摘要：通过对室内热环境舒适性研究状况的回顾，对影响室内热环境的评价指标进行了较详细的综述，提出应结合我国国人的生理参数及我国国情，对室内热环境的预测评价做深入的研究。并指出了在暖通空调设计时必须从人体的热舒适角度考虑其设计方案。
关键词：热环境,热舒适,评价指标
1.引言
建筑是人们生活与工作的场所，现代人类大约有80%的时间在建筑物中度过，人们渐渐认识到建筑内环境品质如声环境、室内光环境、热湿环境及室内空气品质对人的身心健康、舒适感及工作效率都会产生直接的影响[1]。随着经济的发展,提高生活质量已日益为人们所关心。改善室内环境，尤其是室内热湿环境,是提高生活质量的主要途径之一。对热环境的评价可根据三类不同的标准：1)生存标准：由于人的体温影响体内化学反应速度，尤其是酶系统最佳工作状态的维持，只允许体温在很窄的范围内波动，因此，机体内热调节系统的首要任务是使人在休息时能保持体温恒定在(37±0.15)℃左右，超过或低于标准体温2℃时,在短期内还可以忍受，但如持续时间太长时，就会损害健康,甚至危及生命;2)舒适性标准：人可生存、适应的热环境往往并不一定使人感到舒适，在人类赖以生存的热环境范围内，只有一较小的范围可定义为热舒适区域;3)工作效率标准：热环境会影响人的敏感、警觉、疲乏、专注和厌烦程度，通过上述作用对体力劳动和脑力劳动的效率产生影响。我们这里讨论的主要是热环境的舒适性[2]。
热舒适指标是表示人们对室内热环境满意程度的一项重要指标。从2O世纪初，人们便开始对人体热舒适性和热环境之间的关系进行研究。由于我国各地气候差异较大，各个地区又缺乏实际的针对性的研究，降低了人们对夏季舒适性的要求。本论文通过对室内热环境舒适性研究状况的回顾,对影响室内热环境的各项评价指标进行了较详细的综述，为今后的研究提供了参考。
2.室内热环境舒适性的影响因素及研究状况
人体热舒适在ASHRAE标准中，定义为人对热环境表示满意的意识状态。它通过研究人体对热环境的主观反映，得到人体热舒适的环境参数组合的最佳范围和允许范围以及实现这一条件的控制、调节方法。影响人体热舒适的环境参数主要有四个：空气温度、空气速度、空气相对湿度和平均辐射温度，人自身参数两个：衣服热阻和劳动强度[3]。人们对热舒适性的认识和研究是不断发展的。在20世纪初，一些发达国家的学者就已开始了对室内热环境的研究，目前人体热舒适问题已发展成为热工学、建筑物理学、生理学和心理学的交叉学科。早期的热舒适评价标准只规定室内温、湿度，最多加上送风速度要求，例如，夏季温度26℃、相对湿度50%，冬季18℃、相对湿度40%，风速≤0.125m/s等。稍后，ASHRAE(美国采暖空调制冷工程师学会)提出有效温度(ET)概念，以综合考虑温度和相对湿度的影响。由于房间围护结构内表面与人体的辐射热交换对热舒适性影响极大，在评价房间的热舒适性时，为了综合考虑辐射影响，又相继提出了等感有效温度、合成温度、房格尔热舒适方程、平均辐射温度(MRT)、作用温度(OT)、标准有效温度(SET)、主观温度等概念和指标，对人体热舒适性评价又提高了一步。1984年，国际标准化组织提出了室内热环境评价与测量的新标准化方法ISO7730，采用PMV-PPD指标评价人体热舒适性[4]。目前用于室内热环境舒适性的预测评价主要指标见表1。
3.室内热环境舒适性的评价指标
3.1 PMV-PPD指标
Fanger的预测平均投票值PMV(Predicted Mean Vote)和预测不满意百分数PPD(Predicted Percentage Of Dissatisfied)指标是目前为止公认的最合理的评价方法，它是在大量实验数据的统计分析的基础上,并以人体的热舒适方程和ASHRAE七点标度为出发点，对Mcnall等在Kansas州立大学所进行的实验得出的四种新陈代谢率情况下的热感觉数据进行曲线拟合分析，提出的表征人体热舒适的一个较为客观的指标。该指标综合考虑了环境因素和人的因素，包括人体活动情况(新陈代谢率)，衣着情况(服装热阻)，空气温度，空气相对湿度，空气流速，平均辐射温度六个因素[1]，并从心理、生理学主观热感觉的等级为出发点,是迄今为止,考虑人体热舒适感诸多因素最全面的评价指标，但PMV-PPD评价指标只考虑稳态热环境，有一定的使用范围。PMV与PPD之间的定量关系为：
，1984年国际标准化组织(ISO)提出室内热环境评价与测量的新标准化方法ISO 7730，并推荐可接受的热环境参数为-0.5
3.2 卡他冷却能力
卡他温度计由一根长为40mm，直径为20mm的圆柱形大温包的酒精玻璃温度计组成。温度计杆上有38℃和35℃两条标线，使用时将温度计加热到酒精柱高于38℃这一刻度。然后将其挂于流动空气中,测量酒精柱从38℃下降到35℃所需的时间。根据这一时间和每一温度计所配有的校正系数，即可计算环境的“冷却能力”。它综合了平均辐射温度、空气温度、空气流速的影响，但未考虑湿度的影响[6]。
3.3 有效温度
有效温度的定义为：“这是一个将干球温度、湿度、空气流速对人体温暖感或冷感的影响综合成一个单一数值的任意指标。它在数值上等于产生相同感觉的静止饱和空气的温度。”他意味着在实际环境和饱和空气环境中衣着和环境情况均相等，且平均辐射温度等于空气温度。有效温度指标的建立是一项卓越的成就，使用了近50年，但曾一度认为有效温度在低温时过分强调了湿度的影响，而在高温是对湿度的影响强调不够。由于它存在一些缺陷，美国采暖制冷和空气调节工程师推荐使用新的有效温度ET*代替。
3.4 新有效温度ET*
1971年盖奇(Gagge)等人引入了皮肤湿润度的概念从而得到了新有效温度ET*提供了一个适用于穿标准服装和坐着工作的人的舒适指标。ET*的定义是：通过对身着0.6clo服装静坐在0.15m/s的空气中的人的热舒适试验，采用相对湿度50%时的空气温度作为与其冷热感相同，则后者所处环境的空气干球温度就是前者的ET*。该指标只适用于着装轻薄，活动量小，风速低的环境。
3.5 标准有效温度SET*
在ET*提出后不久，ET*的主要内容又有了扩展，综合考虑了不同的活动水平和衣服热阻，产生了目前最通用的指标--标准有效温度SET*，并且称为合理的导出指标。标准有效温度应包含平均皮肤温度和皮肤湿润度,以便确定某个人的热状态。其定义是：某个空气温度等于平均辐射温度的等温环境中的温度，其相对湿度为50%，空气静止不动，在该环境中身着标准热阻服装的人若与他在实际环境和实际服装热阻条件下的平均皮肤温度和皮肤湿润度相同时，则必有相同的热损失，这个温度就是实际环境的SET*[7].
3.6 热舒适指标PD
3.7 主观温度
主观温度的定义为：一个具有空气温度(Ta)等于平均辐射温度(Tr),相对空气流速(v)等于0.1m/s和相对湿度50%的均匀封闭空间的温度，该环境将产生与实际环境相同的温暖感。它要求有两种数据，即居住者需要什么样的温度、以及什么样的物理变量组合会产生这一温度。主观温度取决于主观温暖感,利用环境变量表示的主观公式无论何时均可由现有的温暖感数据加以确定，因此这是由经验得出的公式[5]。
4 结合我国气候特征及国情举例说明热舒适评价指标的研究与应用
目前在我国虽然已经有不少人开始着手热舒适性的理论研究，但人体热舒适还没有得到广泛应用。由于我国的地理特征复杂，幅员辽阔，南北气候差异较大，人们生活习惯多变。因此需要对各地区进行实际的针对性的研究，结合当地的气候条件和人们的舒适感，选择最优的评价指标，以满足人们对舒适性的要求。例如：我国北方地区冬季寒冷干燥，夏季气温高，湿度大，生活或工作在非空调建筑中的舒适度成为一个值得研究的问题，用PMV指标对我国北方地区非空调住宅建筑冬季、夏季的热舒适性进行分析发现，对PMV 影响的六个因素中，空气相对湿度φ与空气流速v对PMV 的影响不大，而且，如果在空调房间内这两个值一般为定值;而对PMV 值影响比较大的两个因素为室内空气温度ta 及服装热阻Icl ，其实人体的新陈代谢率M 对PMV 的影响也比较显著，但是在住宅建筑内，人们一般以休息为主，M 为定值。对于北方地区，冬季供暖技术已比较成熟也得到普及，除一些供暖条件差或室内温度过高的住宅建筑内，室内的环境几乎全部满足人们的热舒适度要求;而夏季使用空调的家庭并不是很多，在非空调住宅建筑中很大一段温度范围内，人们都处于不舒适状态，从人们舒适角度来讲，建议普及家庭空调。
5 结论
到目前为止所有的热舒适指标均存在一定的局限性, 突出表现在所有指标均未反映出某些细节的但很重要的热物理参数的影响, 这主要包括室内气温垂直变化程度、壁面热辐射均匀程度, 气流的垂直和水平分布情况等[9]。我国是发展中国家由于经济状况、能源状况不同, 生活习惯等导致的心理期望值不同。因此,我们不能全部照搬国外的研究成果，而应立足于我国的实际情况,研究适合我国国情的室内热环境热舒适理论。这就要求我国科技工作者结合我国人的生理参数及实际情况，在热环境领域尤其是在对室内热环境的评价标准和方法方面做较深入的研究，且在暖通空调设计时必须从人体的热舒适角度考虑其设计方案。
参考文献
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