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《北京林业大学》 2004年
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室内空调设备舒适性自然风模拟研究

朱守林  
【摘要】:室内环境是现代人重要的生活和工作环境之一,室内热环境品质是影响人们身心健康、室内工效和建筑环境能耗的主要因素。由于电扇和空调设备可有效改变室内的热环境状况,因此在现代室内环境中被广泛采用,但目前建立的人工室内热中性环境与自然环境差异很大,并导致了室内环境污染、能耗增加、人体体温调节功能和抵抗力衰退等一系列室内环境问题。 本文综合运用信号测试、模拟技术、虚拟仪器技术、热舒适理论和人机环境工程学理论,从理论和实验两方面研究了机械风和自然风特性、自然风模拟技术和舒适性评价,目的在于通过舒适性自然风模拟来改进电扇、空调器等空气调节设备的末端送风模式,改善空调设备吹风的人体舒适性和节约能源。本研究获得了以下几点主要结论: 1.提出了舒适性自然风的概念,明确了自然风吹风模式和室内空调设备自然风模拟研究的对象。 2.以不同环境的近地表自然风样本为核心,首次系统地分析了机械风、普通模拟风和不同环境自然风气流运动的两维动态特性参数。研究发现机械风、普通模拟风和自然风气流运动的两维特性参数有很大差异;风速概率密度的偏态分布并不是自然风气流的特征,海滨风和草原风样本在主导风向的速度分布多为正态分布形态。 3.运用信号控制,LabVIEW虚拟技术等工程技术方法首次构建了室内两维自然风模拟系统,在较完整地保留原自然风特征信息的基础上实现对不同环境近地表自然风的不失真模拟,可在室内模拟出具有不同自然环境的两维自然风场。 4.通过等温气流吹风的人体实验表明模拟自然风在吹风感受方面与机械风或普通模拟风相比有较大程度的改善,模拟自然风气流具有较好的吹风舒适感和较高的可接受性,约有90%的受试人员选择模拟自然风作为自己最喜爱的气流形式;通过TSV和TCV的主观评价表明,在27℃与29℃的两种热环境工况中,模拟自然风气流的吹风补偿更易使人接近或实现热舒适状念。因而模拟自然风气流的热舒适评分值明显高于机械风和普通模拟风。 5.首次研究了不同形式等温气流吹风对人体热舒适影响的生理机制,实验表明等温气流吹风对人体脑波和心率变异指标有较大的影响。研究发现MRR、RMSSD和HRVI等心率变异评价指标具有不同的性别敏感性;模拟自然风形式的等温气流吹风作用可提高人体副交感神经的活动水平使人体趋向于松弛、放松、舒适和休息状态,研究结果初步揭示了不同风特性对人体热舒适影响的生理机制。
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