自然通风环境下的人体热舒适性
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建筑环境中热舒适性与健康的关系在我们的日常生活中,建筑环境是我们停留时间最长的场所之一,无论是住宅、办公室还是商场、学校等。
而建筑环境中的热舒适性对于我们的健康有着至关重要的影响。
很多时候,我们可能并未充分意识到这一点,但它却在潜移默化中对我们的身体和心理状态产生着深远的作用。
首先,让我们来了解一下什么是热舒适性。
简单来说,热舒适性就是人们在所处的环境中感到既不冷也不热,处于一种身心愉悦、能够高效工作和生活的状态。
当我们处于热舒适的环境中,身体的各项机能能够正常运转,新陈代谢平稳,心情也相对舒畅。
然而,如果建筑环境中的热条件不理想,就可能给我们的健康带来一系列问题。
比如,在炎热的夏季,如果室内没有良好的降温措施,高温和高湿度会导致人体大量出汗,若水分和电解质补充不及时,就容易出现脱水和电解质紊乱的情况。
这不仅会让人感到疲劳、虚弱,还可能影响心血管系统的正常功能,增加心脏的负担,对于老年人、儿童以及患有心血管疾病的人群来说,风险更是显著上升。
相反,在寒冷的冬季,如果室内温度过低,人体为了保持核心体温,会收缩血管、减少体表的血液循环,这会导致血压升高。
长期处于这样的环境中,可能会引发心血管疾病的发作,也容易使人患上感冒、关节炎等疾病。
而且,寒冷的环境还会影响人的工作效率和注意力,使人变得反应迟钝、情绪低落。
除了温度,湿度也是影响热舒适性和健康的一个重要因素。
过高的湿度会使空气中充满水分,阻碍人体汗液的蒸发,从而影响身体的散热,让人感到闷热不适。
此外,高湿度还为细菌、霉菌等微生物的生长提供了有利条件,增加了呼吸道感染和过敏的风险。
而过于干燥的环境则会导致皮肤干燥、瘙痒,甚至出现龟裂,同时也会刺激呼吸道黏膜,使人容易出现咳嗽、喉咙疼痛等症状。
通风情况同样不容忽视。
良好的通风可以及时排出室内的污浊空气,引入新鲜的空气,保证空气中氧气的含量充足。
如果通风不良,室内的二氧化碳浓度会升高,氧气含量减少,这会使人感到头晕、嗜睡,影响大脑的思维能力和工作效率。
简述自然通风特点自然通风是指利用自然气流进行室内空气流通和排出室内热量的一种通风方式。
它是一种节能环保的通风方式,具有以下特点:1. 自然通风具有经济性。
相比于机械通风系统,自然通风无需使用电力,不需要额外的能源消耗。
它依靠自然气流的流动来实现空气的循环,因此可以大大减少能源的消耗,降低室内空调系统的负荷。
2. 自然通风具有环保性。
自然通风不需要使用机械设备,避免了机械通风系统产生的噪音和振动。
同时,它也减少了对环境的污染,降低了二氧化碳排放量,有利于减少温室效应和气候变化。
3. 自然通风具有舒适性。
自然通风通过调节室内空气的流动,可以有效降低室内温度和湿度,提供一个更加舒适的室内环境。
它可以带走室内的热量和湿气,保持空气的新鲜和清洁。
4. 自然通风具有可靠性。
自然通风系统不依赖于外部供电,因此在停电或机械故障的情况下仍然可以正常工作。
它不会受到电力中断或设备损坏的影响,具有较高的可靠性和稳定性。
自然通风的实现主要依靠建筑的设计和布局,以及建筑材料的选择。
在建筑设计中,需要考虑以下几个方面:1. 建筑的朝向和布局。
建筑的朝向和布局会影响自然通风的效果。
合理的朝向和布局可以最大程度地利用自然气流,提供良好的通风效果。
在北半球,南向的建筑可以最大程度地利用自然气流,实现通风和采光的最佳效果。
2. 窗户和门的设置。
窗户和门的设置对于自然通风非常重要。
合理设置窗户和门的位置和尺寸可以实现空气的流通和循环。
同时,还可以通过调整窗户和门的开启方式,如使用可调节的百叶窗或窗户风扇,来控制室内空气的流量和方向。
3. 通风口和通风道的设计。
通风口和通风道的设计也是实现自然通风的关键。
通风口的位置和尺寸应合理选择,以便室内空气可以顺利地进出。
通风道的设计应考虑到气流的流动和阻力,以便实现良好的通风效果。
在选择建筑材料时,需要考虑以下几个方面:1. 外墙和屋顶的保温性能。
保温性能好的建筑材料可以减少室内外温差的传导,降低室内的热量损失。
一、单磁懒1 .下列污染物中,()不是有机挥发物VoCs.As甲醛B、甲苯Cx四氯化碳D、熨答案:D2 .表示被照面上的光通量密度的是().A、照度B、光通量C、明度D、亮度答案:A3 .两个数值相等的声压级登加后,声压级比原来增加()。
A、JdBB、4dBC、5dBD、6dB答案:A4 .房间容积V与通风量Q的比值V/Q定义为()。
A、换气次数B、换气效率C、名义时间常数D、排空时间答案:C5 .湿黑球温度适用于()。
A、室内中等环境B、室内偏热环境C、室外寒冷环境D、室外炎热环境答案:D6 .以下选项中,()是评价自然通风环境中人体热舒适的。
A、PMVB,有效温度C、热损失率HDRD、适应性模型答案:DA,房间入口处的空气龄B、空气微团的驻留时间C、房间的平均空气龄D、空气微团的残留时间答案:B8.普通玻璃能够有效地阻隔()。
A、可见光B、近红外线C、长波红外线答案:C二、携融1 .人体的核心温度是由人体的运动强度决定的A、正确B,错误繇:i三2 .热负荷是指当维持室内湿度为某恒定值时,需要向室内加入的热量A、正确B、错误答案:错^3 .热负荷是指当维持室内湿度为某恒定值时,需要向室内加入的热量A、正确B、错误答案:错误4 .我国乌鲁木齐(东六时区)采用的时间比北京(东八时区)时间晚2个小时A、正确B、错误答案:错误5 .室外气温一般是指距地面1米高、充分通风处的空气温度A、正确B、错误答案:错误三、廨题1.人们希望建筑物能够满足的要求包括:、…、.…、. 答案:安全性,功能性,舒适性美观性2∙风可以分为:—和—两大类。
答案:大气环流地方风3∙从口照角度,建筑最好的体形和朝向是—和—、朝向为—和.答案:正方形.长方形,东南,西南四、名词解释1 .空气渗透答案:答:(D定义:由于室内外存在压力差,从而导致室外空气通过门窗健隙和外围护结构上的其他小孔或洞口进入室内的现象,也就是所谓的非人为组织(无组织)的通风(2}原因:由于•建筑存在各种门、窗和其他类型的开口,空外空气有可能进入房间,从而给房间空气直接带入热量和湿量,并即刻影响到室内空气的温湿度(3)计算负荷时仅考虑渗入空气2 .热岛现象答案:答:由于城市地面覆盖物多,发热体多,加上密集的城市人口的生活和生产中产生大量的人为热,造成市中心的温度高于郊区温度,且市内各区的温度分布也不一样。
被动式热压自然通风研究综述建环零林冠婧000110摘要:近年来,能耗问题成为社会关注的焦点。
总能耗中建筑能耗占了三分之一左右,而建筑能耗的相当一大部分用于室温调节。
太阳能是一种清洁方便的新型能源。
利用太阳能的被动式热压自然通风应时而生。
本文综合介绍并分析了被动式热压自然通风的三种主要方式及其相应研究成果。
关键字:自然通风换气量被动式热压自然通风一.引言自然通风是一种最常见的通风换气方式,主要由风压或热压引起。
与机械通风相比,自然通风的最大好处在于它不消耗动力,获得适当的通风换气量。
此外,自然通风对提高室内空气质量、改善人体热舒适性也有明显的好处。
当室内气温高于室外的气温时,自然通风还能使建筑构件降温。
在炎热干旱地区,夏季室外气温高达四十多度,太阳辐射是建筑的主要得热。
这么大的热负荷若全采用机械通风,能耗巨大且不经济。
另外,随着太阳能采暖的普及,被动式太阳能住宅(passive solar house夏季过热成了太阳能利用中的一个新问题。
如何解决以上问题,更好地利用太阳能?一个行之有效的办法是利用被动式热压自然通风,主要方式包括太阳烟囱(solar chim ney)、太阳能屋顶集热器( roof solar collector)、特隆布墙(tromble wall)。
被动式热压自然通风的主要原理是热压通风。
所谓热压通风,就是利用建筑内部由于空气密度不同,热空气趋向于上升,而冷空气则趋向于下降的特点,促进自然通风。
热压作用与进风和出风的风口高度差,以及室内外空气温度差存在着密切的关系:高度差愈大,温度差愈大,则热压通风的效果愈明显。
被动式热压自然通风主要应用双层夹壁,玻璃外壁用于透过太阳照射,内壁是蓄热墙,通常含有绝热材料,内外壁之间有一定间隔,分别有开口与外界或室内相通。
内壁吸收太阳能,可以达到相当高的温度。
从而使内外壁出现较大温差,导致气体的密度差,在夹壁内形成自然对流,浮力作用使气流上升,与外界形成循环,促进室内的自然通风(烟囱效应)。
简述自然通风特点自然通风是利用自然气流实现室内空气交换的一种通风方式。
与机械通风相比,自然通风具有以下几个特点:1.高效能节能:自然通风不需要额外消耗电能,完全依赖于自然气流进行室内空气的更新,因此能够大大减少电力的使用,实现能源的节约和减少能源消耗的环保效果。
2.环保减排:由于自然通风不需要使用机械设备,不会产生噪音和空气污染。
相比之下,机械通风往往会伴随着机械设备的能耗和噪音污染。
自然通风对环境的影响更小,也更符合可持续发展的目标。
3.提供良好的室内环境:自然通风能够有效提高室内空气质量,使室内气氛清新、舒适。
室内空气不会因为受到机械通风的干扰而变得干燥或潮湿。
自然通风能够有效排除室内的有害气体和异味,提供舒适的室内环境。
4.促进人体健康:自然通风能够有效排除室内的有害物质,如甲醛、苯等挥发性有机物和二氧化碳等气体,保证室内空气清新。
良好的室内空气质量有助于保护呼吸系统健康,减少疾病的发生。
5.被动调节室温:自然通风可以通过调节室内外气流的流动来实现室内温度的调节。
在夏季,通过合理开启门窗和利用自然气流进行通风换气,可以降低室内温度;在冬季,通过限制室内外气流的流动,减少热量的散失,从而提高室内的温暖。
6.增强室内外空气的交流:自然通风可以实现室内外空气的交流,有效降低室内外温度和湿度的差异,减少室内外空气的质量差异,使室内空气更加新鲜、舒适。
同时,室内外空气的交流还可以有效排除室内空气中的有害物质,保持室内环境清洁。
7.减少室内潮湿和霉菌生长:自然通风能够保持室内空气的流动,减少室内局部湿度的积聚,防止霉菌的滋生。
室内干燥的空气流通可以防止建筑物内部墙壁和家具等受潮,降低了建筑维修的成本。
尽管自然通风具有很多优点,但也有一些限制。
首先,自然通风对于建筑物的形状、朝向和位置有一定的要求。
建筑物的形状应该能够利用气流的动力来实现通风效果;朝向应该能够充分利用日照和自然气流的方向;位置应该远离污染源和噪音源,保证室内空气的质量。
影响人体热舒适度的基本参数简介热舒适度是指人在特定环境条件下感受到的热感觉,包括热舒适和热不舒适两种状态。
人体热舒适度受到多个基本参数的影响,这些参数包括室内温度、相对湿度、空气流速、辐射温度和个人代谢率等。
本文将逐一介绍这些基本参数的影响及其对人体热舒适度的作用。
1. 室内温度1.1 影响因素•季节:夏季高温,冬季低温•外部环境:室外温度、太阳辐射等•内部热源:人体代谢、照明、电器等 ### 1.2 影响热舒适度的关键点•过低温度会导致人感到寒冷,产生不适•过高温度会引起人出汗增加,体感湿热,产生不适 ### 1.3 个人差异不同人对室内温度的适应程度有所差异,年龄、性别、体质等因素都可能影响个体的热舒适度。
2. 相对湿度2.1 影响因素•室内水分源:人体蒸发、烹饪、洗涤、加湿器等•室外湿度水分透过墙体、窗户等传入室内 ### 2.2 影响热舒适度的关键点•过低湿度会导致皮肤和呼吸道干燥,引起不适•过高湿度会增加蒸发的难度,加重不适感 ### 2.3 最佳相对湿度一般认为,40% - 60%的相对湿度对人体热舒适度最为有利。
3. 空气流速3.1 影响因素•室内通风方式:自然通风、机械通风等•人体活动产生的气流 ### 3.2 影响热舒适度的关键点•适宜的空气流速可以促进体表蒸发导热,增加热舒适度•高风速下,蒸发导热速率增大,产生湿冷感,引起不适 ### 3.3 空气流速的标准一般来说,0.1 - 0.2m/s的空气流速被认为是热舒适的。
4. 辐射温度4.1 影响因素•周围物体的温度和表面特性•室内外辐射源的热辐射 ### 4.2 影响热舒适度的关键点•较高的辐射温度会引发人体辐射传热增加,体感炙热,产生不适•较低的辐射温度会导致热辐射不足,感觉寒冷,产生不适 ### 4.3 辐射温度的适宜范围辐射温度的适宜范围一般在15℃ - 25℃之间。
5. 个人代谢率5.1 影响因素•体肤表面积•年龄、性别、体重、身体活动水平等因素 ### 5.2 影响热舒适度的关键点•较高的代谢率意味着较高的热产生,使人感到热不适•较低的代谢率会导致热失衡,感觉寒冷或不适 ### 5.3 个人代谢率的参考值个人代谢率的参考值可以通过体表面积、体重以及活动强度进行计算和估算。
自然通风环境下的人体热舒适性
夏季非空调环境对应的是自然通风环境,而这种自然环境中,室内的温湿度、飞速、长波辐射以及太阳辐射都会随着室外参数的不断变化而变化,尤其是室内风速的变化速度快而且幅度大,对人体的热舒适感有很大的影响,因而它是一种动态的热环境。
大力开展动态热环境的研究已经成为大势所趋,近年来,国际上已开始重视动态热环境的研究,动态化热环境的实现主要依赖空气温度和风速的动态化。
国内外对于动态热环境的研究也主要集中在对空气温度和风速动态化上。
早期对于动态环境下热感觉的研究工作主要是关于突变热条件下的热感觉。
有研究结果表明:由中性环境到热环境或冷环境时,皮肤温度的变化存在一个过渡过程,同时热感觉出现“滞后”;然而,当从冷环境或热环境进入中性环境时,出现热感觉“超越”现象,皮肤温度和热感觉有分离现象,研究者认为这种现象是由于皮肤温度急剧变化所致,即皮肤温度的变化率产生了一种附加热感觉,而这种热感觉掩盖了皮肤温度本身所引起的不舒适感。
对于渐变热环境,研究者们力图弄清楚室内参数在多大范围内变化,才能即满足人体的舒适范围,又能达到节能效果。
国内在这方面的研究起步较晚,清华大学和同济大学在这方面都做过研究,本文拟对清华大学在动态热环境下人体热感觉的研究进行简要介绍。
董静研究了动态温度和动态风综合作用下的人体热反应,分别在稳态温度、动态风以及动态温度、动态风两种组合的实验条件下,对33名受试者进行了实验,研究参数对人体热感觉的影响。
受试者的服装热阻为0.6clo,实验中保持静坐状态。
实验结果证明,在该实验的各种工况下,采用动态风均能够达到即改善热环境又不引起吹风不适感的目的,并且给出了满足人体舒适感的较佳工况:相对湿度50%,服装热阻为0.6clo的情况下,当动态温度波动范围为27-29℃,升降温时间比为20min:20min,动态风参数为=1.5m/s,n=6rpm时,值基本在(-0.5,+0.5)范围内波动,可较好地满足人体舒适性需要。
根据实验结果,作者对Fanger的PMV稳态模型进行了变化,建立了动态热环境下预测人体心理热反应的TPMV模型,该模型可以用于动态热环境下人体热反应的预测,但是作者没有对该模型进行系统的描述和讨论。
夏一哉对中性-热环境下气流脉动强度和频率对人体热感觉的影响进行了研究,从实验和模拟两个方面对气流脉动强度和频率的影响作用进行了探索和研究。
研究气流脉动频率对于人体热感觉影响的实验在清华大学的气候室中进行,受试者年龄18-20岁,总的服装热阻为0.7clo,新陈代谢率为1.0met。
气候室温度设定点分别为26.0,27.5,29.0,30.5℃,相对湿度分别为35%,65%,低相对湿度工况包含40个样本,高相对湿度工况包含22个样本。
实验结果表明:环境操作温度和相对湿度对受试者选择频率和可接受的频率范围没有明显影响,可接受的频率范围集中在0.2-0.65Hz。
随着频率的增加,人体感受到的气流速度随之减小。
受试者能够通过自由调节风速和频率得到热满意状态,但在较高温度下,选择风速不能使他们保持热中性状态,并且有一定比例的受试者感到不愉快的吹风感。
根据该实验结果,夏一哉扩展了吹风感的定义,并且证明在中性-热的环境下,频率在0.3Hz-0.5Hz范围内的气流对人体产生的冷作用最强,该结论与Fanger在中性-冷的环境下的实验结论一致。
研究气流脉动强度对人体热感觉的影响的实验也在气候室内进行,该气候室无外窗,气流从吊顶孔板中以小于0.1m/s的速度均匀送出,维持室内温度一定。
室内及壁面分布着热敏电阻感受器和相对湿度监测器,每分钟控制系统将温湿度参数巡检一次,并自动调节室内温湿度达到设定状态。
位于气候室外侧的风机将室中的气流抽出,再回送到送风装置中,经过均流后送出,以降低噪声并提供等温气流。
在装置的出风口处,均匀排列着纵向活动百页,直流小电机带动百页横向摆动,产生按照一定频率变化的周期性气流。
受试者可以通过变频器改变风机的转速来调节气流的速度。
通过测定发现,在距离风口1.2m和2.5m处,气流脉动强度分别约为25%和40%,受试者坐在面对风口的位置,从胸部到膝盖可以感受到气流的流动。
由于没有外辐射,气候室中的平均辐射温度接近于空气温度。
用操作温度to(空气温度和平均辐射温度对各自的换热系数的加权平均)来表征环境的温度状态。
受试者的情况与文献[26]中所示情况相同,实验在4种操作温度,2种气流脉动强度,2种相对湿度,共16种工况下进行,温度和相对湿度设定同文献[26],脉动强度分别为25%和40%,低相对湿度下,每种工况有40个样本,高相对湿度下每种工况的样本数为22个,实验结果表明,大多数受试者可以通过调节空气流动速度达到满意的热舒适状态,但在较高的温度下,人们选择的风速不能使他们保持热中性状态,对该结果夏一哉的解释为:气流在“热”环境中的作用体现在两个方面——冷却作用和由于风压引起的“吹风感”,人们选择风速时,往往要在这两个方面进行一个折衷,在高温条件下人们选择的风速小于达到中性状态要求的大小,即以牺牲热中性为代价降低“吹风感”;选择风速的概率分布符合正态分布规律,取值取决于操作温度to、相对湿度Rh、气流脉动强度Tu和受试者的不同偏爱;在“中性-冷”环境中,大的脉动强度会引起吹风感,但在“中性-热”环境中,却可以减少“吹风感”的产生;根据实验数据,利用分对数回归的方法,得到了一个新的预测等温热环境下产生吹风感几率的模型:
PDV=100/[1+exp(15.5538-0.4124to-0.0872Rh-0.0774Tu+0.002 19Tu*to+0.000972to*Rh+0.00078Rh*Tu)]
其中:to=26-30.5℃,Rh=35%-65%,Tu=25%-45%,贾庆贤对动态化送风的末端进行了研究[6],分析了自然风和机械风两种空气流动方式的区别。
研究了湍流度、风速概率分布、频谱曲线对于热感觉的影响,实验结果如下:自然风与机械风频谱存在较大差异,决定差异的不仅是频谱的大小,同时频谱分布的不同决定了两者的不同特性,自然风风速的波动以低频为主,而机械风风速波动以高频为主;等温送风条件下,平均速度相同,平均湍流度不同的气流对于人体热感觉的影响不同,湍流度在0.48-0.57之间比较合适;偏态分布的流动方式比正态分布的流动方式接受性更好,把1Hz作为人体对气流波动感受的上限,频率大于1Hz时人体对不同频率气流波动的感受差别已很轻微,即使频谱不同,风作用对人体的影响也没有区别,而频率下限在0.000244-0.000488Hz范围内;频谱对热舒适的影响比较明显,频谱越接近自然风,对人体的负面影响越小;确定了动态空调环境的舒适区,并提出了相应的调节方式。
定性分析了动态空调与传统空调的区别及节能潜力。
同时根据动态空调的特点定性分析了动态空调末端装置的调节方式及运行调节;30℃等温送风可以作为维持热舒适环境的上限,而环境温度在28.5℃-30℃范围内时7.3℃以内的送风温差是可以接受的。
孙淑凤教授全面阐述了动态空调策略的基本理念,分析了热环境动态化的基本方法,给出了动态空调策略的具体模式,研发了盘管式动态末端装置和柜式动
态送风装置,对盘管式动态末端装置在动态条件下的出流特性和换热特性进行了实验研究,对其出风速度进行了频谱分析,对柜式动态送风装置进行了人体热舒适实验。
结果表明:所开发的盘管式动态末端装置能够实现不同的出风动态方式,利用该动态风机盘管可实现出风速度和出风温度的动态化,出风频谱与自然风的频谱十分相似;利用动态柜机对人体舒适性进行了研究,结果表明,动态风的可接受性比稳态风显着提高;经过对比分析,在空气-水半集中式办公楼空调系统中,动态送风系统具有明显的节能效果。
本文对动态热环境对于人体热感觉的影响的研究结果作了介绍,这方面的研究已经取得了一些令人兴奋的成果,但是,应该了解到,对于该领域的研究,还有很长的路要走,如何从微观的角度(例如涡的尺度)解释自然风和机械风的区别,如何将已研究出的科研成果应用于实践,在个体化空调下,动态热环境对于人体热舒适性的影响,这些都是值得探讨的问题。
无疑,对于自然通风环境的研究将越来越受到重视。
参考文献:
/p-106636969.html
/view/f91baa00bed5b9f3f90f1c04.html
/Article/CJFDTotal-NTKT201010023.htm。