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室内空气计算参数快速通风与空气调节

更新时间:2025-01-17 工作计划 版权反馈
【摘要】:在同样的室内空气参数条件下,围护结构内表面温度高,人体增加热感,表面温度低则会增加冷感。图8.2PPD与PMV的关系另外,由于PMV指标的提出是在稳定条件下利用热舒适方程导出的,而对于人们在不稳定情况下的多变环境,如由室外或由非空调房间进入空调房间,或由空调房间走出,人的热感觉不同。

温湿度基数是指室内空气所要求的基准温度和基准相对湿度;空调精度是指在空调区域内温度和相对湿度允许的波动范围。如:tN = 26±1 ℃和tN = 60±5 ℃中,26 ℃和60 ℃是空调基数,±1 ℃和±5 ℃是空调精度。空调区域是指离外墙0.5 m,离地面0.3 m至高于精密仪器设备或人的呼吸区0.3~0.5 m范围内的空间。

空调系统根据所服务对象的不同,可分为舒适性空调和工艺性空调。舒适性空调是从人体舒适感的角度来确定室内温、湿度设计标准,一般对空调精度无严格要求,工艺性空调主要满足工艺过程对温、湿度基数和精度的特殊要求,同时兼顾人体的卫生要求。

1.1 人体热平衡和舒适感

一般来说,人体是一个发热体,它不断释放热量,同时对周围环境的温湿度有一定的要求。人体是靠摄取食物获得能量的,在人体的新陈代谢过程中食物被分解氧化,同时释放出能量以维持生命,其中一部分能量转化为热能散发到体外,并与周围环境发生热量交换。人体为了维持正常的体温,必须使产热量和散热量保持平衡,根据能量转换和守恒定律可得人体热平衡方程式:

式中:S——人体蓄热率,W/m2

   M——人体新陈代谢率,取决于人体的活动量的大小,W/m2

   R——穿衣人体与环境的辐射热交换,W/m2

   C——穿衣人体与环境的对流热交换,W/m2

   E——穿衣人体与环境的蒸发热交换,W/m2

   W——人体所作的机械功,W/m2

上式中各项采用的单位均为W/m2,是因为以上各项都与人体的外表面面积在一定程度上呈线性关系,这样就可以忽略人的体形、年龄、性别等差别,使有关研究比较方便。

在稳定的环境条件下,S应该为零,这时,人体保持了能量平衡。如果周围环境温度(空气温度及围护结构、周围物体表面温度)提高,则人体的对流和辐射散热量将减少,为了保持热平衡,人体会运用自身的自动调节机能来加强汗腺的分泌。这样,由于排汗量和消耗在汗液蒸发上热量的增加,在一定程度上会补偿人体对流和辐射散热的减少。当人体余热量难以全部散出时,余热量就会在体内蓄存起来,于是S变为正值,导致体温上升,人体会感到很不舒服,体温增到40 ℃时,出汗停止,如不采取措施,则体温将迅速上升,当体温上升到43.5 ℃时,人即死亡。

汗液蒸发强度不仅与周围空气温度有关,而且和相对湿度、空气流动速度有关。

在一定温度下,空气相对湿度的大小,表示空气中水蒸气含量接近饱和的程度。相对湿度愈高,空气中水蒸气分压力愈大,人体汗液蒸发量则愈少。所以,增加室内空气湿度,在高温时,会增加人体的热感;在低温时,由于空气潮湿增强了人体的导热和辐射,会加剧人体的冷感。(www.xing528.com)

周围空气的流动速度是影响人体对流散热和水分蒸发散热的主要因素之一,气流速度大时,由于提高了对流换热系数及湿交换系数,使对流散热和水分蒸发散热随之增强,亦加剧了人体的冷感。

周围物体表面温度决定了人体辐射散热的强度。在同样的室内空气参数条件下,围护结构内表面温度高,人体增加热感,表面温度低则会增加冷感。

综上所述,人体舒适感与下列因素有关:

室内空气的温度、相对湿度、人体附近的空气流速、围护结构内表面及其它物体表面温度。此外,人的舒适感除受上述四项因素影响外,还和人体的活动量、人体的衣着、生活习惯、年龄、性别等因素有关。图8.1是美国暖通、空调、制冷工程师学会(ASHRAE)根据以上几种影响因素的综合作用,用等效温度的概念提出的舒适图。

图中斜画的一组虚线称为等效温度线,它们的数值标注在t = 50 ℃的相对湿度线上。如通过t = 25 ℃、t = 50 ℃两等值线交点的虚线就称为25 ℃等效温度,虽然在这条等效温度线上各点所表示的空气状态的干球温度和相对湿度都不相同,但是各个点的空气状态给人体的冷热感觉是相同的,都相当于t = 25 ℃、t = 50 ℃条件下给人体的冷热感。从一条等效温度线可知,当相对湿度减小时,则维持同样冷热感觉所需要的温度增加,反之亦然。

图8.1 等效温度图

在图8.1中还画出了两块舒适区,一块是菱形面积,它是美国堪萨斯州大学通过实验所得出的;另一块有阴影的平行四边形面积是ASHRAE标准55-74所推荐的舒适区。两者的实验条件不同,前者适用于穿着0.6~0.8clo(clo是衣服的热阻,1clo=0.155 m2·k/W)服装坐着的人,后者适用于穿着0.8~1.0 clo服装但活动量稍大的人。两块舒适区重叠处则是推荐的室内空气设计条件。25℃的等效温度线正好通过重叠区的中心。需注意的是,由于不同地区的居民在生活习惯等方面的差异,以上研究推荐的舒适区及设计条件只作为参考,不宜直接套用。

1.2 热舒适环境评价指标

空调调节室内热舒适性采用预计的平均热感觉PMV和预计不满意者的百分数PPD评价。PMV指标代表了对同一环境绝大多数人的冷热感觉,因此可用PMV指标预测热环境人体的热反应。由于人与人之间生理上的差异,故用预期不满意百分率PPD 指标来表示对热环境不满意的百分数。PPD 指标综合考虑了人体的活动程度、衣着情况、空气温度、平均辐射温度、空气流动速度和空气湿度等因素来评价人体对环境的舒适感。用PMV—PPD指标评价环境的热舒适状况要比用等效温度法所考虑的因素全面。PMV和PPD之间的关系可用图8.2表示,在PMV = 0处,PPD为5%,这意味着:即使室内环境为最佳热舒适状态,由于人们的生理差别,还有5%的人感到不满意。IS07730对PMV—PPD指标的推荐值为:PPD<10%,相当于在人群中允许有10%的人感觉不满意。

图8.2 PPD与PMV的关系

另外,由于PMV指标的提出是在稳定条件下利用热舒适方程导出的,而对于人们在不稳定情况下的多变环境,如由室外或由非空调房间进入空调房间,或由空调房间走出,人的热感觉不同。因此,国内外有人在进一步研究动态环境下的热感觉指标。

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