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自然通风环境下热舒适分析 　　摘要：自然通风除了能减少传统空调制冷系统的使用, 降低能耗之外, 还有着更好的热舒适性。本文结合现阶段三种热环境评价标准，简要论述了PMV 修正模型和适应模型，分析探讨了自然通风热舒适补偿评价模型。 　　关键词：自然通风环境、热舒适、PMV、适应模型 　　中图分类号：B845.6 文献标识码：A 文章编号： 　　 　　一、前言 　　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。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。 　　 　　二、热环境评价标准 　　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。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。我们这里讨论的主要是热环境的舒适性。 　　 　　三、PMV 修正模型 　　由Fanger提出的 PMV 指标以大量的实验室控制环境下的人体热反应为基础,综合考虑了6个客观物理因素的影响,包括4个环境因素(温度、湿度、风速、平均辐射温度)和2个人为因素(活动量和衣着量),将反映人体客观生理现象的人体热负荷与人的主观热感觉用一个指数函数联系起来,较为合理地反映了人体的主观感觉和客观物状态之间的关系,成为稳态空调环境下评价人体热感觉的公认的国际通用指标和热舒适标准ASHRAE55和ISO7730的基础。 　　为了使PMV模型在非空调环境下也能适用,Fanger提出了在温暖气候下非空调房间PMV的修正模型,引入了一个值为0.5~1的期望因子e来修正当量稳态空调条件下计算出来的PMV(如式(1)所示),并给出了不同气候条件下不同区域的期望因子e。 　　PMVe=e×PM V（1） 　　图1比较了在非空调环境下采用PMV修正模型的预测结果与热舒适实测结果,从图中可以看出,PMV修正模型的预测结果与实测结果吻合程度有所提高,但一个很明显的缺陷是,在实测结果中当受试者认为自己处于热中性时,修正后的PMV值依然是0.3,即PMV修正模型并不能在受试者认为热中性时正确地给出预测值0。 　　 　　 　　图1 在非空调环境下采用PMV 修正模型的 　　预测结果与热舒适实测结果比较 　　 　　四、适应模型 　　适应模型是基于对热舒适的大量的现场调研结果,针对PMV模型在自然通风环境下失效的问题,在1998年首次提出的。适应模型认为,PMV指标建立的基础——热量平衡模型是严格的实验室产物。实验过程中,人被看作是人造环境中天气变化的被动接受者,而不是实际情况下可在更大的温度范围内自然调节的适应者,因此现有的热舒适标准的热量平衡模型并不能反映出人们感受环境、改变行为或逐步调整自己的期望值以适应环境的复杂方式,人们对温度的实际选择标准和基于实验基础上的标准相去甚远。适应模型认为人体有3种基本的适应模式。 　　1、生理适应 　　在长期特定的且相对残酷的热环境下形成的生物体反应。 　　2、行为适应 　　人们改变身体热量平衡所做的有意或无意的行动,比如换衣服、改变活动量、打开风扇等；适应模型认为在自然通风环境中,用户通常拥有更多的环境控制手段,这也是用户感到更舒适的一个重要原因。 　　3、对热环境的心理适应: 　　人们由于自己的经历和期望而改变了的对客观环境的感受和反应。适应模型认为这是解释自然通风建筑中实际观测结果和PMV预测结果不同的主要原因。 　　适应模型认为建筑用户对温度的期望,进而对室内舒适度的期望会随室外温度的改变而改变,经过大量的数据统计,适应模型提出将室内最优的舒适温度和月平均室外温度(月平均最高温度和最低温度的代数平均值)联系起来,并得到一个线性回归公式。deDear和Brager给出的公式如式(2)所示。 　　（2） 　　式中tcomf为室内最优的舒适温度；ta.out为室外空气平均温度。 　　Humphreys等人给出的线性回归公式略有区别,如式(3)所示： 　　（3）