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严寒地区供暖建筑环境人体热舒适与热适应研究

宁浩然  
【摘要】:适应性热舒适研究是当前国际上建筑热舒适领域的研究热点,对于探索人与气候、环境的作用规律,制定室内热环境标准和建筑节能标准具有重要的意义。我国严寒地区冬季寒冷漫长,供暖能耗巨大。严寒地区冬季存在室内供暖温度过高的现象,既不利于充分发挥人体热适应又增加了建筑供暖能耗。本文将对严寒地区冬季室内热环境和人体热舒适开展较为系统地现场调查研究,并结合气候室实验,研究严寒地区冬季不同供暖末端方式、不同类型建筑环境、室内外气候、以及年龄和性别等因素对人体热舒适和热适应的影响规律。本文开展的研究工作如下:严寒地区冬季室内供暖末端方式主要为散热器供暖和地板辐射供暖,两种供暖方式所营造的不同室内热环境是有差异的,对人体热舒适影响也不同。本文在气候实验室研究了严寒地区散热器和地板辐射两种供暖非均匀热环境中人体的生理和心理热反应规律。对哈尔滨地区住宅、办公建筑、大学生宿舍和教室4种不同类型建筑冬季室内热环境和人体热舒适进行了连续跟踪调查,研究4种不同类型建筑室内热环境特征和人体热反应及人的行为调节的变化规律。通过研究过渡季和供暖期不同阶段大学生宿舍室内热环境和人体热舒适的特征,揭示室外气候和室内环境对人体热适应的影响规律;通过对住宅建筑热环境和居民热反应的2个冬季的跟踪调查,揭示冬季不同室内热暴露对热适应的影响规律。通过对宿舍和住宅中不同性别和年龄的受试者热反应的统计分析,揭示性别和年龄对人体热舒适与热适应的影响规律。本文的主要研究发现如下:基于微气候室实验研究,发现严寒地区散热器和地板辐射供暖环境中人体的生理和心理热反应差异,以及全身热舒适与局部皮肤温差之间的规律。基于现场调查研究,发现人们实际热感觉投票AMV和预测人体热感觉投票PMV在春秋过渡季和供暖期不同阶段均存在偏差,但两者的偏离程度有较大差异。发现严寒地区冬季室外气候和室内热经历对人体热舒适和热适应均有影响,但不同时期两者影响程度不同,进入供暖中期室内热经历对人体热适应影响程度更大。不同供暖室内热暴露对人的热适应有较大影响,且严寒地区冬季供暖环境中人们对于室内温度的降低较为敏感,较高的室内供暖温度使人们形成较高的热舒适区。通过对不同类型建筑环境和不同室内供暖热暴露中人体热舒适、热适应状况的现场研究,得到了严寒地区冬季不同类型建筑环境和长期不同室内热暴露下所对应的热中性温度分布规律,给出了严寒地区冬季住宅和办公建筑环境适宜的供暖设计温度建议值。通过对宿舍和住宅环境中人体热适应状况的现场研究,发现不同性别和年龄人群的热适应规律。对现场调查数据的分析过程中,采用服装热阻标准化方法,排除了不同类型建筑环境和不同室内热暴露中,以及不同年龄和性别人群中由于人们服装热阻差异对热中性温度的影响。发现不同类型建筑环境和不同室内热暴露中、不同性别和年龄人群的热中性温度仍有较大差异,这证明了人体生理和心理因素对热适应的影响。最后,基于以上的实验和现场研究结果,从人体生理、心理和行为适应角度分析和探讨人体热适应的相互作用关系,给出了严寒地区供暖建筑环境中人体热适应的生理、心理及行为调节的负反馈系统图。本课题的研究可为我国相关标准的完善提供理论支撑和科学依据。


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