個(gè)人舒適系統(tǒng)作用下的杭州市冬季住宅居民熱舒適特征

陳淑琴，陳悅，華穎，孔舒怡，張彥彤，王子煜，劉佳琪，徐怡寧

（1.浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江杭州 310058；2.浙江大學(xué)平衡建筑研究中心，浙江杭州 310058）

夏熱冬冷地區(qū)涉及我國(guó)16 個(gè)省、自治區(qū)、直轄市，是人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速的地區(qū).該地區(qū)的氣候特點(diǎn)是夏季高溫悶熱，冬季陰冷潮濕，室內(nèi)熱環(huán)境條件惡劣［1-4］，居民對(duì)于這種熱環(huán)境的接受度也較低［5-6］.由于歷史原因，夏熱冬冷地區(qū)沒(méi)有發(fā)展集中供熱.隨著人民生活水平的不斷提高，該地區(qū)居民對(duì)室內(nèi)供暖需求越來(lái)越高，供暖能耗量也大幅增長(zhǎng)［7］.尋找合適的供暖方法在改善熱舒適的同時(shí)達(dá)到節(jié)能的目的是夏熱冬冷氣候區(qū)迫切需要開(kāi)展的工作.

個(gè)人舒適系統(tǒng)，指的是通過(guò)改善一個(gè)或多個(gè)身體部位的局部熱狀況來(lái)改善人體舒適度的系統(tǒng)或設(shè)備［8］.一些研究［9］證明，人體各部分對(duì)整體熱反應(yīng)的影響程度不同，改善重點(diǎn)局部部位的熱舒適即可以改善整體熱舒適.因此，個(gè)人舒適系統(tǒng)在滿足居民個(gè)性化熱舒適的同時(shí)，避免了對(duì)建筑室內(nèi)全部空間供熱，為建筑供暖空調(diào)節(jié)能提供了機(jī)會(huì)［8］.在冬季，個(gè)人舒適系統(tǒng)是夏熱冬冷地區(qū)住宅內(nèi)普遍使用的熱環(huán)境調(diào)節(jié)設(shè)備，形式主要包括局部輻射板、油汀、紅外線加熱器、暖腳器、局部暖風(fēng)機(jī)等［10］.Guo 等［11］對(duì)上海的調(diào)查說(shuō)明采用“個(gè)人舒適系統(tǒng)”和“個(gè)人舒適系統(tǒng)+空調(diào)”兩種模式進(jìn)行供暖的比例高達(dá)80%.

目前個(gè)人舒適系統(tǒng)的研究以夏季個(gè)性化送風(fēng)為主［12］，對(duì)冬季供暖的研究相對(duì)較少，且主要是對(duì)辦公建筑開(kāi)展的研究［13］.例如：Zhang 等［14］提出了一種工位空調(diào)，在加熱模式下使用電熱鍵盤(pán)和暖腳器分別加熱使用者的手部和腿部.其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在室內(nèi)溫度為18°C 時(shí)該工位空調(diào)仍能使使用者感覺(jué)舒適，且對(duì)應(yīng)的單人加熱功率僅為59 W.在非均勻環(huán)境中，人體各部位所處的局部熱環(huán)境（溫濕度、風(fēng)速等）具有差異性［15］.Zhang［16］基于大量人體實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出考慮“局部-整體”的加州大學(xué)伯克利分校熱舒適模型.該模型表明，若能消除最不利身體局部的不適感，并根據(jù)身體重要局部的舒適需求（例如腳暖頭涼）引入相應(yīng)的局部加熱或冷卻，則有可能實(shí)現(xiàn)整體舒適性.因此，在夏熱冬冷地區(qū)使用個(gè)人舒適系統(tǒng)設(shè)備可以縮短空調(diào)使用時(shí)間和降低設(shè)定溫度，從而實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能.

本文對(duì)杭州市冬季居民在個(gè)人舒適系統(tǒng)作用下的熱舒適特征進(jìn)行調(diào)查實(shí)測(cè)，揭示冬季住宅居民個(gè)人舒適系統(tǒng)作用下的熱舒適特征，為確定該地區(qū)基于特定供暖設(shè)備下的住宅室內(nèi)熱環(huán)境改善定量需求提供依據(jù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)住宅室內(nèi)熱環(huán)境的綠色營(yíng)造和節(jié)能減排工作具有重要意義.

1 研究方法

1.1 季節(jié)劃分方法

首先獲取杭州市典型氣象年數(shù)據(jù)，對(duì)該地區(qū)的季節(jié)進(jìn)行劃分.根據(jù)《氣候季節(jié)劃分》（QX/T 152—2012）［17］的規(guī)定：常年滑動(dòng)平均氣溫序列連續(xù)5 d 小于10 ℃，以其所對(duì)應(yīng)的常年氣溫序列中第一個(gè)小于10 ℃的日期作為冬季起始日.常年滑動(dòng)平均氣溫序列連續(xù)5 d大于或等于10 ℃，以其所對(duì)應(yīng)的常年氣溫序列中第一個(gè)大于或等于10 ℃的日期作為春季起始日.杭州典型氣象年的氣溫序列及其滑動(dòng)平均值如圖1所示，可以得出，杭州的冬季從11月下旬持續(xù)到次年2月下旬.

圖1 杭州典型氣象年的氣溫序列及其滑動(dòng)平均值Fig.1 Temperature series and moving mean values of typical meteorological year in Hangzhou

統(tǒng)計(jì)分析杭州冬季每旬的平均氣溫值，將冬季劃分成冬初冬末和嚴(yán)冬兩個(gè)時(shí)間段.其中冬初冬末包括11月下旬、12月上旬和2月下旬，其平均氣溫為5～10 ℃；嚴(yán)冬從12月中旬到次年2月中旬，其平均氣溫為5 ℃以下.

1.2 調(diào)查與實(shí)測(cè)方法

本文的調(diào)查時(shí)間為2020 年11 月底至2021 年2月，研究方法包括問(wèn)卷調(diào)查、入戶現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試三個(gè)部分.

于12 月3日至次年1月20日分別發(fā)放冬初冬末和嚴(yán)冬兩個(gè)時(shí)間段的調(diào)查問(wèn)卷，采用線上問(wèn)卷的方式，采取均勻抽樣，在杭州市各行政區(qū)樣本中完成問(wèn)卷調(diào)研.問(wèn)卷內(nèi)容見(jiàn)表1，以了解在典型的住宅性能和建筑運(yùn)行方式的情況下個(gè)人舒適系統(tǒng)的使用特征.共收回有效問(wèn)卷212 份，其中包括冬初冬末問(wèn)卷112 份，嚴(yán)冬季問(wèn)卷100 份.樣本包括上城區(qū)33 份、下城區(qū)36 份、江干區(qū)33 份、拱墅區(qū)35 份、西湖區(qū)38份、濱江區(qū)37 份.樣本年齡分布為29 歲以下的樣本數(shù)72 份、30～39 歲的樣本數(shù)57 份、40～49 歲的樣本數(shù)54 份、50 歲以上的樣本數(shù)29 份.大規(guī)模問(wèn)卷調(diào)研的樣本數(shù)量在95%置信度、10%抽樣誤差下至少需達(dá)到96 份［18］，本次問(wèn)卷調(diào)研樣本量已超過(guò)必須達(dá)到的樣本規(guī)模.

表1 問(wèn)卷調(diào)查內(nèi)容Tab.1 Survey Contents

為了確定住宅內(nèi)居民的熱舒適特征，進(jìn)行入戶現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試.入戶現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)間從2020 年11 月28 日到2021 年2 月25 日，所測(cè)試的天氣狀況均符合當(dāng)?shù)囟镜湫蜌夂蛱卣?在杭州市6 個(gè)主城區(qū)中選取能代表該區(qū)經(jīng)濟(jì)水平的26 個(gè)小區(qū)進(jìn)行隨機(jī)抽樣，總計(jì)120 戶，回收有效樣本193 份，其中男性80 人（占41.5%），女性113 人（占58.5%）.具體樣本數(shù)量包括上城區(qū)28 份、下城區(qū)19 份、江干區(qū)33 份、拱墅區(qū)20份、西湖區(qū)45份、濱江區(qū)48份.為確定杭州居民在個(gè)人舒適系統(tǒng)作用下的冬季熱舒適特征，現(xiàn)場(chǎng)研究遵循客觀環(huán)境參數(shù)測(cè)試與主觀問(wèn)卷調(diào)查相結(jié)合的原則.其中，客觀熱環(huán)境參數(shù)測(cè)試內(nèi)容包括：室內(nèi)溫度、相對(duì)濕度、空氣流速、黑球溫度以及記錄空調(diào)開(kāi)啟情況、空調(diào)設(shè)定溫度、開(kāi)窗狀態(tài)、窗簾狀態(tài).室內(nèi)溫濕度和黑球溫度的測(cè)點(diǎn)為人體附近（0.3 m 以內(nèi)），測(cè)點(diǎn)高度為0.6 m.測(cè)試參數(shù)和儀器見(jiàn)表2.主觀問(wèn)卷調(diào)查包括：1）冬季空調(diào)及個(gè)人舒適系統(tǒng)的使用習(xí)慣；2）當(dāng)前的衣著和活動(dòng)情況；3）當(dāng)前的熱舒適狀況，包括整體熱感覺(jué)、熱舒適、熱可接受程度、熱偏好，以及人體10個(gè)部位（如圖2 所示）的熱感覺(jué)和熱舒適.通過(guò)上述實(shí)測(cè)和問(wèn)卷，可以反映杭州市住宅居民在個(gè)人舒適系統(tǒng)作用下的局部熱舒適特征和整體熱舒適特征.主觀問(wèn)卷調(diào)查使用的量表如圖3所示.

圖2 人體局部10個(gè)部位分布圖Fig.2 Distribution map of 10 local parts of human body

圖3 主觀問(wèn)卷使用的量表Fig.3 The scale used in subjective questionnaires

表2 客觀熱環(huán)境測(cè)試參數(shù)及儀器Tab.2 Objective thermal environment test parameters and instruments

為進(jìn)一步揭示整體熱舒適和局部熱舒適的關(guān)系，研究在不同室內(nèi)溫度下不同個(gè)人舒適系統(tǒng)作用下的人體整體與局部熱舒適特征，開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試.實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為兩室一廳住宅，戶型如圖4所示.

圖4 實(shí)驗(yàn)住宅平面圖（單位：mm）Fig.4 Plan of experimental residence（unit：mm）

測(cè)試設(shè)備選擇了小太陽(yáng)和電暖桌，其中小太陽(yáng)功率450 W；電暖桌功率為100～2 000 W，由使用者自主調(diào)節(jié)直至達(dá)到熱舒適為止，發(fā)熱的位置為電暖桌的四個(gè)立柱及底板.設(shè)置不同的室內(nèi)溫度和個(gè)人舒適系統(tǒng)的組合工況，以模擬整個(gè)冬季（包括冬初冬末和嚴(yán)冬）的室內(nèi)環(huán)境，見(jiàn)表3.測(cè)試參數(shù)在入戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)上，采用i-button DS1922L紐扣溫度計(jì)測(cè)量了人體10 個(gè)部位（同上）的局部皮膚溫度，主觀感覺(jué)問(wèn)卷與入戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相同.測(cè)試流程如圖5所示.為了保證受試者熱感覺(jué)穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了準(zhǔn)備階段、實(shí)驗(yàn)階段和對(duì)照階段各20 min.其中，準(zhǔn)備階段受試者適應(yīng)房間熱環(huán)境，同時(shí)被告知實(shí)驗(yàn)流程；實(shí)驗(yàn)階段受試者可以使用個(gè)人舒適系統(tǒng)；對(duì)照階段為同溫度下無(wú)個(gè)人舒適系統(tǒng)的情況.在實(shí)驗(yàn)期間不能進(jìn)行飲食、抽煙、喝酒、運(yùn)動(dòng)或其他可能影響人體狀態(tài)的活動(dòng).受試者需提供相關(guān)個(gè)人信息，例如年齡、性別、身高、體重等，并按要求粘貼I-button DS1922L 紐扣溫度計(jì).實(shí)驗(yàn)階段和對(duì)照階段的第0 min、2 min、5 min、7 min、10 min、15 min、20 min 時(shí)填寫(xiě)主觀問(wèn)卷，以獲得受試者熱感覺(jué)和熱舒適的動(dòng)態(tài)變化.招募了18 名身體健康的大學(xué)生參與每一工況的測(cè)試，其中男性8人，女性10 人，共進(jìn)行了180 人次的測(cè)試，如圖6 所示，實(shí)驗(yàn)者的個(gè)人信息見(jiàn)表4.

表3 室溫和個(gè)人舒適系統(tǒng)設(shè)備類(lèi)型組合工況Tab.3 Combined operating conditions of room tempera?ture and personal comfort system equipment type

表4 被試者個(gè)人信息Tab.4 Personal information of the subject

圖5 實(shí)驗(yàn)測(cè)試流程圖Fig.5 Experimental test flow chart

圖6 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試照片F(xiàn)ig.6 Laboratory test photos

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 個(gè)人舒適系統(tǒng)使用特征

2.1.1 設(shè)備類(lèi)型

對(duì)杭州市居民冬季的供暖方式進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果見(jiàn)圖7.該地區(qū)使用個(gè)人舒適系統(tǒng)供暖的住戶達(dá)到被調(diào)查住戶的57%.最常見(jiàn)的供暖方式是以空調(diào)為主，以個(gè)人舒適系統(tǒng)為輔，達(dá)到了33%.個(gè)人舒適系統(tǒng)類(lèi)型眾多，包括暖風(fēng)機(jī)、小太陽(yáng)、暖腳器、油汀等，其中小太陽(yáng)的使用比例最高，達(dá)到33%，如圖8 所示.入戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)居民使用個(gè)人舒適系統(tǒng)時(shí)人體到設(shè)備的距離平均值為0.8 m.

圖7 居民供暖方式比例Fig.7 Proportion of residential heating methods

圖8 調(diào)研住戶使用的個(gè)人舒適系統(tǒng)類(lèi)型分布Fig.8 Distribution of types of personal comfort systems used by households

2.1.2 使用時(shí)間特征

根據(jù)問(wèn)卷調(diào)研數(shù)據(jù)，如圖9 所示，冬初冬末氣溫持續(xù)下降/上升，個(gè)人舒適系統(tǒng)和空調(diào)的供暖使用率迅速上升/下降，且個(gè)人舒適系統(tǒng)的使用比例高于空調(diào)，兩者的使用比例在20%～40%之間.在嚴(yán)冬，氣溫較穩(wěn)定，個(gè)人舒適系統(tǒng)和空調(diào)的供暖使用率也達(dá)到穩(wěn)定，在40%～60%之間.

圖9 冬初冬末和嚴(yán)冬空調(diào)和個(gè)人舒適系統(tǒng)使用率Fig.9 Usage ratio of air conditioning and personal comfort system in early and late winter and severe winter

調(diào)研分析了冬初冬末和嚴(yán)冬兩個(gè)時(shí)間段的典型日居民在客廳和臥室中使用個(gè)人舒適系統(tǒng)的比例，如圖10 所示.可以看出杭州市城鎮(zhèn)住宅住戶客廳白天（9：00—20：00）使用個(gè)人舒適系統(tǒng)的概率較大，臥室睡前（18：00—20：00）使用個(gè)人舒適系統(tǒng)的概率較大.個(gè)人舒適系統(tǒng)在冬初冬末和嚴(yán)冬兩個(gè)時(shí)間段使用率差別較大，在典型日的每一時(shí)段，嚴(yán)冬的使用率是冬初冬末的2倍以上.

圖10 冬初冬末與嚴(yán)冬典型日內(nèi)個(gè)人舒適系統(tǒng)逐時(shí)使用率Fig.10 Hourly usage ratio of personal comfort systems for typical days in early and late winter and severe winter

2.2 個(gè)人舒適系統(tǒng)對(duì)局部熱環(huán)境的影響

操作溫度反映了空氣溫度及平均輻射溫度的綜合作用，與人體熱感覺(jué)具有較強(qiáng)的相關(guān)性，本文以操作溫度作為熱環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo).

圖11 根據(jù)入戶現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析了居民使用個(gè)人舒適系統(tǒng)前后人附近空氣溫度和黑球溫度的變化情況，對(duì)比分析了各住戶在非空調(diào)環(huán)境下使用個(gè)人舒適系統(tǒng)前后半小時(shí)的室溫變化數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在室外氣象條件相同時(shí)，使用個(gè)人舒適系統(tǒng)后，人體附近空氣溫度和黑球溫度均有明顯升高，人體附近空氣溫度平均升高2.68 ℃，黑球溫度平均升高2.75 ℃.其中，以輻射為主的個(gè)人舒適系統(tǒng)（如電暖器、油汀、小太陽(yáng)等）使人體附近空氣溫度和黑球溫度分別升高2.4 ℃和3.0 ℃；而以對(duì)流為主的個(gè)人舒適系統(tǒng)（如暖風(fēng)機(jī)等）可以使人體附近空氣溫度和黑球溫度分別升高2.9 ℃和2.6 ℃.人附近操作溫度升高的范圍在0.2～10.7 ℃，平均升高2.7 ℃.

圖11 使用個(gè)人舒適系統(tǒng)前后室內(nèi)人體附近空氣溫度與黑球溫度的變化Fig.11 Changes in indoor air temperature and black sphere temperature near human body before and after using personal comfort system

2.3 居民的熱舒適狀況與室內(nèi)環(huán)境的關(guān)系

2.3.1 穩(wěn)態(tài)熱舒適特征

圖12 顯示了入戶現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中使用個(gè)人舒適系統(tǒng)熱感覺(jué)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的平均熱感覺(jué)（MTS）、平均熱舒適（MTC）與操作溫度的關(guān)系.令MTS=0，可以得出使用個(gè)人舒適系統(tǒng)時(shí)的中性操作溫度為15.8℃，考慮到該地區(qū)的適應(yīng)性，當(dāng)操作溫度為13.9 ℃時(shí)，熱感覺(jué)投票值為-0.5，熱舒適投票近似等于0.當(dāng)操作溫度為20 ℃時(shí)，熱舒適投票值達(dá)到最大，熱感覺(jué)為較暖（+1）.操作溫度在20～27.5 ℃時(shí)居民感覺(jué)為暖，熱舒適感下降，但并沒(méi)有感覺(jué)不舒適.這說(shuō)明，冬季該地區(qū)居民更偏好偏暖的環(huán)境.操作溫度高于27.5 ℃時(shí)居民感覺(jué)過(guò)熱，產(chǎn)生不舒適感.因此，從舒適和節(jié)能的角度考慮，應(yīng)盡量控制人體附近操作溫度在13.9～20 ℃之間.

圖12 平均熱感覺(jué)和熱舒適投票與人體附近操作溫度的關(guān)系Fig.12 Relationship of average thermal sensation and thermal comfort vote and operating temperature near human body

2.3.2 動(dòng)態(tài)熱舒適特征

進(jìn)一步地，不同工況下的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果體現(xiàn)了使用個(gè)人舒適系統(tǒng)時(shí)的平均整體熱感覺(jué)投票值變化情況，如圖13所示.

圖13 不同溫度與個(gè)人舒適系統(tǒng)場(chǎng)景下整體熱感覺(jué)投票值隨時(shí)間的變化Fig.13 Changes of overall thermal sensation vote with time under different temperature and personal comfort system scenarios

由圖13 可知，在5 個(gè)室內(nèi)溫度（12 ℃、14 ℃、16℃、18 ℃和20 ℃）水平的偏冷環(huán)境，無(wú)個(gè)人舒適系統(tǒng)作用的對(duì)照階段受試者的整體感覺(jué)最冷，最不舒適.

在實(shí)驗(yàn)階段，使用者的熱感覺(jué)和熱舒適均在10～15 min 達(dá)到穩(wěn)定，在實(shí)驗(yàn)階段轉(zhuǎn)變到對(duì)照階段時(shí)，由于人體受到冷刺激，熱感覺(jué)突然降低，隨后在10～15 min 內(nèi)逐漸上升重新達(dá)到穩(wěn)態(tài).使用小太陽(yáng)可以在背景區(qū)溫度為16 ℃、18 ℃和20 ℃的水平下達(dá)到熱中性，使用電暖桌可以在5 個(gè)溫度水平下達(dá)到熱中性及較暖的熱感覺(jué)之間.在5 個(gè)室內(nèi)溫度（12 ℃、14℃、16 ℃、18 ℃和20 ℃）水平使用電暖桌的功率分別是933 W、866 W、760 W、600 W、457 W；小太陽(yáng)為固定功率450 W.

2.3.3 局部熱舒適特征

圖14 顯示了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的各實(shí)驗(yàn)工況局部熱感覺(jué)和熱舒適的投票結(jié)果.

圖14 各實(shí)驗(yàn)工況局部熱感覺(jué)和熱舒適投票結(jié)果Fig.14 Voting results of local thermal sensation and thermal comfort in each experimental condition

在不使用個(gè)人舒適系統(tǒng)，室溫為12 ℃、14 ℃時(shí)，幾乎所有人體部位的局部熱感覺(jué)都偏冷，即熱感覺(jué)投票都小于-0.5；當(dāng)室溫為16 ℃、18℃時(shí)，約一半的身體部位感覺(jué)偏冷；當(dāng)室溫為20 ℃時(shí)，所有身體部位都具有接近中性的熱感覺(jué).

在使用電暖桌供暖時(shí)，各工況下大腿、小腿和腳部都具有較高的舒適水平，但室溫為12 ℃時(shí)，上半身受到周邊環(huán)境冷輻射的影響，熱舒適性較差，在14 ℃及以上的工況，身體各部位可以達(dá)到舒適.

在使用小太陽(yáng)供暖，室溫12 ℃、14 ℃時(shí)，大部分身體部位的局部熱感覺(jué)偏冷，最不舒適的部位是后背、手部及腳部；當(dāng)室溫為16 ℃時(shí)，只有手部的熱感覺(jué)偏冷，其他部位的熱感覺(jué)均可達(dá)到-0.5 以上；當(dāng)室溫為18 ℃、20 ℃時(shí)，所有身體部位都具有中性或偏暖的熱感覺(jué).

2.4 冬季居民整體熱舒適與局部熱舒適的關(guān)系和局部最適皮膚溫度

2.4.1 整體熱舒適與局部熱舒適的關(guān)系

因?yàn)槿梭w整體熱感覺(jué)與10 個(gè)局部部位的熱感覺(jué)存在多重共線性，不適宜采用多元線性回歸方法，所以采用嶺回歸分析方法分析得出10 個(gè)部位對(duì)整體熱感覺(jué)影響的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù).嶺回歸是對(duì)最小二乘回歸的一種補(bǔ)充，它損失了無(wú)偏性，來(lái)?yè)Q取高的數(shù)值穩(wěn)定性，從而得到較高的計(jì)算精度.表5 展示了冬季杭州市居民各身體部位對(duì)整體熱感覺(jué)影響的權(quán)重.可見(jiàn)，身體暴露部位中頭部、手部、腳部影響權(quán)重分別為16.86%、16.48%、11.32%，均超過(guò)10%，對(duì)整體熱感覺(jué)的影響較大.

表5 冬季杭州市居民各身體部位對(duì)整體熱感覺(jué)影響的權(quán)重Tab.5 Weight of influence of body parts on overall thermal sensation of Hangzhou residents in winter

2.4.2 局部最適皮膚溫度與舒適皮膚溫度區(qū)間

圖15 反映了實(shí)驗(yàn)室測(cè)得人體10 個(gè)局部部位的熱舒適投票與對(duì)應(yīng)部位的皮膚溫度的關(guān)系.在熱舒適投票最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的皮膚溫度為該地區(qū)居民冬季的最適皮膚溫度.表6 列出了人體10 個(gè)部位的最適皮膚溫度和舒適皮膚溫度區(qū)間.

表6 人體10個(gè)部位的最適皮膚溫度與舒適皮膚溫度區(qū)間Tab.6 Optimum skin temperature and comfortable skin temperature ranges of ten different body parts

圖15 人體10個(gè)局部部位的熱舒適投票與對(duì)應(yīng)部位的皮膚溫度的關(guān)系圖Fig.15 Relationship between the thermal comfort vote of ten parts of the human body and the skin temperature of the corresponding parts

3 結(jié)論

本文通過(guò)問(wèn)卷調(diào)研與測(cè)試，得到個(gè)人舒適系統(tǒng)作用下的杭州冬季居民熱舒適特征.主要結(jié)論如下：

1）杭州市居民冬季普遍使用個(gè)人舒適系統(tǒng)，主要設(shè)備類(lèi)型是小太陽(yáng)、暖風(fēng)機(jī)和暖腳器.使用時(shí)間覆蓋整個(gè)冬季，其中12 月下旬到次年2 月上旬使用率超過(guò)50%，典型日內(nèi)18：00到20：00為使用高峰.

2）在個(gè)人舒適系統(tǒng)作用下，人體附近的操作溫度平均升高2.7 ℃.

3）在個(gè)人舒適系統(tǒng)作用下中性操作溫度為15.8℃；當(dāng)操作溫度為20 ℃時(shí)，熱舒適投票值達(dá)到最大，熱感覺(jué)為較暖（+1）；這說(shuō)明，冬季該地區(qū)居民更偏好偏暖的環(huán)境.從舒適和節(jié)能的角度考慮，應(yīng)盡量控制人體附近操作溫度在13.9～20 ℃.

4）在12～18 ℃時(shí)，下臂、手部、小腿、腳部對(duì)整體熱感覺(jué)的影響較大，局部的冷感覺(jué)引起整體感覺(jué)偏冷，因此室溫在18 ℃以下時(shí)應(yīng)重點(diǎn)注意下臂、手部、小腿、腳部等幾個(gè)部位保暖.人體各部位的最適皮膚溫度分別為頭部33 ℃，前胸37 ℃，上臂35 ℃，后背36℃，腹部37 ℃，下臂36 ℃，手部31 ℃，大腿36 ℃，小腿38 ℃，腳部35 ℃.

本研究存在一定的局限性.考慮到實(shí)驗(yàn)難度，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中的受試者均為在校大學(xué)生，不同年齡群體在個(gè)人舒適系統(tǒng)作用下的局部熱舒適差異有待進(jìn)一步研究.

致謝：感謝浙江大學(xué)工程師學(xué)院工程創(chuàng)新與訓(xùn)練中心黃毅方老師對(duì)本文實(shí)驗(yàn)給予的幫助.