供暖房間熱舒適模糊分析及最優(yōu)室內(nèi)計算溫度的研究

文/周慶坤 山東弘正工程監(jiān)理有限公司 山東濟南 250101

當(dāng)前，要想順利的進行集中供暖工程設(shè)計及運行調(diào)節(jié)工程，我們必須要參考一個極其重要的參數(shù)即計算溫度。有關(guān)科學(xué)結(jié)果顯示，如果我們保持室外計算參數(shù)及圍護結(jié)構(gòu)不變，當(dāng)我們把室內(nèi)計算溫度調(diào)低1℃時，煤炭的使用量將降低5%～10%。如此一來，我們基于一些因素的綜合研究，科學(xué)合理的減少室內(nèi)計算溫度（2℃～3℃），每一年我們將會減少煤炭資源的消耗（500萬噸），并節(jié)約相應(yīng)的資金。從而，我們可以通過實驗來檢驗不同地區(qū)室內(nèi)計算溫度與供暖方式、衣著情況和人體熱舒適之間的最優(yōu)關(guān)系完成供暖技術(shù)和建筑節(jié)能的重要研究。

1、供暖房間人體熱舒適實驗

1.1 實驗條件

進行實驗時，我們要提前準備好模擬中部地區(qū)溫度條件的房間，需要選擇合適的鋼串片以及各種利于散熱的形狀的供暖散熱器，并保持其表面的平均溫度在50℃到74℃之間，空氣溫度在12℃到22℃的區(qū)間內(nèi)，并通過實驗的方式記錄實感溫度從而進行科學(xué)研究。由于實驗與科學(xué)具有一定的差距，在實驗的過程中，空氣濕度值與實干溫度值相近，此次實驗供暖房間中的環(huán)境評價參數(shù)以室內(nèi)空氣濕度為標準衡量。研究過程中，將一百零八個大學(xué)生作為樣本，將模擬房間內(nèi)的散熱器分為六組進行研究，每組的研究對象為三男三女共計六名大學(xué)生。我們實驗前對空氣濕度和散熱器的表面溫度值進行一個預(yù)設(shè)，當(dāng)這兩個條件達到相應(yīng)數(shù)值時，如果這兩個條件在此數(shù)值下保持不變，此時讓這六位大學(xué)生在實驗條件下，冷靜坐兩個小時，在這一過程中，讓這六位大學(xué)生根據(jù)自己的相應(yīng)情況及感受等對我們的調(diào)查表（PMV值、生長地、衣著、性別、年齡、姓名）仔細填空?？偨Y(jié)前人多次的實驗經(jīng)驗，想要了解實際的熱舒適感隨時間的變化，熱舒適感一欄要在一定周期內(nèi)填寫一次，每周期大約為半小時。由于我國中部地區(qū)冬季穿衣均為較厚的衣服，在實驗的過程中，研究對象所穿的服裝都是棉襖及毛衣毛褲這一類型。由于人們的生活習(xí)慣，在房間內(nèi)部多數(shù)時間都是坐的狀態(tài)，所以模擬房間內(nèi)要求大學(xué)生們都要以靜坐的姿態(tài)進行實驗，此時，大學(xué)生的代謝率是58.15W/m2。

1.2 要想使我們的實驗結(jié)果更為準確，實驗前我們要做好相應(yīng)的準備

要與實驗對象溝通交接好我們的實驗過程中該做的事。例如。需要實驗對象是以坐的姿態(tài)進行研究，能看報紙，不可以討論實驗中的熱感覺。研究過程中，下表為相應(yīng)的熱感覺對應(yīng)的表現(xiàn)。

1.3 在實驗過程中，模擬房間的溫度達到相應(yīng)溫度時，六位研究對象就可以來到模擬房間內(nèi)并坐在相應(yīng)的屬于自己的位置上，在進入模擬空間的過程中房間氣流開始流動，與此同時人體本身也具有一定的溫度，將導(dǎo)致室內(nèi)溫度值的微小變化，并且伴有2℃左右的升溫現(xiàn)象。這時需要我們在一定的時間內(nèi)有效減少模擬房間的溫度，例如，調(diào)節(jié)制冷機的冷量等方式等。實驗繼續(xù)進行，待模擬空間內(nèi)的溫度第二次達到相應(yīng)的數(shù)值并保持不變。通過實驗我們知道，這一階段實驗對象的時間大約為30分鐘左右。

1.4 在模擬空間各種溫度保持在一定的區(qū)間內(nèi)，我們的六組實驗對象接收到填表信號即可填寫，而且保持一定的周期內(nèi)填寫熱感覺這一欄，并將每周期定為30分鐘。

1.5 通過科學(xué)方法合理推斷研究實驗記錄并解析原因，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識，組建模擬房間環(huán)境溫度和熱舒適指標的函數(shù)方程式。

1.6 實驗結(jié)果

通過實驗我們得到了兩方面的結(jié)論：第一，性別不同人體的熱感覺也不同。溫度相同的模擬房間內(nèi)，女性會感覺比男性感覺到更冷，即女性報告的PMV值比男性低。因此得知，男性比女性更喜歡稍低的溫度；第二，熱度相同的條件下，實驗中研究對象的數(shù)據(jù)比較發(fā)散，即使活動水平和服裝沒有差異的實驗對象的熱感值也并不相同。

2、供暖房間熱舒適的模糊分析及供暖室內(nèi)計算溫度的最優(yōu)范圍

基于對實驗數(shù)據(jù)的剖析及詞義量化及貶值的相關(guān)信息，人體熱舒適感的變化與散熱器的類別的沒有太大的聯(lián)系。為了減少實驗誤差，使實驗結(jié)果更加科學(xué)，我們采取了合理提高各組實驗次數(shù)的方法，令相近室溫平均化，由此我們得到了較為平穩(wěn)的隸屬率。通過相關(guān)數(shù)據(jù)和計算我們分析出人體感到舒適的溫度范圍是18℃到19℃。通過函數(shù)曲線我們可以更直觀的觀察“舒適”的隸屬度與室溫之間的關(guān)系即y=（-0.0159666x3+1.05897x2-22.6412x+158.659）-1。經(jīng)對函數(shù)關(guān)系式分析可知，沒有溫度令百分之百的人都感到舒適。由于不同的人有自己的生活方式以及自己的特性，即使在完全相同的條件下，每個人的舒適感還是有所差別。通常情況下，某些令大多數(shù)人（80%左右）愜意的地方就稱其為舒適環(huán)境。

結(jié)語：

本實驗通過模擬我國中部地區(qū)相應(yīng)條件的熱感房間，通過108個樣本對人體熱舒適實行研究，我們知道18℃到19℃為人體舒適的范圍，如果溫度不在這一區(qū)間內(nèi)，人體的舒適度將受到影響。并且，為達到節(jié)能的目的，可通過增加輻射放熱量的比例的方式對供暖散熱器進行調(diào)整。

熱感覺等級及相應(yīng)的客觀反應(yīng)