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夏季教室通风速率对人体热舒适影响的研究

谭青  
【摘要】:人类社会一直致力于创造舒适健康的生活环境。随着生活水平的提高,空调降温产品在新建生产建筑、办公和居住建筑环境中得到了普遍应用,然而人们把过多的精力放置于控制室内温湿度,忽略了其他人体热舒适影响因素的积极作用。比如空调的广泛使用反而使充分利用空气流动降温的思想退化了。能源危机和全球变暖问题的出现迫使暖通工程师们再次重视气流运动在夏季的积极作用。重庆市位于夏热冬冷气候区,夏季炎热潮湿,非空调建筑室内热湿环境严峻,高校教室作为学子学习的重要场所,利用机械通风增大室内气流成为学子们改善室内热湿环境的重要措施,本文就此展开了工作。 本文首先分别从现场研究和实验室研究两方面综述了国内外关于夏季通风对人体热舒适影响的研究现状,拟定了本文的研究思路和研究方法,确定本文的研究将综合现场研究和实验室研究。 首先于2011年5月底~8月底在重庆大学各校区非空调教室内开展了大规模的室内热湿环境现状测试及主观问卷调查,初步了解了室内热湿环境现状呈现“三高”现象——温度高,湿度高,风速高。高校教室门窗以及风扇的开启率较高,室内气流速度与空气温度关系显著,当空气温度低于28℃时,室内人员选择的空气流速集中在0.2m/s左右,当空气温度高于28℃时,空气流速增大。主观调查问卷统计发现,重庆夏季高校教室炎热,热不舒适感较强,并采用多种可接受温度的计算方法得到重庆高校非空调教室夏季80%可接受温度上限为30℃。在偏热以及高风速的环境中,用PMV模型来预测人体的热感觉并不准确,并从室内热湿环境、行为调节能力和心理因素三方面分析了造成差异的原因。 将气流速度作为改善人体热舒适性的调节措施进行着重分析发现,气流感投票与人体热感觉投票有很强的负相关关系,感觉越热,室内人员越觉得气流不足。并从空气温度、空气流速和整体热感觉三个角度分析了人体的期望风速,发现夏季人体对风速有较高要求,期望风速增大或者不变的比例远高于期望风速减小的比例;室内人员对气流运动的可接受程度较高。 在现场研究得到的室内热湿环境参数的基础上,设计了气流运动对人体热舒适改善效果的对比研究实验,验证了现场研究的结果,再次证实了适当增大室内气流的确能起到补偿空气温度升高的作用。并根据现场研究与实验室研究的结果,认为气流速度可以补偿的温度上限为30℃,高于ASHRAE标准所规定的上限。接着提出了一种既满足人体热舒适性又满足气流可接受性的最佳风速范围的确定方法,并从节约能源角度提出了通风控制方案。认为温度在28℃以下时,气流可以保持最小的程度,可以不开启通风设备,充分利用自然通风满足人体热舒适的要求;当空气温度在28℃~ 30℃时,可以通过机械通风适当增大气流速度达到热舒适的目的;当空气温度高于30℃时超过人体可接受温度上限时,可以开启空调制冷或者采用空调制冷+机械通风的控制策略。


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