关于热感觉和热舒适与热适应性的讨论
1 热感觉
所谓热感觉是人对周围环境是“冷”还是“热”的主观描述 。 对热感觉的研究属于心理学研究范畴 。感觉不能用任何直接的 方法来测量 ,进行客观判定 。1850 年前后 Weber 首先开始了对感 觉的心理学研究 。人的冷热感觉不仅包含了生理上的冷热刺激 感觉 ,还包含了人们心理上对冷热感觉的主观描述 。尽管人们经 常评价房间的“冷”和“热”,但实际上人是不能直接感觉到温度 的 ,只能感受到位于皮肤下面的神经末梢的刺激 。
环境下同样可以达到热舒适 ,它是随着环境的变化而变化的 。 关于热舒适和热感觉的区别 , Ebbecke[4 ]在 1917 年曾对热感
觉和热舒适给出了两者之间的区别 “: 热感觉是假定与皮肤热感 觉的活动有联系 ,而热舒适是假定依赖于来自调节中心的热调节 反应”。Hensel 给出了热感觉和热舒适的差别示意图 ,如图 3 所 示 。热感觉主要是皮肤热感受器在热刺激下的反应 ,而热舒适则 是综合各种感受器的热刺激信号 ,形成集总热激励而产生的 。图 中虚线表示一种可能性 ,热舒适则包含舒适与不舒适两种可能性 。
3 热适应
人体的适应性是热舒适实验室研究与现场实测结果产生差 异的主要原因 。在实验室研究中 ,人是环境的被动接受者 。而在 适应性的研究中 ,强调人的社会属性 ,人能够主动创造自己喜欢 的热环境 ,从这个意义上说对环境的满意就是对环境的适应 。近 几年在 对 人 体 热 舒 适 研 究 过 程 中 更 重 视 人 体 热 适 应 的 影 响 , N. Yamtraipat[1 ]等人在 2003 年对泰国 3 个气候区的建筑室内热
环境进行了现场测试 ,对人体在空调开启时 ,适应时间长短对室 内热环境评价的影响进行了分析 ,同时分析了不同教育程度对热 环境评价的影响 。
适应性由三个部分共同组成 :行为调节 、心理调节和生理调 节 。行为调节是人体的适应性表现在通过一系列的行为调整主 动创造一个自己感觉舒适的热环境 。行为调节的研究较为丰富 , 大量的事实也证明了其对于人体的热舒适性有较高的影响 ,尤其 是对服装热阻的调整 。许多学者认为在热环境中 ,人体并不是外 界刺激的被动接受者 ,人们各自的生活环境和经历都会影响他们 各自的热期望 。当实际热环境状态和人们对热环境所期望的状 态相符时人们就会对该环境感到满意 。因此生活在不同环境中 的人们的期望热环境也会有所不同 。ASHRA ERP2884 通过测试 自然通风和集中空调建筑的热环境 ,发现自然通风建筑要比集中 空调建筑的可接受温度范围宽出 70 %左右 。从而证明 ,对环境具 有高度控制能力的人体对不同温度有更广泛的适应性 [2 ,3 ] 。人体 对热环境的生理适应性主要表现在体温调节 、出汗机能 、新陈代 谢 、心血管系统功能的适应性变化等方面 。
山 西 建 筑 第 33 200
卷 第 29 7年10
期 月
SHANXI
ARCHI
T EC
TU
R
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Vol Oct
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33 No . 29 2007
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·专家专稿·
文章编号 :100926825 (2007) 2920001202
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建
筑
比例 。灰色和白色分别代表居民工作场所有空调和没有空调情 况下 ,在家中平时开启空调的温度占的比例 。
从图 2 可以看出 ,54 %的人开启空调的温度在 25 ℃～27 ℃, 其中工作场所无空调的占 48 %。空调平时开启温度在 21 ℃～24 ℃ 所占比例为 42 % ,但其中工作场所有空调的占了 33 %。从这两 组数据可以看出 ,经常生活在空调环境下的人对环境的期望度较 高 ,对环境的要求也较高 ,因此他们往往把空调开到较低温度才 感觉到舒服 。工作场所没有空调的居民在家往往开启空调温度 较高 ,符合他们的期望度 ,在家中同样感觉舒服 。
2005.
Discussion on the thermal sensation and thermal comf ort and thermal ada ptability
表 1 Bedford , ASHRAE, PMV 和热舒适指标
贝氏标度
过分暖和
7太暖和6令人舒适的暖和 5舒适 (不冷也不热) 4
令人舒适的凉快 3
太凉快
2
过分凉快
1
ASHRAE 热感觉标度 PMV 热感觉标度 热舒适指标
热
7
热
+ 3 舒适 1
暖
6
暖
+ 2 轻微不舒适 2
稍暖
5
微暖
+ 1 不舒适 3
正常
4
适中
0 很不舒适 4
稍凉
3
微凉
-1
凉
2
凉
-2
冷
1
冷
-1
通过实验调查 ,认为热舒适和热感觉是两个不同的概念 ,影 响热舒适的因素要比热感觉多 。热舒适不能长期存在于一个固
定的环境下 ,它是短暂的 。在稳态环境下可以达到热舒适 ,在动态
人体对周围环境的热感觉是一个非常复杂的过程 。人体与 周围环境不仅存在传热过程 ,而且存在人的主观意识作用和客观 生理调节过程 。在对人体热舒适环境的研究中 ,既要体现出对环 境的客观评价 ,如对空气温度 、相对湿度和风速等参数的评价 ,也 要在人体生理调节和主观意识作用下 ,体现出人对周围环境的主 观评价 ,将二者相结合 ,才能客观地得出人体对环境的正确评价 , 得出接近人体热舒适的各种参数的组合范围 ,为以后设计人员提 供参考 。
图 2 是居民平时在家中空调开启温度段所占的比例 ,从图 2 可以看出 ,黑色代表所调查的居民在家中空调开启温度段占的总
收稿日期 :2007204227 3 :广东省科技计划项目“基于华南地区住房热舒适度的科学评价方法及数据库研究”(项目编号 :2005B33302011) ; 广东省科技计划项目“基于华南地区建筑物空调系统的热舒适度和能耗的优化设计研究”(项目编号 :2006B13301005)
[ 2 ] Richard J . de Dear. Developing an Adaptive Model of Thermal
Comfort and Preference [J ] . ASHRA E Transactions , 1998 , 104 (1) :1452167. [ 3 ] Richard J . de Dear. A Global Database of Thermal Comfort Field Experiment [J ] . ASHRA E Transactions. 1998 ,104 (2) : 1 14121 152. [ 4 ]黄 晨 ,龙惟定. 建筑环境学 [ M ] . 北京 : 机械工 业 出 版 社 ,
2006 年 9 月针对南方城市东莞居民住宅的室内热环境进行 了现场调查 ,图 1 是居民夏季在家中增加自身热舒适采取的各种 措施 。
从图 1 可以看出 ,居民在家中为了使自己更加舒适 ,他们会 采取各种措施使自己适应室内环境 ,一方面他们从自身调整 ,如 减少衣服 、洗澡及喝冷饮 ;另一方面他们会主动调整室内环境 ,如 降低空调温度 、开关门窗及增加窗户遮阳等一些措施 ,使室内环 境尽可能保持在自我感觉比较舒服的一个状况下 。经过这两方 面的调整 ,居民在家中的舒适性就会大大提高 。
人脑产生的冷热感大多数是接受来自生理上的冷热刺激感 觉 ,主要是通过人体冷热感受器传递的信号获得的 。除此之外 , 冷热感觉还与刺激的延续时间以及人体原有的热状态有关 。
2 热舒适
ASHRA E 55292 标准将人体热舒适定义为人对热环境表示满 意的意识状态反映 。ISO 7330 对热舒适的定义是主观感觉满意 的热环境则为热舒适环境 。2004 年 ASHRA E 5522004 在《室内人 居热环境标准》中 ,对热舒适定义了在主观感觉满意的同时 ,强调 对热舒适性的主观评价 。
中图分类号 : TU2023
文献标识码 :A
随着生活水平的提高 ,人们对生活环境的要求也越来越高 , 这就促使一批研究人员开始大范围地调查研究室内热环境 。如 何改善室内环境 ,使人更加健康 、舒服及提高工作效率是科研人 员所要解决的问题 。由于人体热舒适的研究涉及到多种学科 ,对 于热舒适的几个模糊概念还需要进一步阐述 。
作者简介 :胡钦华 (19772 ) ,男 ,讲师 ,东莞理工学院软件学院 ,广东 东莞 523808 丁秀娟 (19842 ) ,女 ,西安建筑科技大学硕士研究生 ,陕西 西安 710055 李奎山 (19592 ) ,男 ,教授 ,东莞理工学院 ,广东 东莞 523808
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关于热感觉和热舒适与热适应性的讨论 3
胡钦华 丁秀娟 李奎山
摘 要 :系统地论述了人体热舒适研究的发展过程 ,讨论了热感觉 、热舒适及热适应的定义 ,并分析了热感觉与热舒适的
差异及与热适应性的关系 ,得出了人们对同一热环境有不同的热感觉及热舒适性 ,主要是由于人体的适应性产生的 。
关键词 :热感觉 ,热舒适 ,热适应
1) Houghton , Yaglou , Gagge 和 Fanger 认为热感觉和热舒适是 相同的 ,热感觉不冷不热就是热舒适 。
室内热舒适性问题
室内热舒适性综述朱明贵（暖通1511024003）摘要：通过介绍室内热舒适性影响因素，对其评价指标PMV等进行综述，详尽分析了改善室内热舒适性的措施，展望我国研究学者应该结合自身生理参数、环境参数对前人研究的模型进行优化。
关键词：热舒适性、PMV、气流组织Abstract：Through the introduction of indoor thermal comfort factors, their evaluation were reviewed, a detailed analysis of the measures to improve indoor thermal comfort, and the prospect of our researchers should combine their physiological parameters and environmental parameters on the model of previous studies to be optimized.Keywords：Thermal comfort、PMV、air distribution0.序言所谓人体热舒适，指人体对热湿环境感到满意的主客观评价。
热舒适是人体自身通过热平衡和感觉到的环境状况并综合起来获得是否舒适的感觉，它是由生理和心理综合决定的，并且，更偏重于心理上的感受,影响人体热舒适性的环境参数主要有空气温度、气流速度、空气的相对湿度和平均辐射温度；人的自身参数有衣服热阻和劳动强度。
人体热舒适的研究涉及建筑热物理、人体热调节机理的生理学和人的心理学等学科。
人的一生中有80%以上的时间是在室内度过的，室内环境品质如声､光､热环境及室内空气品质对人的身心健康､舒适感及工作效率都会产生直接的影响。
同时，大量的国内外研究表明，室内空气品质也与热环境有关：1)空气温湿度以及风速会影响室内污染物的放；2)对污染物的感觉与温度有关，国外有关研究认为，在室内空气的化学成分保持不变的情况下，温度降低会使人感到舒服一点，对空气品质的不满意率也会降低｡为了获得舒适的热环境，各国每年都要消耗大量的能源用于供热和空调。
室内环境人体热舒适探讨
室内环境人体热舒适探讨一般认为，人体热舒适主要与4个环境因素和2个人体参数有关，分别为环境空气温度、空气湿度、空气流速、平均辐射温度和人体新陈代谢率〔活动量〕及衣服热阻〔着衣量〕。
除此之外，热舒适还与人体对热环境生理上、行为上和心理上的适应性有关，当地的地理气候条件和经济开展水平及生活习惯等因素对热舒适有不可无视的影响[1]。
2.人体热平衡方程人体的热平衡方程可用下式表示：MWCRES=0其中，式中M为人体能量代谢率，，决定于人体的活动量大小；W为人体所做的机械功；C、R分别代表人体外外表向周围环境通过对流、辐射形式散发的热量；E为汗液蒸发和呼出的水蒸气所带走的热量S为人体蓄热率。
3.人体热舒适方程热舒适，即人对热环境满意度的主观评价，就是通常我们所说的冷热感觉问题，是人们对于身体所处环境的总体冷热感觉。
在ASHRAE标准中，热舒适定义为人对热环境表示满意的意识状态[1]。
简单地说，在一定条件下，当由人体新陈代谢产生的热量与散发出去的热量相平衡时，这时人感觉周围的环境是舒适的。
人在某一热环境想要感到热舒适，必须满足三个最根本的条件[2]：〔1〕最根本、最主要的条件是人与环境到达热平衡，人体对环境的散热量等于人体内产生的热量，即人体蓄热S=0；〔2〕皮肤平均温度应具有与舒适相适应的水平；〔3〕人体实际的出汗蒸发热损失应在一个较小的范围内，并且和皮肤平均温度都是新陈代谢率的函数。
要到达热舒适条件，不是环境参数单独起作用，而是通过环境参数来影响人体内在因素来起作用。
空气温度影响人体的冷热感觉，而机体的冷热感受器可以敏锐的对冷热环境做出反响。
气温降低时，皮肤外表变冷，近表皮的毛细血管收缩，限制血液流量，减少人体的热损耗，从而维持正常体温。
气温升高时，那么相反；空气湿度那么和人体潜热蒸发散热量关系紧密，当空气湿度增加时，人体皮肤外表上水蒸气分压力与空气中水蒸气分压力之差减少，导致人体潜热蒸发散热量减少，相应的皮肤润湿度〔与热舒适有密切关系〕增大，过高的皮肤湿润度将造成人体的不舒适感；空气流速影响人体的对流和蒸发换热。
建筑物理 人体热感觉与热舒适
10
3.4.热应力指标（Heat Stress Index）
根据人体热平衡的条件，先求出在一定 环境中人体所需的蒸发散热量，然后再计 算在该环境中最大可能的蒸发散热量，以 这二者的百分比作为热应力指标，它提供 了一种按照人体活动、衣着及周围热环境 对人的生理机能综合影响的分析方法。
3.5预测平均热感觉指标PMV
2.4.室内热环境的组成因素
四个因素：
Ａ．空气温度 Ｂ．空气流速 Ｃ．空气湿度 Ｄ．辐射温度。
A.室内气温 室内温度有相应规定：冬季室 内气温一般应在 16～ 2 2 ℃；夏 季空调房间的气温多规定为24～ 28℃，并以此作为室内计算温度。
室内实际温度则由房间内得热和失 热、围护结构内表面的温度及通风 等因素构成的热平衡所决定。
1.2.人体对热冷的调节过程
人体调节自身体温的机制是很复杂的: 刺激→热感觉神经→大脑(丘脑)→调 节神经→调节反应。
1.3.主观反应的语义分级
不同的人对热冷感是有差别的，但在 适应的状态下，这种差别是在窄小范 围内的。表现在： 瞬感现象： 衣着状况： 个体状况： 地域差异： 种族差异： 年龄差异： 恒定与变化：
作业二
1.温度是怎样定义的？温标有哪几种？
相互间存在怎样的换算关系？80℉为 多少℃和多少K？ 2.空气的湿球温度该怎样定义？什么是 空气的绝对湿度和相对湿度？两者间 存在怎样的关系？
3.什么是导热，影响导热传热的因素 有哪些？ 4.什么是对流传热和对流换热，两者 有什么区别？影响对流换热的因素 有哪些？
热环境各个因素是互不相同的物理量， 但对人体的热感觉来说，它们相互之间 又有着密切的关系；改变其中一个因素 往往可以补偿其他因素的不足，如室内 空气温度低而平均辐射温度高，和室内 空气温度高而平均辐射温度低的房间就 可以有同样的热感觉。
2009年热舒适性的研究进展
2009热舒适性的研究进展摘要：简要介绍了2009年间国内外热舒适性的研究进展，提出了对于热舒适性的认识以及今后的可能发展趋势。
关键词：热舒适性；室内空间环境；材料热舒适性能引言热舒适是指大多数人对客观热环境从生理与心理方面都达到满意的状态。
随着社会的不断发展，生活质量不断提高，人们对环境，尤其是室内环境热舒适性的要求不断提高，使得人们对室内环境对人体热舒适性影响的研究越来越感兴趣。
人体对冷热应力的生理反应是区分环境的舒适程度的一个重要方面。
另外，不同材料的热舒适性也不尽相同，如细羊毛絮料、纯毛织物和轻质陶瓷等，对这些材料热舒适性的研究也在不断深入中。
1热舒适性的研究进展热舒适性的研究工作始于国外，最早是建筑领域的研究课题之一。
近年来，我国许多学者对于各种环境下的热舒适性也进行了许多研究和调查，在这方面的理解和认识也在不断深化，其中包括室内热舒适性研究、不同材料热舒适性能研究以及人的生理系统对热舒适性的反应等等方面。
关于室内热舒适性，对国内的某些城市进行了调查测试。
例如，兰州市81%的办公人员对室内19.5℃的平均温度表示接受；深圳市80%的人群可接受的热环境有效温度上限为29.5℃，远高于ASHRAE推荐的舒适温度上限值27℃。
在对火车站和汽车站候车厅调查测试中发现，不同规模的车站应该有不同的热舒适标准；大部分火车站候车厅的舒适度得到乘客的认可；非空调火车站乘客满意度较低。
人员流动性较大的车站候车厅的热舒适性，不仅与室内热环境参数有关，还与车站等级、人员停留时间有关。
在室内通风方面，自然通风条件下室内空气流动及其对热舒适性的影响是住宅设计的重要因素。
不同送风角度，室内温度分布差异很大，人员不满意度区别明显，对室内热舒适性影响很大。
综合比较得出向上15O、向右15O的送风角度为最佳送风角度。
在研究材料的热舒适性能方面，选取了几种不同材料进行研究。
例如，通过分析物体的传热及热性能，并通过SEM、热模拟等方法，对比轻质陶瓷晶立方砂岩及人然砂岩、瓷砖等几种不同材料的热性能，指出其不同的热性能导热系数、材料密度及比热是影响几种材料舒适性的主要原因。
人体热感觉与热舒适
3.3修正的有效 温度CET
1971Gagge提 出,1972 ASHRAE采 用。 RHA=50%, UＡ =0.125m/s
用黑球温度代替空 气温度，得到修正 的有效温度。
修正的有 效温度与 人体热感 觉：
热上限： 酷热： 炎热： 热： 稍热： 适中： 稍冷： 冷： 寒冷： 酷冷： 严寒： 冷下限
(ar+ac)(t0-ts)=ar(tmrt-ts)+ac(ta-ts)
3.2.有效温度ET(潮湿作用温度)（p8） 为室内气温，空气湿度和室内风速在一 定组合下的综合指标。
1923---1925美国Yaglon and Houghton提出：
tiA=20℃,RHA=100%，uB=0.1m/s tiB=25℃,RHB=50%，uB=1.5m/s
2.2人体热舒适的充分必要条件(p17-20) 必要条件：热量积蓄=人体得热－人体散热=0
热平衡方程: 必要条件：
充分条件: 按正常比例散热。 人体散热时,如果由于外部环境引起 的传导、对流和辐射热量损失不按 正常比例，也会产生不舒适感。
对流散热：25-30% 辐射散热：45-50% 蒸发散热：25-30%
〉43 40 35
30 25 20
15
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3.4.热应力指标（Heat Stress Index）
根据人体热平衡的条件，先求出在一定 环境中人体所需的蒸发散热量，然后再计 算在该环境中最大可能的蒸发散热量，以 这二者的百分比作为热应力指标，它提供 了一种按照人体活动、衣着及周围热环境 对人的生理机能综合影响的分析方法。
4.3调温扩展区
17毫米汞柱时,温度上限为31~33度, 5毫米汞柱时为 37~39度。
V:用通风的方 法可达到的舒 适条件及范围 (标准建筑)。
哈尔滨市住宅人体热适应性与热舒适性研究--优秀毕业论文可复制黏贴
工学硕士学位论文哈尔滨市住宅人体热适应性与热舒适性研究STUDY ON ADAPTATION AND THERMAL COMFORT OF RESIDENTS IN HARBIN张琳哈尔滨工业大学2010年6月中国分类号：TU833.1 学校代码：10213 UDC：697 密级：公开工学硕士学位论文哈尔滨市住宅人体热适应性与热舒适性研究硕士研究生：张琳导师：王昭俊副教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：供热、供燃气、通风及空调工程所在单位：市政环境工程学院答辩日期：2010年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index：TB942U.D.C.: 621.38Dissertation for the Degree of Master in Engineering STUDY ON ADAPTATION AND THERMALCOMFORT OF RESIDENTS IN HARBINCandidate：Zhang LinSupervisor：Associate Prof. Wang Zhaojun Academic Degree Applied for：Master of EngineeringSpeciality：Heating, Gas Supplying, Ventilating & Air-conditioning EngineeringAffiliation School of Municipal & Environmental EngineeringDate of Oral Defense:June, 2010Degree Conferring Institution: Harbin Institute of Technology摘要随着经济技术的发展和人民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。
室内良好的热舒适环境不仅可使人们精神愉快，而且有助于提高工作效率。
有关寒冷地区室内热舒适的分析
有关寒冷地区室内热舒适的分析摘要：对建筑运行模式进行研究发现，其将会随着地区或者经济水平的不同而表现出一定的差异，与此同时，当建筑运行模式存在差异时，室内热舒适也会随之不同。
随着社会经济水平的不断提高，寒冷地区的人们更加重视室内热舒适问题，并对其提出了更高的要求。
所以，以寒冷地区城市居住建筑为研究对象，对寒冷地区室内热舒适问题予以分析和研究，具有相当积极的现实意义。
关键词：寒冷地区；室内热舒适；分析随着社会经济水平的不断提高，人们对室内环境品质，尤其是室内热舒适提出了更为严格的要求。
在此背景下，有必要对室内热舒适的有关问题（如评价标准及方法等）进行深入的分析和研究。
人体热舒适概述所谓人体热舒适指的是，人体对热环境表示满意的意识状态反映，其影响参数主要包括：1）空气温度；2）空气湿度；3）气流速度；4）平均辐射温度；5）人体参数服装热阻；6）劳动强度等[1]。
热舒适的评价指标热环境的诸多要素将会人体热平衡产生一定的影响，另外，当一个要素发生变化时，其他要素也会随之变化，对其进行补偿，这便是舒适度指标得以建立的基础。
现阶段，用于评价室内热舒适的评价指标详如下：1）卡它冷却力，适应范围“风速偏小，且风向不属于关键参数时”；2）当量温度teq，适用范围“供暖状态的房间，8＜teq＜24℃，且v＜0.5m/s”；3）风冷指数WCI，适用范围“v＜20 m/s”；4）有效温度ET，适用范围“1℃＜ET＜43℃，0.1 m/s＜v＜3.5 m/s”；5）不快指数DI，适用范围“由温度及湿度的组合评价闷热环境”；6）新有效温度ET*，适用范围“坐姿工作，轻装的情况”；7）标准有效温度SET，适用范围“未发生寒颤的温度范围”；8）热应力指标HIS，适用范围“21℃＜ta＜60℃，0.25m/s＜v＜10 m/s”；9）预测投票PMV，适用范围“预测接近热中性时的冷热感” [2]。
寒冷地区城市住宅人体热舒适3.1人体热感觉与热舒适分析3.1.1冬季平均热感觉及其影响参数所谓平均热感觉指的是，在某一温度范围内人体热感觉平均值。
建筑热环境与人体热舒适
建筑热环境与人体热舒适第一篇：建筑热环境与人体热舒适建筑热环境与人体热舒适前言：建筑，从洪荒人类的洞穴到树巢，再至今时今日的鳞次栉比的高楼大厦，它都在体现与鉴证着人类文明的发展与进步。
在人类空前文明的今天，建筑的意义已不再是简单的遮风挡雨，而更是一种人文的体现。
随着人们健康舒适意识的加强，越来越多的人们开始追求舒适的室内环境。
人的一生中有80%以上的时间是在室内度过的，良好的室内热环境对人体的健康舒适和工作效率都会产生积极有利的影响。
人的热感觉和舒适感不能视为同一概念，舒适感具有更广泛的含义，除了与空气温度、湿度相关外，还与气流速度、室内空气品质密切相关，而热感觉在舒适感中无疑起着举足轻重的作用。
关键词: 建筑热环境热舒适影响因素（一）热环境将影响人体冷热感觉的各种因素所构成的环境称为热环境。
人体的冷热感觉是室内的温湿度，风力大小、热辐射情况、衣着和个人心理及身体素质等因素综合作用的结果。
建筑热环境的设计目标是舒适、健康、高效，以最少的能源消耗提供舒适、健康的工作和居住环境，提高生活质量。
优质节能的建筑热环境的创造要依靠城市规划、建筑、建筑环境及设备工程乃至园林等学科学者的共同努力与协作，是一个长期摸索与探究的过程。
（二）热舒适所谓人体热舒适，指人体对热环境感到满意的主客观评价。
热平衡是人感到舒适的必备条件。
人的热平衡即人体新陈代谢产生的热量与自身蒸发、导热、对流和辐射的失热量的代数和相平衡。
对人体而言，与周围环境的导热、对流及辐射换热是得热或失热的过程，而汗液蒸发则完全是失热的过程。
人在不同的活动状况下，所要求的舒适温度是不同的。
新陈代谢的产热量取决于活动的程度，在周围没有辐射或导热不平衡的状况下，新陈代谢产热量有不同的平衡温度，例如睡觉时产热量为70W～80W，空气平衡温度是28℃；人坐着时产热量为100W～150W，空气平衡温度是20℃～25℃；马拉松运动员产热量会达到1000W，此时，无论环境温度如何，他的热感觉都为极不舒适。
关于 PMV 热舒适模型及指标的分析
关于 PMV 热舒适模型及指标的分析李伊洁;刘何清;高黎颖;刘天宇【摘要】PMV 热舒适模型是目前应用最为广泛的室内热舒适评价模型，但其适用范围及“负荷偏离值”的确定观点不一；Fanger 热舒适方程是 PMV 热舒适模型的基础，但其适用条件及“热中性”平衡存在异议。
作者通过对现有文献的分析，提出了对 PMV 热舒适模型“负荷偏离值”计算的见解及适用范围；通过分析Fanger 等学者自“人体热平衡方程”到“Fanger热舒适方程”的演化与简化过程，提出了对Fanger“热中性”状态的新认识；并分析了可能引起 PMV 指标误差的因素。
%The PMV thermal comfort model is the most widely used indoor thermal comfort evaluation model.However,reading its scope of application and the determination of load deviation value,people have different views.Fanger thermal comfort equation is the basis of the PMV thermal comfort model,but there are different voices about its applicable condition and thermal neutral equilibrium situation.Through the analysis of other scholars’literature understanding,this paper puts f orward the load deviation value calculation of the PMV thermal comfort model insights and applicable scope;by analyzing the evolution process,that is from the human body heat balance equation to Fanger thermal comfort equation,and the simplification process put forward by such scholars as Fanger,the paper puts forward the new understanding of Fanger thermal neutral state,and analyzes the possible causes of the error of the PMV index.【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2016(031)002【总页数】6页(P70-75)【关键词】PMV热舒适模型;热舒适方程;偏离值;“热中性”状态【作者】李伊洁;刘何清;高黎颖;刘天宇【作者单位】湖南科技大学能源与安全工程学院，湖南湘潭 411201;湖南科技大学能源与安全工程学院，湖南湘潭 411201; 湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验室，湖南湘潭 411201;湖南科技大学能源与安全工程学院，湖南湘潭 411201;湖南科技大学能源与安全工程学院，湖南湘潭 411201【正文语种】中文【中图分类】TU83随着经济的发展和科学技术的进步，人类对建筑环境舒适性的要求也在逐渐提升，在人体众多的舒适要求中，热舒适一直是评价环境的一个重要方面，也是人类生存最基本的需求之一.目前和曾经使用过的评价环境热舒适的指标很多，主要有有效温度指标ET，新有效温度ET*，标准有效温度SET*，PMV预测热舒适的指标等［1］.其中，以PMV预测热舒适的指标最具代表性，其包含了人体热舒适感相关的诸多因素，是目前囊括影响因素最全面、应用最广泛的室内热环境评价指标. 暖通、制冷和空气调节工程师学会(简称ASHRAE)研究发现影响人体热舒适主要有6个因素.其中，4个与环境有关的因素:空气的干球温度、水蒸汽分压力、流速和室内物体及壁面的辐射温度;2个与人本身有关的因素:人的新陈代谢率和服装［2］.ASHRAE把热舒适环境定义为，人类在心理状态上感到满意的热环境［2］.在ISO7730标准中，热舒适的定义为，人对周围热环境所做的主观满意度评价［3］.ASHRAE55相关标准中，人的热舒适被解释为，热舒适是对热环境表示满意的意识状态.从这些定义可以看出，无论环境热舒适还是人体热舒适，都是由人的热感觉判定的，人是热舒适感觉的主体;离开了人这个主体，环境好坏则没有意义.因此，热舒适是一种感觉、是人对环境因素与自身因素耦合作用的主观反应.2.1 Fanger热舒适方程适用条件及推导PMV热舒适模型建立的理论基础是人体热平衡方程和Fanger热舒适方程，同时考虑了人体自身生理调节功能对环境参数的适应能力.Fanger热舒适方程表征的是热舒适情况下的热平衡方程，是PMV指标的基准状态，对PMV指标的推导有着重要的意义.在生理代谢功能正常的情况下，任何环境、任何新陈代谢强度下，不论是处于舒适状态、还是不舒适状态，人体均存在产热量与散热量的平衡，可用下列方程式表达［4］:式中，M:人体新陈代谢率，W/m2;W:人体对外所做的机械功，W/m2;C:人体体表对流散热量，W/m2;R:人体体表辐射散热量，W/m2;E:人体蒸发散热量和呼吸热散失量，W/m2;S:人体蓄热率，W/m2.式(1)中的人体蓄热率S分等于0和不等于0这2种可能，人体正常情况下，靠自身强大的调节功能，可以保持S=0;当S≠0，则意味着人体调节功能失调，人体将处于病态，肯定是一种极度不舒适状态.当人体处于正常情况下，蓄热率S=0;人体产热量为［5］:人体蒸发散热量包括呼吸显热、潜热损失和皮肤扩散蒸发损失、出汗蒸发损失［4］:则:人体无蓄热情况下的热平衡方程可表示成:式中，H:人体产热量，W/m2;L:呼吸显热损失，W/m2;Eres:呼吸潜热损失，W/m2;Ed:皮肤扩散蒸发损失，W/m2;Esw:皮肤表面出汗造成的蒸发热损失，W/m2.变量H中的M的表达式是由实验回归得出;呼吸热损失L和Eres受环境因素影响较小;辐射热R和对流换热量C的计算式是根据经典理论总结的出的［6］，适用于任何情况，但其换热量大小受人体皮肤平均温度ts的影响;皮肤扩散蒸发热损失Ed受正常排汗影响较小，可忽略，其与人体平均皮肤温度ts呈线性相关.因此，归结起来，平均皮肤温度ts和皮肤表面出汗造成的热损失Esw才是影响人体热平衡的主要因素.Fanger等人研究得出，当人体接近热中性时，ts和Esw只取决于人体新陈代谢率和对外所做的功，且存在线性关系［7］.将人体接近中性时所有变量的表达式带入式(4)便得出了Fanger热舒适方程［8］: 式中，Pa:环境空气水蒸气分压力，kPa;ta:环境空气温度，℃;fcl:服装面积系数;tcl:服装外表面温度，℃;平均辐射温度，℃;hc:对流换热系数，W/(m2·K).Fanger热舒适方程的前提条件为(1)人体必须处于热平衡状态，且蓄热量为0;(2)皮肤平均温度应具有与舒适相适应的水平;(3)人体应具有最佳的排汗率.亦即:Fanger热舒适方程是指具有舒适皮肤平均温度、舒适排汗率、人体蓄热率为0的“热中性”条件下的各变量之间的热平衡关系［8］，即理论上的“最适”热状态.在最舒适状态下，(M0－W0)为一定值，即为PMV指标的基准.2.2 Fanger“热中性”平衡的释义根据PMV热舒适模型的定义可知，Fanger热舒适方程表达的“最适”人状态是任何接近热舒适状态热平衡的参照.那么，什么样的热平衡是Fanger热舒适方程所指的“热中性”平衡?前面已经述及，任何新陈代谢条件或任何环境参数下，人体通过自身强大的调节功能都能达到人体产热量与散热量的平衡.但是，该种热平衡并不一定表示人体都处于热中性状态下，更不一定是Fanger热舒适方程中所指的“热中性”平衡状态. 金招芬，朱颖心认为人体在裸身状态下处于29℃的气温中，安静时代谢率为最低;若着衣适当，则人体在18～25℃的气温范围内代谢率都是低且平稳的.在上述情况下，人体不出汗，也不觉得冷，仅仅靠轻微改变皮肤表层血管的口径便可让人体产热量和散热量达到平衡.此时，人体消耗用来调节体温的能量最少，且人觉得不冷不热，这种人体热感觉称之为“中性”状态［9］.魏润柏，徐文华则认为当静止状态的人处于环境温度大约为20～30℃的范围内，新陈代谢率是比较稳定的.在该范围中的某一区域中，一定的进食、活动及着装条件下，新陈代谢率最小，并且人体只要依靠表皮组织内毛细血管的收缩或扩张来调节人体皮肤的导热率就能使新陈代谢率基本不变.该温度区域称为热中性区域［10］.综上所述，他们均强调:“消耗的能量最少”的不冷不热状态为“热中性”状态.那么，这种“热中性”状态和Fanger热舒适方程所指的“热中性”状态是否一致呢? 魏润柏，徐文华还认为一定的活动强度下都存在一新陈代谢率相对较低且比较稳定的温度区域［10］.但在此温度区域内，又存在一很窄的温度范围仅靠改变皮肤血管的口径即可以保持热平衡，当环境温度逐渐升高超出此很窄的温度区间时，显热损失开始逐渐下降，蒸发热损失开始逐渐增加，此时人体显热、潜热比例发生较大变化，致使皮肤温度和出汗率偏离了舒适的皮肤温度和舒适的出汗率，亦即偏离Fanger热舒适方程所指的“热中性”状态.因此，笔者认为，Fanger热舒适方程所指的“热中性”状态是包含于以上“热中性”状态中的一个很小的温度范围中的，在这个小的温度区间中，人体既能保持代谢率较低、感觉不冷不热的状态，又能保持合适的散热比例，只是这个很窄的温度区间的上下限温度值会随活动强度的变化而有所变化.3.1 PMV热舒适模型及指标的含义PMV热舒适模型建立的理论是人体热平衡方程和Fanger热舒适方程，同时考虑了人体自身生理调节功能对环境参数的适应能力.PMV热舒适模型不仅仅表征“热中性”条件下的热舒适，同时还表征“接近热中性”条件下的“某热平衡状态”下的热舒适.PMV指标的定义为:人体处于接近热中性的某热平衡条件对应的平均皮肤温度、出汗率、辐射温度下的人体散热热负荷，相对于“热中性”平衡条件对应的平均皮肤温度、出汗率、辐射温度下的人体散热热负荷的偏离值引起的偏离“热中性”的冷热感觉［3］.因此，PMV指标的表征范围是有限的，主要表征接近热中性条件下的热平衡状态的舒适性，而不能表征“偏离热中性条件较大”的热平衡状态的热舒适.且评价的关键是计算“偏离值”.3.2 PMV热舒适指标适用条件3.2.1 PMV热舒适指标根据2.1节和2.2节的分析，PMV热舒适指标表征的是一个以Fanger“热中性平衡”为基准的相对量.Fanger教授根据收集统计的1 396位受试人员在特定的人工气候环境中对冷热感觉作出主观反应数据，回归得出了PMV指标的表达式如下［6］:式中，TL表示“某热平衡条件”相对于“热中性热平衡”人体散热热负荷的偏离值，可表示成:式中，M0:舒适热平衡状态下人体新陈代谢率，W/m2;W0:舒适热平衡状态下人体对外所做的机械功，W/m2.朱颖心将人体热负荷TL定义为人体产热量与对外散热量的差值，即人体热平衡方程中的蓄热率S［7］，笔者认为该表述是错误的.在PMV模型适用的热平衡条件下，人体的蓄率必然也为零，并不会偏离到S不为零的情况，一旦出现S不为零，则人会生病，这显然不符合PMV模型的应用条件.PMV热舒适模型中的“负荷偏离值”TL是指其他热平衡条件下的人体产热量或散热量相对Fanger“热中性平衡”下的产热量(M0―W0)或散热量(R0+C0+E0)的值.3.2.2 PMV热舒适模型与指标的适用条件人体与环境达到热平衡状态并不一定表示其处于热舒适的状态，必须对热平衡状态有所规定，因此，PMV有一定的适用条件，若条件不符合，指标的应用将会产生偏差.1)人体须较长时间处于热平衡的稳态、且蓄热率S=0的状态，不适用于短时的稳态或瞬态热环境的评价.2)皮肤平均温度应接近与舒适相适应的水平.若皮肤表面平均温度偏离“热中性”平衡条件下的皮肤表面平均温度太多、皮肤毛细血管收缩或扩张较大时，人体将进入“不舒适的”负荷热平衡状态;此时，PMV指标计算式将不再准确，从而影响最后PMV指标的准确评价.3)人体具有接近热舒适的最佳排汗率.而对于因自身体温调节系统引起的负荷热平衡下的排汗率，或者说，若人体排汗率偏离“热中性”平衡条件下的舒适排汗率太多时，PMV指标计算式将不再准确.3.3 PMV热舒适模型及指标的修正与改进PMV热舒适模型综合了人体变量和环境变量中6个影响人体热舒适的因素，其推导的PMV指标是迄今为止最全面的评价热环境的指标.1984年国际标准化组织根据Fanger教授的研究成果，以PMV模型为基础提出了 ISO7730系列标准［3］.而在2004年，美国采暖、制冷与空调工程师学会对其系列标准ASHRAE55修订时也引人了PMV指标［2］.至此，PMV热舒适模型和指标已经成为预测人体热舒适的标准方法之一.PMV指标提出以来，研究人员进行了大量的室内实验研究，有的与之吻合较好，有的则不然，如:Humphreys通过实验发现，实际的热中性温度存在于比PMV预测值低0.8℃到高3℃的范围内，且随着运动水平的提高和服装的加厚而偏离更多.近几年来，热舒适性现场测试工作进一步扩大，研究人员通过现场调查发现，PMV预测结果与TSV(热感觉投票)在偏离了热中性的空间环境中常常存在偏差，环境越热受试者的实际热感觉与PMV指标的偏差就越大，出现了所谓的“剪刀差”现象［11］.并且，受试者对环境温度变化的敏感度要高于PMV热舒适模型的预测.对于非空调温暖气候环境，Fanger提出了PMV修正模型，通过引入一个期望因子e来修正空调稳态条件下所计算出的PMV值，即［12］:式中，e:期望因子，取值在0.5～1.0.对于中国，Fanger认为e应为0.7.国内通用标准GB/T50785－2012《民用建筑室内热湿环境评价标准》中，对于非空调环境引入了APMV模型，该模型表示出了热湿环境对人体生理、心理和行为的刺激引起的适应性调节所产生的负反馈，并给出了APMV指标的计算公式［13］.即:式中，APMV:预计适应性平均热感觉指标;λ:自适应系数;PMV:预计平均热感觉指标. 在以往文献资料中，PMV指标产生误差的原因大多是应用过程中的测试误差或是建筑类型、受试个体以及气候带产生的影响［14］.本文将从热舒适与热感觉本身的概念、推导及适用条件出发，对偏差产生的根本原因进行讨论.4.1 热感觉与热舒适定义在ISO7730－2005热舒适标准中，PMV指标的推荐值为－0.5～+0.5，即某环境中90%的人觉得处于热中性环境中，则该环境为热舒适环境［15］.由此可见PMV模型中热舒适等同于热中性感觉，或者说，热感觉处于中性时(即人体感觉不冷不热)就是热舒适.可是，对照热舒适的定义可以发现，热舒适是一种生理、心理综合感觉，由于人的多样性和其主观反应、自身调节的差异性，使得对环境舒适性的认可度变得复杂起来，使得环境舒适性的评价难以采用某一固定参数来简单地进行判定［16］.所以，不少研究者认为，即使人体处于中性温度时，也并不一定能够由此推出舒适条件［17］.因此，建立在以热中性感觉为基础的热平衡理论上的PMV模型在评价环境热舒适时，可能会有其局限性.4.2 推导过程中的实验误差从Fanger教授对PMV指标的推导过程可以发现，为了得出热舒适方程，必须解决影响热平衡生理过程的出汗率和平均皮肤温度的计算，这两个变量均与人体的不同运动水平的代谢率有关.运动水平和出汗率之间的线性关系是根据McNall等的研究数据推导出了，其数据来自于183位受试人员在给定运动水平下，热感觉处于热中性时所测的出汗率，实验中热中性感觉是由投票得到的［6］.由于McNall等的研究中，给定运动水平下的热中性是由投票结果得出的，而不是通过公式或是生理参数算出的，投票中涉及到人的主观感觉必然会带来偏差.平均皮肤温度与运动水平的线性关系由Fanger教授实验得出，实验测量了热中性条件下受试人员在4种运动水平，即静坐、低运动水平、中等运动水平和较高运动水平的皮肤温度数据，通过这些数据推导出皮肤温度和运动水平的线性关系［6］.但该实验中的热中性条件是由McNall等研究得出的，Fanger教授并没有让受试人员在实验中直接进行热感觉的投票，且样本容量为20名，这也是可能产生实验误差的地方.最后，在对舒适方程进行拓展时，根据总计1 396位受试人员构成的数据这些数据也是由投票产生的，人的主观性影响不可避免.以上3点都可能在推导过程中直接带入误差.4.3 个体差异及适应性产生的误差Fanger教授、Nevins和McNall等的研究对象的人种多样性较为单一，所以他们的实验数据是否适用于所有人仍有待研究.此外，在PMV模型中，对热舒适环境的研究均是实验室研究.在实验室研究中，人被看做环境的被动接受者.但是在实际情况中，特别是非空调环境下人不仅仅是冷热环境刺激的被动接受者，同时也是环境的积极适应者，而且人的适应性会大大影响到热舒适感觉.另外，不少学者提出的热偏好问题，也会影响实验中对热感觉的投票结果.这种个体差异及适应性对于以热平衡方程为基础，并且结合人的热感觉投票的PMV指标将会是较大的误差来源.1)PMV热舒适模型综合了人体变量和环境变量中6个影响人体热舒适的因素，其推导的PMV指标是迄今为止最全面的评价热环境的指标.2)PMV指标第一次将热舒适与热感觉联系起来，并给出了可以量化的计算公式.3)PMV指标在接近热舒适环境的空调环境下较为适用，且结果较为准确，但对于非空调环境，可能会存在较大偏差.4)由于PMV热舒适模型建立过程的复杂性及实验人员个体差异性和适应性对主观判断所带来的影响，都会成为环境热舒适性预测偏差的来源.引入更客观的评价指标到PMV热舒适模型中，或建立起受人主观感觉较小的热舒适模型是未来研究的方向之一.【相关文献】［1］ASHRAE.ANSI/ASHRAE Standard 55－2010:Thermal Environment Conditions for Human Occupancy［S］.Atlanta，GA，American Society of Heating，Ventilating and Air －Conditioning Engineers，Inc.，2011.［2］ASHRAE.ANSI/ASHRAE55－2004.ASHRAE standard:thermal environmental conditions for human occupancy［S］.Atlanta (USA):American Society of Heating，Refrigerating and Air conditioning Engineers Inc.，2004.［3］ISO 7730－1984.Moderate thermal environments—determination of the PMV and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort［S］.Geneva，International Organization for Standardization，1984.［4］赵荣义.范存养.空气调节［M］.北京:中国建筑工业出版社，2009.［5］范存养.热舒适评价指标PMV及其实际应用［J］.暖通空调，1993(3):20－26.［6］杨世铭.陶文栓.传热学［M］.北京:高等教育出版社，2006.［7］Fanger P O.Thermal Comfort［M］.Krieger Publishing Company，Malabar，FL，1982.［8］朱颖心.建筑环境学［M］.北京:中国建筑工业出版社，2005.［9］金招芬，朱颖心.建筑环境学［M］.北京:中国建筑工业出版社，2001.［10］魏润柏，徐文华.热环境［M］.上海:同济大学出版社，1994.［11］张吉礼，马良栋，赵天怡.建筑环境热舒适性研究进展与趋势分析［J］.建筑热能通风空调，2011，30(1):1－10.［12］李芳艳，裴清清.热舒适评价指标应用分析［J］.制冷，2009，12(4):74－77.［13］GB/T5701－2008:民用建筑室内热湿环境评价标准［S］.北京:中国标准出版社，2008. ［14］王海英，胡松涛.对PMV热舒适模型适用性的分析［J］.建筑科学，2009，25(6):109－114.［15］ISO7730－2005:Ergonomics of the thermal environment—Analytical determination and Interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort Criteria［S］.Geneva，International organization for Standardization，2005.［16］赵荣义.关于“热舒适”的讨论［J］.暖通空调，2000，30(3):25－26.［17］胡钦华，丁秀娟，李奎山.关于热感觉和热舒适与热适应性的讨论［J］.山西建筑，2007，10(29):1－2.。
人体热舒适气候适应性研究
人体热舒适气候适应性研究随着全球气候变暖的趋势日益明显，人体热舒适气候适应性研究变得越来越重要。
人体在不断变化的气候条件下如何保持舒适状态，提高生活质量，已成为社会的热点问题。
本文将介绍人体热舒适气候适应性的概念、研究现状以及未来研究方向，旨在为相关领域的研究提供参考。
人体热舒适气候适应性是指人体在一定气候环境下通过调节自身产热、散热以及行为习惯等方式，达到保持热平衡状态的能力。
这种能力对于人类在不断变化的气候条件下生存、工作和生活至关重要。
人体热舒适气候适应性的研究旨在探索人体对不同气候条件的反应和适应机制，为人们在不同气候环境下的热舒适提供理论支持和实践指导。
人体热舒适气候适应性研究目前已经取得了不少成果。
国内外研究者通过实验研究、数值模拟、交叉验证等多种方法，深入探讨了人体在不同气候条件下的热舒适特征、影响因素以及作用机制。
例如，研究者们发现，湿度、风速、辐射温度等环境因素对人体热舒适有着重要影响，而服装、空调等人为因素也可以有效调节人体的热舒适状态。
然而，仍有一些问题需要进一步研究和探讨。
不同人群（如儿童、老年人、病人等）在热舒适气候适应性方面可能存在差异，需要深入研究其生理、心理和行为特征。
不同气候条件下的热舒适气候适应性是一个动态过程，需要深入研究人体对气候变化的响应时间和适应能力。
针对不同区域的气候特点，需要研究适用性强的热舒适气候适应性方法，为人们提供更加舒适的居住和工作环境。
人体热舒适气候适应性研究具有重要的现实意义。
一方面，该研究可以帮助人们更好地了解自身在不断变化的气候条件下的生理和心理反应，合理调整自身行为和生活方式，提高生活质量。
另一方面，该研究可以为政府和企业提供决策依据，推动公共安全和可持续发展，例如在城市规划、建筑设计和能源利用等方面充分考虑人体热舒适气候适应性，以实现更加人性化和可持续的发展。
人体热舒适气候适应性研究具有重要的理论和实践价值。
未来需要进一步深入开展相关研究工作，完善人体热舒适气候适应性理论体系，提高人体在不断变化的气候环境下的适应能力和生存质量。