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建筑室内自然环境下基于生理—心理的人体热舒适研究

李文杰  
【摘要】: “以人为本”、“节能减排”是当前社会与经济发展的两大主题,在热舒适领域,这两大主题就反映在人体热舒适性与建筑能耗之间的关系上。因此明确热环境变化对人体生理、心理方面的影响,确定建筑室内自然环境下人体可接受温度区间,对于真正满足人体健康舒适需求、优化建筑环境设计、减少建筑能耗起着至关重要的作用。本文以在校青年大学生为受试人群,以热舒适生理实验为主要研究手段,结合问卷调查与物理测试等方法,于2007—2009年在重庆地区全年不同季节,开展了建筑室内自然环境下基于生理、心理的人体热舒适研究。本文实验研究的主要工作与结论包括以下几个方面: ①人体生理参数对热环境变化的响应特征。以在校健康大学生为受试人群,在实验室内完成了自然环境下全年温度区间人体神经传导速度、皮肤温度随操作温度与停留时间变化的响应特征研究,在本文实验研究样本的基础上得出主要结论如下: 1)得出了室内自然环境下、人体自然着装时,人体感觉神经传导速度(SCV)与皮肤温度随操作温度变化的响应特征;并初步将SCV随操作温度变化的过程分为三个温度段:低温段、中间温度段和高温段。在中间温度段,人体神经生理参数SCV可以产生自我调节来应对这种变化;在高温段和低温段,这种自我调节能力明显减弱。另外,在操作温度较低的自然环境下,停留时间对SCV与皮肤温度变化均有显著影响。其中,在操作温度为(9.5±0.4)~(21.8±0.3)℃区间,SCV随停留时间延长呈现指数衰减的响应特征。 2)SCV可以作为室内热环境变化对人体神经生理影响的一个反映量。SCV与测点皮肤温度(Tskin(scv))存在显著线性正相关,在今后的热舒适生理实验研究中,可通过测试Tskin(scv)来获知不同热环境条件对人体神经生理参数SCV的影响。不同操作温度下,SCV随停留时间变化的趋势有显著差异,操作温度越低,SCV随停留时间延长的衰减幅度越大。另外,人体各部位皮肤温度(除背部之外)与操作温度具有显著正相关,且随操作温度变化的趋势不同,环境温度越高,各部位皮肤温度随操作温度变化趋势的差异性越小;环境温度越低,各部位皮肤温度随操作温度变化趋势的差异性越大。在温度较低的环境下,皮温差值增大是引起人体冷不舒适的重要原因。 ②人体热舒适实验问卷调查分析。在生理实验研究基础上,同时开展人体热舒适问卷调查的实验室研究,分析了室内自然环境下人体服装调节和期望行为调节特点;探讨了人体热中性温度与室内操作温度、室外空气温度的变化关系;得出了人体各个部位的心理可接受操作温度区间;并初步提出了分析室内自然环境下人体可接受温度区间的方法。在本文实验研究样本的基础上得出主要结论如下: 1)建筑室内自然环境下,人体自由着装对热环境变化具有一定的调节适应能力,在操作温度为(15.8±0.4)~(27.8±0.5)℃的范围内,受试者可以通过服装调节来改善自身热舒适性。通过对受试者期望行为调节能力分析认为,在操作温度较低的自然环境下,受试者选择改善自身热舒适的措施具有多样性。长期生活在自然环境下受试者对采暖设备这一措施并没有表现出明显的偏好和期望,说明受试者在心理上对所在热环境及对环境调控能力、改善措施都已产生适应性。 2)室内自然环境下、人体自然着装时,得出了60min与120min停留时间下,受试者整体和各个部位心理上90%可接受温度区间(TSV=±0.5),其中60min与120min受试者整体心理上90%可接受操作温度区间分别为(14.1±0.4)~(27.8±0.6)℃、(15.8±0.4)~(27.8±0.6)℃。这与ASHRAE55标准中所推荐的舒适温度上限(空调环境)相比提高了2.0℃,与ISO7730标准中自由运行建筑90%可接受温度范围也有所不同。说明受试者对长期所居住的热环境会产生一定的适应性,对所在环境的可接受性与基于国外研究所建立的标准有所差异,因此热舒适研究中应采用因地制宜的研究策略。 3)基于本文的热舒适生理实验与问卷调查研究,提出了分析建筑室内自然环境下人体可接受温度区间方法。 ③选取路径分析与偏最小二乘法为工具,初步提出了室内自然环境下、人体自然着装时,建立基于生理、心理及行为调节的热舒适模型的思路。


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