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《上海交通大学》 2012年
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人体参数差异及其对人体热舒适模型影响的研究

李世刚  
【摘要】:随着科技进步和生活水平的提高,人们对更多的热环境提出了舒适性要求。热舒适研究逐渐向汽车、航天、医疗、体育等领域发展,对人体热调节和热舒适生理机理等方面的研究也越来越深入。早期的热舒适研究主要借助主观评价,需进行大量的问卷调查,应用十分不方便。实际工程中需要对各种热环境进行舒适评判,为方便和节约成本,研究者开发了人体热舒适模型。借助模型,设计者可以很好地设计、调整相关热环境参数,评价当前热环境,这对热舒适的推广应用十分有利。 常用人体热舒适模型主要由环境模型、热调节模型和热舒适判断模型组成,其中热调节模型反应了人体热特性和在热环境中生理调节过程,为热舒适判定模型提供生理指标。目前大部分的人体参数及参数间的关联公式均沿用欧洲早期模型中的数据,但地域、人种、性别等因素对人体的各项参数均存在较大的影响。本文通过测量中国人的人体热参数,对不同地区人群间的人体参数差异进行研究,并对热环境下各人体参数对平均皮肤温度的影响进行研究。 热调节模型中结构参数如身高,体重等参数较好测量,但是热参数比较难测定,如热导率、热容等。通过比较常用的几种活体组织热参数测量方法,本文选取一种简单便捷的方法对人体热参数进行测量。该方法为三点加热测温法,在活体组织中间部位贴上一恒定热量的发热体,在发热体下布置一个测温点,发热体外围一定距离布置两个测温点,通过分析活体组织温度随时间的变化,计算组织的热参数。实验选取12位受试者,南北地域各半,在22℃,25℃,28℃三个温度工况下进行加热,实时测量3个测点位置的皮肤温度。实验结果表明:与欧美人群对比发现,中国人的热物性参数存在明显的差异,因此不可直接使用欧洲热舒适模型中的数据;男性的热导率和比热均要大于女性;南北地域人群热物性参数差异不大;温度对热物性参数的影响不显著。 分析现有文献中关于皮肤面积比例分布的统计数据可以发现,不同地域人群皮肤面积分布存在明显的差异性。本文选取人体皮肤面积分布这一参数,研究该参数差异对平均皮肤温度和热舒适的影响。在空调环境(21℃、24℃、26℃和29℃)下,采用薄膜铂电阻传感器对24位受试者7个身体部位的皮肤温度进行测量。选取DuBios 7点法作为平均皮肤温度的计算方法。实验结果表明,采用不同地域的皮肤面积比例作为DuBios公式中的权重系数,平均皮温计算结果有显著差异;性别差异对平均皮温计算结果的影响十分有限。用欧洲热舒适模型计算中国人和不同时期的欧洲人在热环境中的皮肤温度值均会产生较大的误差。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB18

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