空調(diào)室內(nèi)熱環(huán)境及人體熱舒適性模擬研究

趙霆

珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519000

1 室內(nèi)熱環(huán)境對(duì)人類熱舒適的影響

1.1 室內(nèi)氣溫

室內(nèi)空氣溫度是表征室內(nèi)熱環(huán)境的主要指標(biāo)。它直接影響對(duì)流和輻射的顯熱交換，是影響人體熱舒適的主要因素。根據(jù)調(diào)查和研究，腦力勞動(dòng)的工作效率是最高的，當(dāng)周圍的空氣溫度是25°C；當(dāng)溫度低于18°C和高于28°C，工作效率大幅下降。如果25°C的工作效率是100%，然后在35°C只有50%，只有50%的衛(wèi)生在10°C會(huì)12°C的下限建筑熱環(huán)境。

1.2 室內(nèi)熱輻射

室內(nèi)物體的輻射量和輻射方向?qū)岘h(huán)境的質(zhì)量有很大的影響。冶煉、熱軋等車間室內(nèi)輻射源強(qiáng)，造成高溫環(huán)境。在炎熱的地區(qū)，甚至在寒冷的車間和民用建筑，夏季室內(nèi)過(guò)熱是很常見的。其原因除了夏季的高溫外，主要是墻體內(nèi)表面和屋頂?shù)妮椛洌绕涫翘?yáng)輻射熱通過(guò)窗戶進(jìn)入室內(nèi)。在寒冷地區(qū)，房屋的熱穩(wěn)定性較差，圍護(hù)結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生“冷”輻射。中國(guó)和一些國(guó)家在相關(guān)規(guī)定中規(guī)定，建筑室內(nèi)溫度與建筑內(nèi)表面溫度的差值不應(yīng)超過(guò)允許值（見建筑保溫）。

1.3 空氣濕度

空氣濕度直接影響人體皮膚表面的蒸發(fā)和散熱，從而影響人體的舒適性。濕度過(guò)低，人體皮膚因缺乏水分而變得粗糙甚至開裂，人體的免疫系統(tǒng)也受到損害，導(dǎo)致對(duì)疾病的抵抗力大大降低甚至降低。室內(nèi)濕度過(guò)高，不僅影響人體舒適度，還會(huì)給室內(nèi)環(huán)境中的細(xì)菌、霉菌等微生物創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)繁殖條件，加劇室內(nèi)微生物污染，容易導(dǎo)致呼吸道或消化道疾病。

2 空調(diào)室內(nèi)熱環(huán)境及熱舒適性評(píng)價(jià)

2.1 室內(nèi)熱環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)

室內(nèi)溫度、濕度、風(fēng)速和各種室內(nèi)污染物相互連接，會(huì)影響環(huán)境中人的健康和舒適度，降低室內(nèi)工作人員的工作和學(xué)習(xí)效率。因此，需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)環(huán)境的空氣質(zhì)量和人體所經(jīng)歷的熱舒適。目前評(píng)價(jià)室內(nèi)熱環(huán)境有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：（1）生存標(biāo)準(zhǔn)：由于體溫必須保持在一個(gè)小的波動(dòng)范圍內(nèi)，這是因?yàn)闇囟葧?huì)極大地影響人體的新陳代謝速度。特別是體內(nèi)的各種酶需要能夠在適當(dāng)?shù)臏囟认略偕鰪?qiáng)大的活性，才能維持人體的基本功能。人體是坐著或休息時(shí)，核心溫度保持在37°C。在很短的時(shí)間內(nèi)，溫度波動(dòng)不應(yīng)超過(guò)2°C。如果溫度波動(dòng)過(guò)大，會(huì)對(duì)身體造成嚴(yán)重?fù)p害，甚至危及生命；（2）工作效率標(biāo)準(zhǔn)：工作人員在空調(diào)環(huán)境中，環(huán)境的溫濕度等參數(shù)直接受到人體的影響。

2.2 室內(nèi)環(huán)境熱舒適性結(jié)果

本章評(píng)估了會(huì)議室環(huán)境下人體的熱舒適。設(shè)置模擬條件，使人員圍坐在會(huì)議桌旁，根據(jù)冬季辦公室工作的著裝情況考慮著裝情況。內(nèi)衣、秋裝、秋褲、休閑褲、羽絨服、棉襪、皮鞋，人體總熱的阻力約為1.05。室內(nèi)工作人員輕度勞動(dòng)，7人坐在會(huì)議桌邊，1人站在會(huì)議桌邊。因此，家庭成人的活動(dòng)M為83w/m2的平均值，機(jī)械功完成。為0，送風(fēng)方式發(fā)送到同一側(cè)，送風(fēng)速度1.6m/s，濕度48.1%。室內(nèi)平均風(fēng)速v，室內(nèi)環(huán)境溫度Ta，相對(duì)濕度Φ，飽和水蒸氣壓力p，水蒸氣分壓Pa值結(jié)果如下表所示。

表1 室內(nèi)空氣參數(shù)

本研究對(duì)室內(nèi)熱舒適性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)PMV-PPD熱舒適指數(shù)的理論計(jì)算，得到會(huì)議室8人的PMV和PPD值，判斷個(gè)體的熱舒適。對(duì)這樣一個(gè)會(huì)議室進(jìn)行了評(píng)價(jià)。熱舒適性分布在氣流末端的一側(cè)。

自計(jì)算人體熱舒適的PMV指標(biāo)需要知識(shí)的平均輻射溫度、平均輻射溫度可以通過(guò)定義法和間接測(cè)量法的黑球溫度計(jì)，但在模擬、室內(nèi)表面輻射的影響可以被認(rèn)為是，直接結(jié)果，得出人體的角系數(shù)。

有PMV-PPD分布云圖可以提取出這每一個(gè)人體PMV、PPD的平均值，其具體數(shù)據(jù)如下表所示。

表2 室內(nèi)人員PMV-PPD值

將每個(gè)具體的PMV-PPD數(shù)據(jù)繪制成上圖，可以直觀的了解每個(gè)人的熱舒適性。由上表可知，會(huì)議桌兩側(cè)分布大致對(duì)稱。人的手的溫度在末端較低，對(duì)應(yīng)的人的PMV值在PMV- ppd圖中也比其他人低。PMV值總體在0.15- 0.45之間，進(jìn)一步說(shuō)明人體在空調(diào)環(huán)境中的整體感覺是非常舒適的。側(cè)向進(jìn)料側(cè)的氣流結(jié)構(gòu)用于獲取人體周圍的熱環(huán)境。仿真結(jié)果表明，回風(fēng)出口端PMV值較大，另一端PMV值較小。因此，這種靠近回風(fēng)出口末端的室內(nèi)環(huán)境熱舒適較差，而遠(yuǎn)離回風(fēng)出口末端的人熱舒適較好。

圖1 PMV-PPD分布曲線圖

本章的內(nèi)容是分析室內(nèi)熱流場(chǎng)和人員在特定工況下的熱舒適研究模型。通過(guò)對(duì)溫度和速度不均勻系數(shù)的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)溫度和速度不均勻系數(shù)值較小，說(shuō)明室內(nèi)溫度和速度分布較為均勻。研究表明，室內(nèi)熱流場(chǎng)無(wú)明顯差異，混合條件較好。同時(shí)分析了室內(nèi)PMV-PPD的具體值以及不同位置PMV-PPD值的差異。室內(nèi)人員熱舒適良好。