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基于新陈代谢率及皮肤温度的人体热舒适实验研究

刘荣向  
【摘要】:对热舒适的研究始于1919年美国匹兹堡实验室,将近一个世纪以来,各国学者对热舒适问题进行了大量的研究,从热舒适的影响因素到热舒适评价指标的应用,从建筑环境学到人体生理心理学,热舒适逐渐演变为一门多学科的交叉科学,对人类的生活生产发挥着越来越重要的作用。现在对热舒适的研究包括两种方向:一是直接研究人体热感觉与环境参数的关系,探索人体热感觉随环境参数的变化规律,从而直接利用环境参数评价预测人体热感觉;另一种是研究热感觉与人体生理参数之间的关系,包括皮肤温度等参数,通过这种方法得出的模型具有更好的通用性,并且可以从本质上揭示人体热感觉变化规律。本文在对热舒适以往研究内容和研究现状了解的基础上,分别研究了环境因素对新陈代谢率和皮肤温度这两个生理指标的影响以及这两个指标对人体热感觉的影响。 本文在国家自然科学基金委(项目编号50778091)的支持下对不同工况下人体热舒适进行实验研究。实验过程中主要采集了影响热舒适的环境参数、人体热感觉问卷以及所要研究的人体生理指标,生理指标的采集在不同的实验中有所不同。首先通过软件对采集的生理指标和热感觉问卷等数据进行坏值处理,然后应用统计学分析软件SPSS和Origin对数据进行了描述性分析、方差检验、回归分析等分析研究,重点分析研究了不同工况下人体新陈代谢率和皮肤温度的差异及这两个指标对人体热感觉的影响。 通过数据分析得出以下结论:(1)不同运动水平时人体实际的新陈代谢率值略高于ASHRAE 55和ISO 7730里对应的人体代谢率值;(2)将静坐时实测所得的代谢率值带入程序计算所得PMV值与人体实际热感觉十分接近,随着代谢率的增加,PMV与人体实际热感觉差异增大,向偏热的一侧过高地预测了人体热感觉;(3)静坐和踏步状态下,温度对人体代谢率无显著影响,上下台阶时略有影响;(4)人体代谢率随压力降低而上升;(5)PMV指标在低代谢率水平时对人体热感觉预测较为准确,其适用性随着代谢水平升高而降低,在高代谢率水平(M4met)时则不再适用;(6)环境温度对皮肤温度影响最大,其次是压力、风速;(7)人体皮肤温度与人体热感觉有很好的相关性,但是在较高运动水平时,即人体热感觉较高时,人体皮肤温度与人体热感觉的相关性则有所降低。


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