供暖房間熱舒適模糊分析及最優室內計算溫度的研究

文/周慶坤 山東弘正工程監理有限公司 山東濟南 250101

當前，要想順利的進行集中供暖工程設計及運行調節工程，我們必須要參考一個極其重要的參數即計算溫度。有關科學結果顯示，如果我們保持室外計算參數及圍護結構不變，當我們把室內計算溫度調低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，科學合理的減少室內計算溫度（2℃～3℃），每一年我們將會減少煤炭資源的消耗（500萬噸），并節約相應的資金。從而，我們可以通過實驗來檢驗不同地區室內計算溫度與供暖方式、衣著情況和人體熱舒適之間的最優關系完成供暖技術和建筑節能的重要研究。

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℃的區間內，并通過實驗的方式記錄實感溫度從而進行科學研究。由于實驗與科學具有一定的差距，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境評價參數以室內空氣濕度為標準衡量。研究過程中，將一百零八個大學生作為樣本，將模擬房間內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設，當這兩個條件達到相應數值時，如果這兩個條件在此數值下保持不變，此時讓這六位大學生在實驗條件下，冷靜坐兩個小時，在這一過程中，讓這六位大學生根據自己的相應情況及感受等對我們的調查表（PMV值、生長地、衣著、性別、年齡、姓名）仔細填空。總結前人多次的實驗經驗，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填寫一次，每周期大約為半小時。由于我國中部地區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。由于人們的生活習慣，在房間內部多數時間都是坐的狀態，所以模擬房間內要求大學生們都要以靜坐的姿態進行實驗，此時，大學生的代謝率是58.15W/m2。

1.2 要想使我們的實驗結果更為準確，實驗前我們要做好相應的準備

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，下表為相應的熱感覺對應的表現。

1.3 在實驗過程中，模擬房間的溫度達到相應溫度時，六位研究對象就可以來到模擬房間內并坐在相應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，將導致室內溫度值的微小變化，并且伴有2℃左右的升溫現象。這時需要我們在一定的時間內有效減少模擬房間的溫度，例如，調節制冷機的冷量等方式等。實驗繼續進行，待模擬空間內的溫度第二次達到相應的數值并保持不變。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間內，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填寫熱感覺這一欄，并將每周期定為30分鐘。

1.5 通過科學方法合理推斷研究實驗記錄并解析原因，結合相應的數學知識，組建模擬房間環境溫度和熱舒適指標的函數方程式。

1.6 實驗結果

通過實驗我們得到了兩方面的結論：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，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據比較發散，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計算溫度的最優范圍

基于對實驗數據的剖析及詞義量化及貶值的相關信息，人體熱舒適感的變化與散熱器的類別的沒有太大的聯系。為了減少實驗誤差，使實驗結果更加科學，我們采取了合理提高各組實驗次數的方法，令相近室溫平均化，由此我們得到了較為平穩的隸屬率。通過相關數據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系即y=（-0.0159666x3+1.05897x2-22.6412x+158.659）-1。經對函數關系式分析可知，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，某些令大多數人（80%左右）愜意的地方就稱其為舒適環境。

結語：

本實驗通過模擬我國中部地區相應條件的熱感房間，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間內，人體的舒適度將受到影響。并且，為達到節能的目的，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整。

熱感覺等級及相應的客觀反應