李亮紅

摘 要：近年來(lái)，空調(diào)既要求節(jié)能又要保證舒適度越來(lái)越成為人們關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，因此本文對(duì)于人體熱舒適性的研究進(jìn)行了探討。其中討論了預(yù)測(cè)平均投票（PMV）模型和適應(yīng)性（ACM）模型，對(duì)這兩個(gè)模型相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：熱舒適性；PMV；ACM；PPD；模型

引言：近年來(lái)，全球范圍內(nèi)關(guān)于提高室內(nèi)溫度的話題持續(xù)升溫。中國(guó)政府主張民眾夏天將空調(diào)的溫度調(diào)到25.5℃-26℃，但25.5℃-26℃的溫度并不適合所有人，由于個(gè)體存在差異，著裝習(xí)慣、冷熱感和對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量要求都不同。同時(shí)，為響應(yīng)政府節(jié)能號(hào)召，本文旨在確定室內(nèi)溫度的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，這標(biāo)準(zhǔn)即可設(shè)定最適宜室溫以提高熱舒適水平，也可滿足節(jié)能的要求[1，2] 。

一、熱舒適模型

上個(gè)世紀(jì)以來(lái)，學(xué)者們根據(jù)大基數(shù)實(shí)驗(yàn)樣本建立了熱舒適模型以描述人們?cè)诮ㄖ飪?nèi)感覺(jué)到舒適的條件范圍。這個(gè)熱舒適模型有：范格爾提出表征人體冷熱感的預(yù)測(cè)平均投票PMV（Predicted Mean Vote）模型。另一種是考慮了室內(nèi)人體熱中性溫度與室外氣候關(guān)系的熱舒適適應(yīng)性模型ACM（Adaptive

Comfort Model）

（一）預(yù)測(cè)平均投票（PMV）-預(yù)期不滿意百分?jǐn)?shù)（PPD）模型[2] 。世界范圍內(nèi)，很多建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中室內(nèi)熱舒適標(biāo)準(zhǔn)都是依據(jù)于PMV-PPD指標(biāo)的。預(yù)測(cè)平均投票（PMV）是由范格爾教授在美國(guó)暖通、空調(diào)、制冷工程師學(xué)會(huì)ASHRAE（2001）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO7730（ISO，1994）中提出的，這是評(píng)價(jià)和測(cè)量室內(nèi)熱濕環(huán)境最被廣泛應(yīng)用的熱舒適指數(shù)。此指標(biāo)基于穩(wěn)態(tài)傳熱理論，后來(lái)Nevins（1996）和McNall對(duì)其進(jìn)行修正。范格爾運(yùn)用經(jīng)典熱傳遞理論和實(shí)證研究導(dǎo)出了一般舒適方程（人體熱平衡方程），包括空氣流速、平均輻射溫度、相對(duì)濕度和空氣溫度這四個(gè)基本環(huán)境參數(shù)，以及衣著和活動(dòng)程度這兩個(gè)個(gè)人參數(shù)。此指標(biāo)用七級(jí)分度代表同一環(huán)境下絕大多數(shù)人的舒適感。但支持這個(gè)舒適模型的理念在指定活動(dòng)的最佳舒適度所要求的熱流和從人體到環(huán)境的熱流上并不平衡。

（二）適應(yīng)性模型。de Dear et al.（1998）收集了21000組測(cè)量數(shù)據(jù)建立起了一個(gè)全球數(shù)據(jù)庫(kù)，基于此數(shù)據(jù)庫(kù)的拓展研究表明，自然通風(fēng)和混合通風(fēng)的計(jì)算方式是不一樣的，尤其是在室外溫度較高的月份。相比于范格爾模型的預(yù)測(cè)值，在建筑中，更高的室溫也會(huì)讓人們所接受。

二、熱舒適標(biāo)準(zhǔn)

（一）美國(guó)暖通空調(diào)、制冷工程師學(xué)會(huì)（ASHRAE）。ASHRAE對(duì)于在同一空間內(nèi)同一環(huán)境下的大多數(shù)住戶群體可以接受熱環(huán)境做出了規(guī)定。它定義了熱舒適標(biāo)準(zhǔn)里面的“大多數(shù)”為80%的人群可以接受。ASHRAE在后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)一步采取了范格爾的PMV-PPD模型和等效溫度概念并提出了舒適圖。熱舒適圖描述了PPD小于10%且PMV的值為-0.5～0.5之間的溫濕度。ASHRAE在其手冊(cè)中討論了熱舒適問(wèn)題的細(xì)節(jié)部分，里面涵蓋了92個(gè)方程和130多個(gè)參數(shù)。其熱舒適模型包括了在穩(wěn)態(tài)條件下覆蓋了從基礎(chǔ)物理熱環(huán)境到人體生理情況的人體熱舒適所有方面。估算方法隨后應(yīng)用于建立各個(gè)情況下的熱環(huán)境的可接受范圍，而不是簡(jiǎn)單的查詢舒適圖上的舒適區(qū)，而且，研究推薦舒適區(qū)及設(shè)計(jì)條件只作為參考。

（二）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出了一種基于PMV-PPD指標(biāo)的評(píng)價(jià)室內(nèi)熱濕環(huán)境的分析方法。此標(biāo)準(zhǔn)考慮人體由于著裝情況和新陳代謝率所影響的熱平衡而帶來(lái)的人體冷熱感，同時(shí)也考慮了空氣溫度、熱輻射溫度、濕度和空氣流速這四個(gè)環(huán)境參數(shù)影響。

三、關(guān)于空氣流動(dòng)的熱舒適性研究

早在本世紀(jì)二十年代就有學(xué)者在研究熱舒適性與空氣流動(dòng)的關(guān)系。后來(lái)Rohles et al.第一次在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)行了空氣流動(dòng)和人體舒適性之間的關(guān)系研究。他們?cè)谔旎ò迳洗蚩滓怨?yīng)房間空氣，以此測(cè)試了90個(gè)主體。研究表明，皮膚溫度和主體的熱舒適性有較強(qiáng)相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)中，被測(cè)試對(duì)象處于七個(gè)不同典型空氣氣流中，包括正弦波（10s～60s）、隨機(jī)波、穩(wěn)定波和脈沖波，其中空氣平均流速范圍是0.5～2m/s。實(shí)驗(yàn)表明，正弦波使人有更強(qiáng)冷感。在此基礎(chǔ)上，他們以測(cè)試空氣平均流速控制在0.2 m/s對(duì)人體熱舒適的影響。結(jié)果表明，人體對(duì)于波動(dòng)的空氣流能使人的冷感更強(qiáng)。

結(jié)論：關(guān)于人體熱舒適性的模型很多，在本文中介紹了較為經(jīng)典的預(yù)測(cè)平均投票（PMV）-預(yù)期不滿意百分?jǐn)?shù)（PPD）模型（PMV-PPD）和適應(yīng)性模型。其中PMV-PPD模型綜合考慮了人體的服裝和活動(dòng)情況，以及空氣溫度、熱輻射溫度、濕度和空氣流速這四個(gè)參數(shù)，因其考慮的因素較為全面，是使用最為廣泛的熱舒適模型。而適應(yīng)性模型在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，比PMV-PPD模型多考慮了更為極端情況，因此也有一定的合理性。根據(jù)這些模型，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織或機(jī)構(gòu)制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，其中以美國(guó)暖通空調(diào)、制冷工程師學(xué)會(huì)（ASHRAE）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的標(biāo)準(zhǔn)使用最廣。在使用這些模型或標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候要注意人們個(gè)體之間的差異性，并且其推薦值或計(jì)算式。另外，本文還討論了空氣流動(dòng)速度以及周期性空氣流動(dòng)對(duì)人體的熱舒適性的影響，結(jié)果表明人對(duì)于波動(dòng)的空氣流感覺(jué)更為敏感。

參考文獻(xiàn)：

[1] 丁穎慧，陳濱，陳星，《關(guān)于熱舒適模型研究發(fā)展的綜述》，《暖通空調(diào)》[J]。2006年36卷9期，29-34。