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        綜合評價住房及室溫對人體舒適度的影響

        2017-11-25 16:07:52何佳萌
        成長·讀寫月刊 2017年11期
        關(guān)鍵詞:相對濕度室溫

        何佳萌

        【摘 要】舒適感是是當(dāng)今追求生活質(zhì)量的人們在選擇及裝修住房時需考慮的重要因素。本文以人體舒適度(I)作為衡量舒適感的指標(biāo),通過對實際數(shù)據(jù)的處理,以人體熱平衡機能和多種氣象要素為理論基礎(chǔ),綜合評價住房及室溫對人體舒適度的影響,建立數(shù)學(xué)模型,并對模型進(jìn)行求解和優(yōu)化,提出優(yōu)化方案,做好進(jìn)一步研究的計劃,并結(jié)合本文的研究為朋友撰寫相關(guān)建議信以供參考。

        【關(guān)鍵詞】人體舒適度;室溫;相對濕度;熱平衡

        針對問題一,根據(jù)實際得到的數(shù)據(jù),計算得出住宅內(nèi)的溫度和相對濕度為影響人體舒適度的主要因素。通過SPSS進(jìn)行回歸分析確定人體舒適度與室溫、相對濕度的定量關(guān)系,描述相應(yīng)變化,并分析風(fēng)速、氣壓、服裝等較重要因素所帶來的影響,建立數(shù)學(xué)模型。

        針對問題二,運用已建立的模型,以人體舒適度達(dá)最優(yōu)值為目標(biāo),使用LINGO求解模型,計算出不同太陽輻射時長下此種情況時的室溫和相對濕度,并據(jù)此設(shè)計溫度與相對濕度的調(diào)整優(yōu)化方案,以達(dá)成最優(yōu)值。后續(xù)擬采用仿真模擬技術(shù)對模型進(jìn)行檢驗。

        針對問題三,客觀評價模型優(yōu)缺點,以改進(jìn)模型,增強其實用性。

        針對問題四,結(jié)合前三問的研究,向朋友提出如下建議:合理地使用制冷、供暖設(shè)備;關(guān)注服裝材質(zhì);科學(xué)鍛煉,增強體質(zhì)。

        問題重述

        問題1:根據(jù)實際數(shù)據(jù)分析,綜合評價人體舒適度隨住房室溫變化而產(chǎn)生的變化方式,同時考慮較重要的幾個因素,并用數(shù)學(xué)建模的方法,分析室溫及相對濕度的人體舒適度的影響。

        問題2:在對模型初步分析的基礎(chǔ)上,計算求解當(dāng)模型達(dá)最優(yōu)值時變量的取值,對此提出可操作的優(yōu)化方案,并檢驗?zāi)P偷恼_性。

        問題3:基于上述問題,分析模型的優(yōu)缺點。

        問題4:針對研究的問題,結(jié)合討論內(nèi)容,給朋友寫一份建議信。

        一、模型假設(shè)

        1、假設(shè)本文中提到的個體均為正常個體,代謝水平均處于正常狀態(tài),忽略個體差異。

        2、假設(shè)屋內(nèi)室溫分布均勻,通風(fēng)良好,光照正常,忽略部分極端天氣。

        3、本文所述情況均為未啟用制冷或供暖設(shè)備,室溫、相對濕度、風(fēng)速不受額外影響。(空調(diào)調(diào)節(jié)等措施將在建議信中出現(xiàn))

        4、文中給出的數(shù)據(jù)及圖表可靠。

        二、符號說明

        三、變量表

        四、模型的建立與求解

        (一)模型準(zhǔn)備

        問題的研究對象是連云港市環(huán)境下的人體舒適度。人體舒適度是從氣象角度來評價在不同氣候條件下人的舒適感,根據(jù)人類機體與大區(qū)氣境之間的熱交換而制定的生物氣象指標(biāo)。

        人體的熱平衡機能受多種氣象要素的綜合影響,本文總結(jié)為溫度、相對濕度、風(fēng)、光照和氣壓。實驗表明,氣溫適中時,濕度對人體的影響并不顯著。原因是濕度主要影響人體的熱代謝和水鹽代謝,當(dāng)氣溫偏離正常值,處于較低或較高的位置時,其波動對于人體的熱平衡和熱感覺就會產(chǎn)生顯著影響。

        人的舒適度與體感溫度有關(guān),其關(guān)系如下表。

        (二)模型求解

        1.對溫度的分析

        根據(jù)中國氣象網(wǎng)查得數(shù)據(jù)如下

        2.對濕度的分析與總結(jié)

        風(fēng)速對人體也會產(chǎn)生相應(yīng)的影響,根據(jù)實驗計算(由于步驟過長就不一一贅述)得到以下關(guān)系式:當(dāng)40%23,體感溫度=((T-13)/10)^(1/3)*T -|18-T|*√(V/3.6)/2.5

        當(dāng)40%

        當(dāng)40%

        當(dāng)F>60%,且T>23,體感溫度=((T-13)/10)^(1/3)*T +2*(T-18)*(F-60%)-|18-T|*√(V/3.6)/2.5

        當(dāng)F>60%,且8

        當(dāng)F>60%,且T<8,體感溫度=T-20*(F-60%)-4*√(V/3.6)

        當(dāng)F<40%,且T>8,體感溫度=T-2*(18-T)*(40%-F)-|18-T|*√(V/3.6)/2.5

        當(dāng)F<40%,且T<8,體感溫度=T-20*(40%-F)-4*√(V/3.6)

        取夏天為G(x),冬天為F(x)室內(nèi)風(fēng)速為定值3m/s

        3.對風(fēng)速的分析

        通過計算得到風(fēng)速與體感溫度的關(guān)系T = 13.12 + 0.6215T - 11.37V^0.16 + 0.3965TV^0.16

        4.總結(jié)

        代入數(shù)值分別計算并求得平均值,結(jié)果如下

        f(x) = p1*x^3 + p2*x^2 + p3*x + p4

        p1 = -0.01063 (-0.02792, 0.006658)

        p2 = 0.6783 (-0.4907, 1.847)

        p3 = -13.66 (-39.31, 12)

        p4 = 89.31 (-93.05, 271.7)

        五、模型評價

        (一)模型優(yōu)點

        1、 從人們有切身體驗、大眾普遍須知的問題入手,抓住可控因素和主要因素,忽略不易控制因素及次要因素,深入研究不同狀態(tài)的原理并給出有效的應(yīng)對策略。

        2、 中根據(jù)人體舒適度與體感溫度Tg的關(guān)系,由Tg=Ta+Tr+Tu-Tv能夠較為直觀得出室內(nèi)控溫范圍。

        (二)模型缺點

        1、模型未考慮空氣濕度對衣物導(dǎo)熱性的影響,極端天氣對人體舒適度造成的干擾,個體代謝水平的不同等個體因素也未考慮在內(nèi);

        2、由于數(shù)據(jù)來源于某一年內(nèi)溫濕度的規(guī)律,數(shù)據(jù)普遍性不足,不能排除一定的偶然性。

        (三)模型改進(jìn)

        1、添加個體存在差異的因素和空氣濕度對衣物導(dǎo)熱性的影響。

        2、在今后的調(diào)查研究中,需要收集更多數(shù)據(jù),使結(jié)論能夠普遍運用在相關(guān)事件中,為居民生活帶來更多益處。

        參考文獻(xiàn):

        [1]Fanger P O.Thermal comfort[M]. Copenhagen: DanishTechnical Press,1970:110-114.

        [2]葉海,魏潤柏.熱環(huán)境客觀評價的一種簡易方法[J].人類工效學(xué), 2004,10(3):16-19.

        [3]Vishal G, Akshey J, Jyotirmay M, et al. Development andanalysis of a tool for speed up of EnergyPlus through parallelization[J]. Journal of Building Performance Simulation,

        2013, 6(1): 1-13.

        [4]王海英,胡松濤.對 PMV 熱舒適模型適用性的分析[J].建筑科學(xué), 2009,25(6):108-114.

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