合年龄层窄;老年人室外环境热舒适PET范围为22.70℃~32.53℃,老年人对偏凉感觉（PET=23.10℃）更感舒适;老年人达到90%可接受率的PET范围是22.62℃~31.15℃;（3）老年人夏季热敏感度为3.62PET（℃）/TSV,夏季老年人对室外热环境敏感度明显高于混合年龄层,因此室外热环境设计对老年人具有更大影响;（4）在适当遮荫条件（植物或建筑）下,老年人在夏季依然乐于接受室外阳光辐射;但需综合运用遮阳、通风、降温等设计策略才能满足老年人对热环境的舒适需求。以期为湿热地区室外环境适老设计提供研究方法和设计目标的参考。     

动态热环境下人体热舒适的实验研究

室内热环境是影响人体热舒适的关键因素,研究动态热环境下人体的热舒适温度范围,对促进建筑节能有着重要的意义。本文以深圳市某居住小区的住户为研究对象,在动态的室内环境中,测试分析了不同状况下的人体热舒适温度和自然通风的热舒适性效果,提出了有关建议:住宅建筑应尽量采用自然通风来达到舒适性要求,在自然通风无法满足要求时,可采用风扇等其他机械通风方式;空调状态下人体热舒适温度在国家标准规定的26℃基础上可适当提高1～2℃。     

热湿工况下工位辐射空调的热舒适实验研究

为研究热湿工况下使用工位辐射空调的人体热舒适情况,在人工环境实验室内,通过改变环境背景温度来影响人体的热感觉,并采用热感觉投票(TSV)作为评价标准,重点研究了人体头部、躯干、上肢、下肢以及整体热感觉情况。实验结果表明,尽管背景环境参数超出舒适范围,但使用工位辐射空调能维持受试者的舒适状态,即背景温度稳定在28℃时,平均整体热感觉投票值低于+0.2;背景温度为30℃时,受试者热感觉仍能满足ASHRAE规范中规定的80%可接受范围要求。     

通过改变人体导热实现睡眠热舒适性的研究

本文结合实测数据和理论研究,得出考虑人体导热时的睡眠热平衡方程,并根据该方程计算出不同睡眠环境温度下,为满足睡眠热舒适需要的导热量。设计出一种合理利用导热来满足睡眠热舒适的睡眠床模型,针对该模型进行数值计算,得出睡眠床进水速度,温度对导热量和传热系数的影响。     

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。     

湿热地区夏季户外遮阳对人体生理温度与热舒适的影响

在全球气候变暖的背景下,湿热地区城市热环境面临着严峻的挑战,户外遮阳是改善城市热环境的有效措施,为探析夏季户外遮阳空间下人体生理量的变化与热舒适特点,选取无遮阳、植物与高架桥遮阳三类空间为研究对象,在夏季对其热环境参数与人体生理温度进行监测,并对人体热感觉和热舒适展开同步问卷调研。结果表明：从室内转向室外,人体生理温度变化主要分为两个阶段,第一阶段呈现不同程度的增大,无遮阳环境各生理温度增长速率均明显高于遮阳环境;第二阶段人体逐渐适应室外环境达相对稳态后,生理温度在一定范围内波动,期间无遮阳环境平均皮肤温度均值为34.42℃,分别高出植物与高架桥遮阳环境1.31℃与1.49℃;热舒适投票均值为1.24,分别高出植物与高架桥遮阳环境1.09和0.91个单位。此外,无遮阳环境下人体主观投票随停留时长变化明显,1 h内TSV与TCV均增大了约0.5个单位,而有遮阳环境的投票值则表现相对稳定。研究结果可为完善热适应模型、改良室外热舒适实验及理解城市微气候舒适感受机理提供数据支持与参考。     

天津城市下沉广场冬季热环境研究

下沉广场作为城市居民娱乐休闲以及地上地下过渡的重要空间形式,科学分析其热环境特性以及建立热舒适评价模型,对城市高质量发展具有非常重要的意义。本文以天津市典型下沉广场为研究对象,采用现场实测与问卷调查相结合的研究方法,在掌握了下沉广场冬季热环境现状的基础上,总结地上、地下空间热环境各项参数对人体热感觉的影响规律,并且建立了天津市下沉广场冬季热感觉和热舒适评价模型,明确了冬季的热中性温度及舒适区间,通过生理等效温度对比,揭示了下沉广场形态特征对人体热感觉造成的影响程度,旨在为寒冷地区下沉广场的合理设计及优化改造提供理论参考。