提高热湿环境空气流速的热舒适研究..doc

提高热湿环境空气流速的热舒适研究天津大学 涂光备 嵇北京联合大学 刘学营 皮伟 ? 摘要 　通过热舒适实验研究了空气流动在热湿下对受试者热舒适的影响，当风速适度提高后，室内空气温度、相对湿度都可相应提高，进而分析比较了提高温湿度设定值后空调运行时间及蒸发冷却空调方式可使用率的变化。　　关键词　 热舒适　 风速　　 1 概述　　　　随着空调行业对节能和环保问题的重视，人们希望能尽量减少机械制冷或热力空调系统的使用时间，采用较为节能的制冷方式，如蒸发冷却。目前大多数空调设计室内参数的设定都参照ASHRAE标准55-1981推荐的夏季的舒适区。根据ASHRAE标准，舒适区域内干球温度的最大值为26℃，湿球温度的最大值为19℃，若以天津地区的室外气象资料为统计对象，我们可以发现在夏季6月至9月（共2472小时），其中需要使用空调（室外温度、湿度高于舒适区值）的时间为2024小时，约为总时间的81.9%。由于只有室外空气的湿球温度不高于舒适区域内最大湿球温度值19℃时，才可能采用蒸发制冷，统计结果表明仅有286小时符合要求，约为14.1%，而且在最热的七、八两月，可以使用蒸发制冷的时间几乎为零，见表1及图1。　　　　　　　　　　　　　　天津夏季时间分区　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 表1 　　　时间 6月 7月 8月 9月 　　总时间（h） 720 744 744 720 　　不需空调时间　　　　 （h）　 　低于舒适区 268 83 114 438 　舒适区内 87 12 8 55 　　空调时间① 451 661 630 282 　　可使用蒸发制冷时间（h）② 158 26 10 92 　　　　①温度26℃或湿度19℃　　　　②温度26℃且湿度19℃　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1　　　　因此，对于天津类这地区，如使夏季室内空调设计参数保持在该舒适区内，需要较大的建筑能耗，蒸发冷却也无法得到充分利用。因此，在保证室内居住者的舒适的前提下，适度提高室内空气的温湿度设定值，是一条可行的节能途径。　　ASHRAE标准中的舒适区对应的空气流速低于0.15m/s，可以认为室内空气静止，标准同时亦指出当环境温度较高时，适当提高人体表面空气流速，可提高皮肤表面与环境的热交换系数，同时加大皮肤表面汗液的蒸发，损失更多热量，降低皮肤表面湿润度W，从而降低居住者的热感觉，提高舒适感。因此，我校进行一系列热舒适实验，以观察热湿环境下，提高室内的空气流速对热舒适的改善程序，以期得出室内参数（温度、湿度、气流速度）的合理组合。　　2 热舒适实验　　　　2．1 实验设计　　热舒适实验安排在天津大学暖通大实验室内的测试小室内进行，测试小室的大上为5m×4.5m×3m，配有一套小型空气处理系统控制室内温温度，为在室内产生足够的空气流速，在吊顶中心上安装风扇。在室内离地60cm及140cm处均匀布置温湿度自动巡检仪的探头，监测环境温湿度，保证实验过程测试室内温湿度稳定。室内为受试者安排有6个固定座位，采用TSI风速检测仪测定离地110cm处的平均风速，因为人体上部空气流动较其他部位对热舒适影响更明显。　　参加实验的受试者是在天津大学的学生，其96名，男生50名，女生46名，平均年龄20岁。受试者的衣着量为夏季标准衣着：短袖衬衣、长裤、短袜和轻便拖鞋。根据标准，其衣服热阻约为0.5clo。每组6名受试者在进入测试室前，先在准备室静坐，测试历时90分钟，每30分钟填写一次热舒适调查问卷，记录热感觉、热舒适，以及对空气流速和湿度的感觉。　　为观测热湿环境下风速对人体的热舒适的影响，测试室内的工况设定在27～30℃之间，相对湿度保持在70%，根据空气温度的不同，可分为4组，风扇启动后，六个位置的气流速度各不相同，因此共有24组工况，见表2。　　　　　　　　　　　　　实验工况对应标准有效温度计（SET*）① 　　　　　　　　　　　　　　　　　表2 温度/相对湿度（℃/%） 27.1/68.8 28.1/69.3 29.1/69.0 30.1/70.3 速度 1.36 22.13 23.32 24.44 25.51 0.95 22.73 23.88 24.99 26.16 0.70 23.34 24.40 25.50 26.65 0.42 24.29 25.43 26.52 27.75 0.34 24.71 25.75 27.03 28.15 0.25 25.28 26.42 27.68 28.90 　　① 新陈代谢量为静坐状态下对应的值，衣服热阻按0.5clo计