提高热湿环境空气流速的热舒适研究

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1、提高热湿环境空气流速的热舒适研究摘要　通过热舒适实验研究了空气流动在热湿下对受试者热舒适的影响，当风速适度提高后，室内空气温度、相对湿度都可相应提高，进而分析比较了提高温湿度设定值后空调运行时间及蒸发冷却空调方式可使用率的变化。　　关键词　热舒适　风速　　1概述　　　　随着空调行业对节能和环保问题的重视，人们希望能尽量减少机械制冷或热力空调系统的使用时间，采用较为节能的制冷方式，如蒸发冷却。目前大多数空调设计室内参数的设定都参照ASHRAE标准55-1981推荐的夏季的舒适区。根据ASHRAE标准，舒适区域

2、内干球温度的最大值为26℃，湿球温度的最大值为19℃，若以天津地区的室外气象资料为统计对象，我们可以发现在夏季6月至9月（共2472小时），其中需要使用空调（室外温度、湿度高于舒适区值）的时间为2024小时，约为总时间的81.9%。由于只有室外空气的湿球温度不高于舒适区域内最大湿球温度值19℃时，才可能采用蒸发制冷，统计结果表明仅有286小时符合要求，约为14.1%，而且在最热的七、八两月，可以使用蒸发制冷的时间几乎为零，见表1及图1。　　　　　　　　　　　　　　天津夏季时间分区　　　　　　　　　　　　　　

3、　　　　　　　　　　　　表1　　　时间6月7月8月9月　　总时间（h）720744744720　　不需空调时间　　　　（h）　　低于舒适区26883114438　舒适区内8712855　　空调时间①451661630282　　可使用蒸发制冷时间（h）②158261092　　　　①温度>26℃或湿度>19℃　　　　②温度>26℃且湿度<19℃　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1　　　　因此，对于天津类这地区，如使夏季室内空调设计参

4、数保持在该舒适区内，需要较大的建筑能耗，蒸发冷却也无法得到充分利用。因此，在保证室内居住者的舒适的前提下，适度提高室内空气的温湿度设定值，是一条可行的节能途径。　　ASHRAE标准中的舒适区对应的空气流速低于0.15m/s，可以认为室内空气"静止"，标准同时亦指出当环境温度较高时，适当提高人体表面空气流速，可提高皮肤表面与环境的热交换系数，同时加大皮肤表面汗液的蒸发，损失更多热量，降低皮肤表面湿润度V（PredictedMeanVote），并将其与SET*的线性拟合，见图2。比较两条拟合线，可看出两者之间存

5、在较大差距，这说明Fanger的热舒适方程对本组环境的预测并不准确，它低估了空气流动在热湿环境中所起的降低热感觉，提高热舒适的作用。根据本实验得出的拟事曲线，可得出中性温度SET*=26.3℃（TSV=0时），与在美国和日本进行的两项类似实验进行比较，见表3，它与日本东京实验的所得值相近，这反映了受试者的气候习惯对热感觉的影响，天津和东京夏季7月遥平均温度皆在27℃以上，较为潮湿，所以其居住者相对更能忍受热湿环境。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2　TSV/

6、PMV与SET*线性拟合图　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3　TCV与SET*线性拟合图　　　　　　　　　　　　　　中性温度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3　线性拟合公式中性温度(SET*，℃)　线性拟合公式中性温度(SET*，℃)实测值TSV=0.372SET*-9.80126.3日本TSV=0.339SET*-8.88226.2PMV理论值PMV=0.301SET*-6.66622.2美国PMV=0.290SET*-8

7、.01025.8　　将受试者的热舒适投票值TCV（ThermalfortVote）与SET*进行拟合，见图3，可以看出热不舒适最小TSV=0.27时，SET*=25.6℃，带入SET*～TSV的线性拟合方程，相应TSV=-0.3，这说明中性温度并不一定等于最令人舒适的温度，在夏季，人们更喜欢中性偏凉的感觉。　　2．3．2受试者对空气流速大小的期望　　将调查表中受试者对环境空气流速的期望VS（1-期望风速变小，0-不变，-1-期望变大）在不同的空气干球温度下与空气流速进行线性拟合，见图4。表4中列出了不同温度

8、下的拟合线性方程和期望风速。温度越高，期望风速值也越高，而在较低温度（27℃时），人体对风速更加敏感（线性方程斜率较大）。除30.1℃/70.3%环境下，期望风速对应的SET*低于中性温度，说明，在热湿环境，人们希望风偏大一点，使热感觉达到中性偏凉。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图4不同温度VS与V的线性拟合　　　　　　　　　　　　　　　期望风速