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基于皮肤温度的人体热感觉特性实验研究

作　者: 孙宇明
导　师: 端木琳
学　校: 大连理工大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 局部热感觉整体热感觉热舒适热可接受度皮肤温度
分类号: TU831
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 159次
引　用: 5次
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内容摘要

近几十年内,为了解决传统空调下建筑能耗大、空气品质差,热舒适度低等一系列问题,国内外兴起了工位空调、混合通风等新的通风方式的研究,人们对室内环境的追求目标也开始从均匀改变为非均匀。人体热感觉、热舒适是建筑性能的一项重要评价指标,但除均匀环境下的PMV模型外,目前还没有一个公认的热感觉模型可用来评价非均匀室内环境。本文旨在通过大量的人体主观感觉实验,丰富热舒适研究领域的理论基础,建立适用于均匀及非均匀环境的评价模型。本文在冷,暖和中性三种不同背景环境下,分别对头部、前胸、后背、胳膊、手部、腿部和脚7个部位在冷热刺激过程中局部热感觉、整体热感觉和皮肤温度的变化规律展开系统的研究。通过179组人体主观感觉实验,研究了均匀及非均匀环境下的人体热反应规律,最终建立了一系列以皮肤温度为输入量的热感觉,热舒适性生理模型,实现了将人体主观感觉量化的目的。实验结果表明即使在均匀环境下人体各部位间也存在皮肤温度的差异,而且冷环境下的差异要大于中性和暖环境下的差异。整体热感觉在热中性附近时,平均皮肤温度与整体热感觉有显著的线性关系,当热感觉投票值大于+2或小于-2时,平均皮肤温度与整体热感觉的线性关系不明显,表现为指数关系。通过对实验结果的分析建立了以平均皮肤温度为输入量的整体热感觉评价模型,分别利用了线性,多项式和e指数进行数据拟合,发现e指数函数回归的效果最好。统计了40名受试者的皮肤温度和热感觉变化规律,发现不同受试者的中性区皮肤温度的变化范围并不相同,但是皮肤温度在一定区间内热感觉为中性的人数呈先增加后减小的趋势。偏相关分析的结果表明,局部热感觉与该部位皮肤温度的相关性最大,其次是表示整体热感觉的平均皮肤温度。通过分析热舒适和热可接受度之间的关系发现,两者虽然都表示受试者对环境的满意程度,但相对热可接受而言,相对热可接受度而言,热舒适对环境有更高的要求。由于上述模型直接建立了皮肤温度与主观感觉之间的联系,在一定范围内不受环境参数和衣服热阻的限制,可以应用于评价各种均匀和非均匀的室内环境,包括工位空调,地板送风等。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-22
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-20
    1.2.1 人体热感觉评价模型  10-14
    1.2.2 人体生理热平衡和体温调节模型  14-16
    1.2.3 人体热感觉的生理学基础  16-20
  1.3 本文的研究工作  20-22
2 人体热反应实验方法  22-32
  2.1 实验概述  22
  2.2 实验设备  22-25
    2.2.1 人工环境气候室  22-24
    2.2.2 局部冷热刺激系统  24-25
  2.3 数据测量  25-28
    2.3.1 皮肤温度的测量  25-26
    2.3.2 环境参数的测量  26-27
    2.3.3 热感觉、热舒适性和热可接受度的测量  27-28
  2.4 实验工况设计  28-30
  2.5 受试者  30-31
  2.6 本章小结  31-32
3 实验测试结果  32-43
  3.1 均匀环境下皮肤温度分布  32-34
  3.2 平均皮肤温度与整体热感觉  34-36
  3.3 中性皮肤温度测量  36-40
  3.4 局部皮肤温度与局部热感觉相关性分析  40-41
  3.5 本章小结  41-43
4 均匀环境下的热感觉、热舒适评价模型  43-53
  4.1 整体热感觉评价模型  43-45
  4.2 整体热感觉个体差异评价模型  45-49
  4.3 热感觉、热舒适性和热可接受度  49-51
  4.4 本章小结  51-53
5 非均匀环境下局部热感觉评价模型  53-65
  5.1 模型概述  53-54
  5.2 以局部皮肤温度为唯一变量的局部热感觉模型  54-58
  5.3 整体热感觉对局部热感觉的影响  58-64
  5.4 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-73
主要符号  73-74
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  74-75
致谢  75-76

基于皮肤温度的人体热感觉特性实验研究

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