多種局部供冷方式下人體熱反應(yīng)特性

李念平，李娜，何穎東，何梅玲，李甲，顏金波，譚暢

（湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410082）

在現(xiàn)代生活中，舒適的建筑環(huán)境能夠減少居住者病態(tài)建筑綜合征的頻率，并提高受試者的工作效率[1].但是采用常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，即使溫濕度在舒適區(qū)間內(nèi)，仍然不能滿足人們對(duì)舒適性的要求[2].為確保居住者的熱舒適性，建筑空調(diào)系統(tǒng)的能耗不斷上升.因此，為了同時(shí)確保舒適性及節(jié)能性[3]，需要高效和創(chuàng)造性的低能耗供冷技術(shù)[4].以往的研究指出，人體不同部位對(duì)冷熱刺激的敏感性不同[5]，冷熱感覺(jué)程度也不同[6].有研究表明，局部供冷使得提供更少的冷量就能產(chǎn)生顯著的舒適效果，同時(shí)能耗也相應(yīng)地降低[3].Williams 等[7]、Melikov 等[8]、Brooks 等[9]均通過(guò)研究表明局部加熱或冷卻可以提高受試者對(duì)熱環(huán)境的接受度.

Zhang[10]在對(duì)人體進(jìn)行局部刺激的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，胸部、背部和臀部等局部熱感覺(jué)，對(duì)整體熱感覺(jué)影響權(quán)重較大，而手和腳的影響權(quán)重較小.李俊[11]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在局部對(duì)流供冷中頭頸部對(duì)整體熱感覺(jué)的影響權(quán)重最大，上半身次之，下半身最小.根據(jù)傳熱原理，局部供冷方式可分為輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流三種.對(duì)于局部對(duì)流供冷，王月梅[12]研究表明，胸部送風(fēng)供冷方式可以降低人體熱感覺(jué)，顯著升高人體熱舒適，且熱不滿意度可降低至15%以下.對(duì)于局部傳導(dǎo)供冷，張宇峰等[13]研究得出，一定環(huán)境溫度下熱可接受度是環(huán)境溫度的線性函數(shù)，應(yīng)用可變溫座椅90%可接受的溫度范圍可達(dá)16.0～28.9℃.對(duì)于局部輻射供冷，何穎東、何梅玲等人[14-15]通過(guò)試驗(yàn)研究了高溫環(huán)境下工位輻射空調(diào)末端裝置的熱舒適性，結(jié)果表明，局部輻射供冷顯著降低了人體熱感覺(jué)、增加了受試者的舒適性，但受試者仍希望有更高的風(fēng)速.因此李念平、賀德等[16]又研究了熱濕環(huán)境中輻射空調(diào)末端加桌面風(fēng)扇供冷方式下的人體熱舒適特性，發(fā)現(xiàn)多種局部供冷方式共同作用下受試者能適應(yīng)更高的溫度.

然而現(xiàn)有的研究很少對(duì)比多種局部供冷方式（輻射、傳導(dǎo)及對(duì)流）的差異，尤其是很少涉及局部供冷時(shí)的人體局部熱感覺(jué)、熱舒適及其對(duì)整體熱感覺(jué)、熱舒適的影響.為研究不同局部供冷方式在熱濕環(huán)境中對(duì)人體熱舒適的作用差異，本文通過(guò)試驗(yàn)研究偏離舒適區(qū)環(huán)境中受試者的整體及局部熱感覺(jué)與熱舒適，研究不同局部供冷方式對(duì)擴(kuò)展舒適溫度區(qū)間的作用；根據(jù)受試者在不同局部供冷作用下的熱舒適狀況，建立多種局部供冷方式的作用模型，并研究不同局部供冷方式的適宜作用溫度區(qū)間.

1 試驗(yàn)概述

1.1 試驗(yàn)房間及設(shè)備儀器

試驗(yàn)在湖南大學(xué)建筑節(jié)能與綠色建筑研究中心的人工環(huán)境試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行.如圖1 所示，試驗(yàn)房間尺寸為4.3 m×2.7 m×3.0 m，為避免北面窗戶對(duì)試驗(yàn)造成影響，在窗戶室內(nèi)面覆蓋了約40 mm 厚的保溫板.局部輻射供冷及局部傳導(dǎo)供冷均由室內(nèi)一套工位輻射空調(diào)末端實(shí)現(xiàn)（冷板傳熱系數(shù)為8.68 W/（m2·℃）），而局部對(duì)流供冷設(shè)備為桌面風(fēng)扇.試驗(yàn)房間詳細(xì)描述參見(jiàn)文獻(xiàn)[16]，環(huán)境參數(shù)測(cè)點(diǎn)（位于房間中心）及輻射板面溫度測(cè)點(diǎn)位置如圖1 所示.在該試驗(yàn)中所使用的儀器及其測(cè)量范圍見(jiàn)表1.主要測(cè)量的參數(shù)為室內(nèi)溫濕度、黑球溫度、室內(nèi)風(fēng)速、輻射板溫度、供回水溫度及流量.測(cè)點(diǎn)各傳感器距地面高度設(shè)置：溫濕度計(jì)距地面0.1 m、0.6 m、1.1 m；風(fēng)速傳感器距地面0.6 m；黑球溫度傳感器距地面0.6 m.

圖1 試驗(yàn)房間及測(cè)點(diǎn)布置Fig.1 The layout of experimental room and measurement points

表1 試驗(yàn)儀器及測(cè)量范圍Tab.1 Experimental instruments and measuring range

試驗(yàn)過(guò)程中所開啟的輻射板分為前輻射板和桌面板，分別實(shí)現(xiàn)局部輻射供冷和局部傳導(dǎo)供冷.輻射板板面溫度比露點(diǎn)溫度高1～1.5 ℃；其他未開啟的輻射板板面溫度與環(huán)境空氣溫度相同（輻射板板面溫度及環(huán)境溫度設(shè)定具體見(jiàn)表2）.何梅玲等人[15]研究了桌面風(fēng)扇作用下人體熱舒適性，發(fā)現(xiàn)最佳局部風(fēng)速為1.5 m/s.因此，采用局部對(duì)流供冷方式時(shí)，調(diào)節(jié)桌面風(fēng)扇使之靠近受試者頭部和胸部的局部風(fēng)速為1.5 m/s.本試驗(yàn)共設(shè)置了4 種供冷方式.

方式1：無(wú)局部供冷（如圖2（a）所示）；方式2：局部輻射供冷，開啟前輻射板（如圖2（b）所示）；方式3：局部傳導(dǎo)供冷，開啟桌面板（如圖2（c）所示）；方式4：局部對(duì)流供冷，開啟桌面風(fēng)扇（如圖2（d）所示）.

圖2 局部供冷方式示意圖Fig.2 The schematic diagram of local cooling

1.2 受試者

根據(jù)本試驗(yàn)對(duì)受試人員的要求：1）在夏熱冬冷地區(qū)生活超過(guò)1 年；2）身體健康，精神良好；3）參加試驗(yàn)前未進(jìn)食刺激性食物，共邀請(qǐng)16 位人員（男、女各8 位）作為受試者參與試驗(yàn). 受試者年齡（22±1.65）歲，身高（161±3.15）cm（8 名女生）、（173±5.45）cm（8 名男生），體重（50±8.73）kg（8 名女生）、（62±5.19）kg（8 名男生），服裝熱阻（0.46±0.09）clo[17].

1.3 試驗(yàn)工況

本試驗(yàn)均在濕度60%～70%，溫度分別為26 ℃、28 ℃、30 ℃的環(huán)境下進(jìn)行，共12 個(gè)工況.為防止冷卻面結(jié)露，水冷板表面溫度應(yīng)高于露點(diǎn)溫度1～1.5 ℃[18].因此，在室內(nèi)溫度為26 ℃、28 ℃、30℃時(shí)，水冷板的表面溫度分別設(shè)定為21 ℃、22 ℃、23 ℃.設(shè)計(jì)工況中各試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定見(jiàn)表2.

1.4 試驗(yàn)流程及問(wèn)卷

如圖3 所示，試驗(yàn)共50 min：在開始試驗(yàn)前，受試者在環(huán)境溫度為26 ℃左右的準(zhǔn)備室停留10 min，并填寫性別、年齡、身高、體重、著裝等背景資料；在試驗(yàn)過(guò)程中，受試者共需填寫5 份問(wèn)卷，填寫時(shí)間分別為試驗(yàn)開始0 min、10 min、20 min、30 min、40 min.

圖3 試驗(yàn)流程Fig.3 Experimental procedure

本試驗(yàn)中問(wèn)卷包括受試者整體與局部的熱感覺(jué)、熱舒適，其中受試者12 個(gè)局部分別為：頭部、頸部、胸部、腹部、背部、臀部、上臂、前臂、手掌、大腿、小腿、足部. 熱感覺(jué)投票（Thermal Sensation Vote，TSV）及熱舒適投票（Thermal Comfort Vote，TCV）均采用7 等級(jí)衡量標(biāo)準(zhǔn)，熱感覺(jué)及熱舒適投票尺度劃分等級(jí)見(jiàn)表3.

表3 熱感覺(jué)及熱舒適投票劃分等級(jí)Tab.3 Scales of thermal sensation and thermal comfort

2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果會(huì)存在一定的隨機(jī)誤差，應(yīng)用S-W 檢驗(yàn)（Shapiro-Wilk test）[19]，對(duì)試驗(yàn)得到的個(gè)體投票值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分布檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)所有工況下的投票近似服從正態(tài)分布.在分析檢驗(yàn)了試驗(yàn)數(shù)據(jù)獨(dú)立性和正態(tài)性的前提下，本文應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和整理.

2.1 動(dòng)態(tài)熱反應(yīng)

2.1.1 動(dòng)態(tài)熱感覺(jué)

如圖4 所示，在無(wú)局部供冷時(shí)，除了環(huán)境溫度為26 ℃的工況，受試者整體熱感覺(jué)平均投票值最終均高于+0.8；在30 ℃時(shí)，熱感覺(jué)投票值最后超過(guò)了+1.3.在局部輻射供冷方式下，室內(nèi)溫度為26 ℃、28 ℃及30 ℃時(shí)，受試者整體熱感覺(jué)投票值最終分別接近0、+0.4 及+0.6.在局部傳導(dǎo)供冷方式下，室內(nèi)溫度為26℃、28 ℃及30 ℃時(shí)，受試者熱感覺(jué)投票值最終分別達(dá)到0、+0.1 及+0.4 左右.在局部對(duì)流供冷方式下，室內(nèi)溫度為26 ℃、28 ℃及30 ℃時(shí)，熱感覺(jué)投票值最終分別穩(wěn)定在-0.4、0 及+0.7 左右.顯然，在26 ℃、28℃時(shí)，局部對(duì)流供冷方式冷卻作用最強(qiáng)；但在30 ℃時(shí)，冷卻作用最差.

當(dāng)所有受試者連續(xù)三次平均投票值最大差異不超過(guò)0.2 時(shí)，認(rèn)為受試者的主觀熱反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定.在室溫為26 ℃、28 ℃或30 ℃，局部對(duì)流供冷作用下，受試者熱感覺(jué)最快達(dá)到穩(wěn)定；局部傳導(dǎo)供冷作用10 min 后，受試者整體熱感覺(jué)達(dá)到穩(wěn)定；而局部輻射供冷需作用20 min 后，受試者熱感覺(jué)才達(dá)到穩(wěn)定.

2.1.2 動(dòng)態(tài)熱舒適

如圖5 所示，對(duì)照組中，在26 ℃時(shí)，受試者舒適投票值在0 左右；在28 ℃、30 ℃時(shí)，受試者平均熱舒適投票值始終處在不舒適側(cè)（分別為-0.7、-1.2 左右）.在局部輻射供冷方式下，室內(nèi)溫度為26 ℃、28℃及30 ℃時(shí)，受試者熱舒適投票值最終分別穩(wěn)定在+1.5、+0.7 及-0.3 左右.在局部傳導(dǎo)供冷方式下，室內(nèi)溫度為26 ℃、28 ℃及30 ℃時(shí)，整體熱舒適投票值均大幅度上升，最終分別接近+1.0、+0.9 及+0.2.在局部對(duì)流供冷方式下，室內(nèi)溫度為26 ℃、28 ℃及30℃時(shí)，受試者熱舒適投票值最終分別達(dá)到-0.1、+1.0及-0.4 左右. 相比于對(duì)照組，使用局部供冷后，除26 ℃時(shí)使用局部對(duì)流方式導(dǎo)致受試者整體熱舒適下降，其他工況下受試者熱舒適均得到改善.在26 ℃、28 ℃及30 ℃時(shí)，受試者熱舒適的改善效果最明顯的分別是局部輻射、局部對(duì)流及局部傳導(dǎo).

圖4 整體動(dòng)態(tài)熱感覺(jué)Fig.4 Dynamic-state overall thermal sensation

圖5 整體動(dòng)態(tài)熱舒適Fig.5 Dynamic-state overall thermal comfort

2.2 穩(wěn)態(tài)熱反應(yīng)

為進(jìn)一步研究不同局部供冷方式下受試者熱反應(yīng)特性，以最后2 份問(wèn)卷（即第30 min 和40 min 所填兩份問(wèn)卷）的平均值作為穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，主要包括整體熱感覺(jué)及熱舒適的投票分布、整體主觀反應(yīng)與溫度的關(guān)系、整體與局部主觀反應(yīng)的關(guān)系.

2.2.1 穩(wěn)態(tài)整體熱感覺(jué)

如圖6 所示，相比無(wú)局部供冷工況，采用局部供冷方式后受試者的穩(wěn)態(tài)整體熱感覺(jué)均有下降.在26℃時(shí)，三種局部供冷方式使熱感覺(jué)集中于中性（0）附近，且相比無(wú)局部供冷的對(duì)照組均有顯著差異（配對(duì)樣本T 檢驗(yàn)，P ＜0.05）.在28 ℃時(shí)，局部傳導(dǎo)、對(duì)流供冷作用下受試者整體熱感覺(jué)顯著降低（P ＜0.05），并集中于中性；局部輻射供冷作用下熱感覺(jué)投票值雖有所下降，但無(wú)顯著性差異（P ＞0.05）.在30 ℃時(shí)，相比無(wú)局部供冷工況，三種局部供冷方式使整體熱感覺(jué)集中于0～+1 之間，且均產(chǎn)生顯著差異（P ＜0.05）.除26 ℃局部對(duì)流供冷下熱感覺(jué)投票值的標(biāo)準(zhǔn)差為0.66，28 ℃對(duì)照組中為0.71，其余工況下均低于0.5.

圖6 整體穩(wěn)態(tài)熱感覺(jué)Fig.6 Static-state overall thermal sensation

2.2.2 整體熱感覺(jué)與操作溫度的關(guān)系

根據(jù)3 個(gè)環(huán)境溫度下試驗(yàn)的結(jié)果，采用線性擬合的方法對(duì)人體熱感覺(jué)（TS）與操作溫度（operative temperature，Top）的關(guān)系進(jìn)行了研究[20].

線性擬合結(jié)果如下：

計(jì)算得到當(dāng)熱感覺(jué)達(dá)到熱中性（即TS=0）時(shí)，不同供冷方式下的操作溫度分別為：24.08 ℃（對(duì)照）、26.75 ℃（輻射）、27.22 ℃（傳導(dǎo)）、27.69 ℃（對(duì)流），采用局部對(duì)流供冷的中性溫度最高.而上述等式中的斜率也反映了在局部不同供冷方式受試者對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)性，斜率越低，在同樣的溫度上升程度時(shí)受試者越不容易感覺(jué)熱.由式（1）～（4）可知，局部傳導(dǎo)供冷方式下受試者熱適應(yīng)性最強(qiáng)，局部輻射供冷次之，局部對(duì)流供冷、對(duì)照組最弱.

2.2.3 局部與整體熱感覺(jué)的回歸模型

如圖2 所示，在不同局部供冷方式下，受試者被冷卻局部不同.在局部輻射供冷方式下，被冷卻局部為頭部、頸部、胸部、上臂、前臂及手掌；在局部傳導(dǎo)供冷方式下，被冷卻局部為前臂及手掌；在局部對(duì)流供冷方式下，被冷卻局部為頭部、頸部、上臂、前臂及手掌.為分析三種局部供冷方式下身體局部熱感覺(jué)對(duì)整體熱感覺(jué)的影響程度，本文采用逐步回歸法進(jìn)行擬合分析[21].

擬合方程如下：

式中：OTS 為整體熱感覺(jué)（Overall Thermal Sensation，OTS）；LTSi為部位i 的局部熱感覺(jué)（Local Thermal Sensation，LTS）；Ci為部位i 的擬合系數(shù)；C0為擬合常系數(shù).

擬合結(jié)果見(jiàn)表4，無(wú)局部供冷時(shí)，大腿、背部及頭部等部位對(duì)受試者整體熱感覺(jué)影響程度較大，稍弱于頸部.在局部供冷作用下，對(duì)整體熱感覺(jué)影響程度最大的身體部位分別為上臂（輻射）、前臂（傳導(dǎo)）、頭部及大腿（對(duì)流）.顯然，與對(duì)照組相比，在局部供冷直接冷卻的身體部位對(duì)整體熱感覺(jué)影響最大，表明局部供冷改變了身體局部熱感覺(jué)對(duì)整體熱感覺(jué)的作用大小.在局部輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流供冷方式下同一被冷卻局部對(duì)整體熱感覺(jué)的影響程度也不同，前臂熱感覺(jué)分別為較弱、最強(qiáng)、較強(qiáng)，頭部熱感覺(jué)分別為較強(qiáng)、可忽略不計(jì)、最強(qiáng)，頸部熱感覺(jué)分別為可忽略不計(jì)、較強(qiáng)、較弱.

表4 局部與整體熱感覺(jué)的擬合結(jié)果Tab.4 Regression results of LTS and OTS

2.2.4 整體穩(wěn)態(tài)熱舒適

如圖7 所示，在26 ℃時(shí)，局部輻射、傳導(dǎo)供冷作用下熱舒適投票值分別集中在+2、+1，相比無(wú)局部供冷有顯著差異（P＜0.05）；局部對(duì)流供冷作用下受試者熱舒適集中于-1，與對(duì)照組無(wú)顯著差異（P＞0.05）.在28 ℃時(shí)，相比無(wú)局部供冷工況，三種局部供冷方式下受試者穩(wěn)態(tài)整體熱舒適集中于0～+2 之間，且均產(chǎn)生顯著差異（P＜0.05）.在30 ℃時(shí)，局部輻射、傳導(dǎo)供冷方式下受試者熱舒適顯著提升（P＜0.05），并集中于-1～+1 之間；局部對(duì)流供冷方式下，大部分受試者處于熱不舒適狀態(tài)（-1），無(wú)顯著改善（P＞0.05）.26℃對(duì)照組中受試者熱舒適投票值的標(biāo)準(zhǔn)差為1.29，其余工況下均低于1.

2.2.5 整體熱舒適與操作溫度的關(guān)系

為了更好地研究不同局部供冷方式對(duì)人體熱舒適的溫度區(qū)間的影響，本文擬合了人體熱舒適（TC）與操作溫度（Top）的關(guān)系，結(jié)果如圖8 所示.

擬合結(jié)果如下：

圖7 整體穩(wěn)態(tài)熱舒適Fig.7 Static-state overall thermal comfort

由式（9）可知，局部對(duì)流供冷方式下人體熱舒適與操作溫度并非線性關(guān)系，溫度不高時(shí)（26 ℃），局部對(duì)流供冷會(huì)造成不適.根據(jù)式（6）～（9），計(jì)算當(dāng)熱舒適達(dá)到舒適性的下限（即TC=0）時(shí)，3 組試驗(yàn)中各操作溫度Top，分別為：26.11 ℃（對(duì)照）、29.51 ℃（輻射）、31.52 ℃（傳導(dǎo)）、26.24 ℃及29.59 ℃（對(duì)流）. 顯然當(dāng)受試者達(dá)到熱舒適下限時(shí)，Top（傳導(dǎo)）＞Top（對(duì)流溫度上限）＞Top（輻射）＞Top（對(duì)流溫度下限）＞Top（對(duì)照）.

圖8 熱舒適與操作溫度的關(guān)系Fig.8 Relationship between thermal comfort and operative temperature

2.2.6 局部與整體熱舒適的回歸模型

本文通過(guò)建立以下擬合模型，分析研究受試者身體局部對(duì)整體熱舒適的影響：

式中：OTC 為整體熱感覺(jué)（Overall Thermal Comfort，OTC）；LTCi為部位i 的局部熱感覺(jué)（Local Thermal Comfort，LTC）.

擬合結(jié)果如表5 所示，無(wú)局部供冷工況下，頸部、背部對(duì)受試者整體熱舒適影響程度最大，大腿次之，臀部最弱.在局部輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流供冷方式下，對(duì)整體熱舒適影響程度最大的身體部位分別為上臂、前臂、頭部，與對(duì)整體熱感覺(jué)起決定性作用的局部相同，表明局部供冷作用下被冷卻局部對(duì)整體熱舒適的影響最大.

表5 局部與整體熱舒適的擬合結(jié)果Tab.5 Regression results of LTC and OTC

3 討 論

3.1 不同局部供冷適宜溫度區(qū)間

根據(jù)ASHRAE 標(biāo)準(zhǔn)55[17]，可接受的溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)熱感覺(jué)投票值為-0.5 到+0.5.根據(jù)式（1）～（4），四組試驗(yàn)的可接受溫度區(qū)間分別為21.73～26.42 ℃（對(duì)照）、23.78～29.72 ℃（輻射）、23.96～30.49 ℃（傳導(dǎo)）、25.85～29.53 ℃（對(duì)流）.局部傳導(dǎo)供冷將可接受溫度上限提高了近4 ℃，局部對(duì)流與輻射供冷方式的提高程度在3 ℃左右.

但以熱舒適度為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不同局部供冷適宜使用的溫度區(qū)間不同.如圖8 所示，結(jié)合第2.2.5節(jié)的擬合回歸結(jié)果，Top＜27.55 ℃時(shí)，局部輻射供冷舒適度最高；27.55 ℃＜Top＜28.96 ℃時(shí)，局部對(duì)流供冷舒適度最高；Top＞28.96 ℃時(shí)，局部傳導(dǎo)供冷舒適度最高.該結(jié)果表明，為在偏熱環(huán)境實(shí)現(xiàn)更高程度的舒適性，應(yīng)根據(jù)周圍溫度選擇適宜的局部供冷方式.

3.2 與現(xiàn)有研究對(duì)比

3.2.1 身體局部影響權(quán)重比較

本文2.2.3 節(jié)的試驗(yàn)結(jié)果分析表明，相比于對(duì)照組，采用局部供冷后受試者對(duì)整體熱反應(yīng)影響較大的部位產(chǎn)生變化，其中被冷卻局部對(duì)整體熱反應(yīng)的作用大幅度增大；不同局部供冷方式會(huì)讓同一被冷卻局部產(chǎn)生對(duì)整體熱反應(yīng)不同的影響程度，如頭部、頸部及前臂.而Zhang[10]的研究表明影響權(quán)重較大的為胸部、背部和臀部等局部熱感覺(jué). 李俊[11]研究發(fā)現(xiàn)，在局部對(duì)流供冷中頭頸部對(duì)整體熱感覺(jué)的影響權(quán)重最大，上半身次之，下半身最小.本研究與Zhang 和李俊的研究結(jié)果有一定差異，可能由供冷方式差異造成.本文采用了三種不同局部供冷方式刺激人體局部，而Zhang 只采用局部傳導(dǎo)供冷方式，李俊只采用局部對(duì)流供冷方式.與李俊相同，本文對(duì)人體多部位同時(shí)供冷，而Zhang 對(duì)單一部位逐一進(jìn)行局部供冷.Zhang 的研究相比于本試驗(yàn)，供冷強(qiáng)度較大，而本試驗(yàn)所采用的供冷強(qiáng)度較為適中.供冷方式、部位、強(qiáng)度的不同可能導(dǎo)致局部對(duì)整體影響權(quán)重的不同.

3.2.2 熱舒適比較

張宇峰等[13]研究發(fā)現(xiàn)局部傳導(dǎo)供冷可使受試者的熱反應(yīng)在11 min 內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定，與2.1.1 節(jié)中分析得出的局部傳導(dǎo)供冷時(shí)，受試者10 min 內(nèi)熱反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定類似.如3.1 節(jié)中所述，當(dāng)環(huán)境溫度在28 ℃左右時(shí)，局部對(duì)流供冷方式具有良好的舒適性，而且局部對(duì)流供冷方式的能耗遠(yuǎn)低于局部輻射及傳導(dǎo)供冷方式.此外，研究表明過(guò)高的風(fēng)速會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)度冷卻、氣流感過(guò)強(qiáng)等問(wèn)題，從而降低人體熱舒適，受試者更傾向于較弱的氣流[12，15].當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到29 ℃以上時(shí)，局部對(duì)流供冷方式降低熱感覺(jué)的效果已無(wú)法滿足受試者熱舒適的要求，此時(shí)需采用供冷效果更強(qiáng)的局部傳導(dǎo)供冷方式.對(duì)于局部傳導(dǎo)供冷方式，本文采用桌面板，文獻(xiàn)[3]與文獻(xiàn)[13]均采用可變溫座椅作為局部傳導(dǎo)供冷系統(tǒng)末端，直接吸收人體熱量.然而，與局部對(duì)流供冷相似，當(dāng)室內(nèi)溫度較低時(shí)，局部傳導(dǎo)供冷會(huì)過(guò)度冷卻人體導(dǎo)致熱舒適度下降.因此在環(huán)境溫度低于28 ℃時(shí)，應(yīng)采用局部輻射供冷.文獻(xiàn)[14]結(jié)合局部輻射+傳導(dǎo)的供冷方式在熱濕環(huán)境提高了人體舒適性，若能在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種局部供冷方式單獨(dú)使用或共同使用的合理控制，則可在不同溫度下實(shí)現(xiàn)較高的舒適性.

4 結(jié) 論

1）在熱濕環(huán)境中不同局部供冷方式作用下受試者達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的速度不同：局部對(duì)流供冷下小于5 min，局部傳導(dǎo)供冷下10 min，局部輻射供冷20 min可達(dá)到穩(wěn)定.

2）不同局部供冷方式對(duì)熱濕環(huán)境中受試者的熱感降低程度亦不同，擴(kuò)展的可接受溫度區(qū)間分別為23.78～29.72 ℃（輻射）、23.96～30.49 ℃（傳導(dǎo)）、25.85～29.53 ℃（對(duì)流）.

3）相比于對(duì)照組，局部供冷通過(guò)影響受試者局部熱反應(yīng)，改變整體熱反應(yīng)的變化趨勢(shì)，降低熱感覺(jué)，改善熱舒適.在局部供冷作用下，對(duì)整體熱反應(yīng)影響程度最大的身體部位分別為上臂（輻射）、前臂（傳導(dǎo)）、頭部及大腿（對(duì)流）.

4）以舒適度為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不同局部供冷方式有不同的適宜溫度區(qū)間.室內(nèi)溫度低于27.55 ℃時(shí)，局部輻射供冷舒適度最高；室內(nèi)溫度為27.55～28.96 ℃時(shí)，局部對(duì)流供冷舒適度最高；室內(nèi)溫度高于28.96℃時(shí)，局部傳導(dǎo)供冷舒適度最高.