制冷设备对人体舒适温度影响的研究

喻春雨，费 彬，缪亚健，李 艳

（南京邮电大学光电工程学院，南京 210023）

制冷设备对人体舒适温度影响的研究

喻春雨，费 彬，缪亚健，李 艳

（南京邮电大学光电工程学院，南京 210023）

舒适的环境温度对人的工作学习有重要影响，本文将选取校园内研究生实验室作为研究环境，通过空调控制室内温度及湿度，以男女学生为研究对象通过问卷调查法研究人体热感觉舒适温度及对应湿度，由研究数据分析结果得出夏季炎热室内人体舒适温度为24℃，对应的人体舒适相对湿度为50%，舒适温度刚好处于人体常温37℃的黄金分割处。室内温度、湿度与人体舒适满意度关系可近似为二阶函数曲线。分析数据及结果对研究实验室、办公室等工作场所在炎热夏季的温度和湿度设置有理论指导意义；通过对比不同人群的人体舒适温度和湿度对研究身体健康状况有理论参考价值。

黄金分割；舒适温度；舒适湿度；满意率

引言

在炎热夏季，我们可以通过空调降低室内温度，使人体有凉爽的感觉。但当室内相对湿度较低时，人眼和皮肤会有明显感觉到不舒适；在湿度较高的环境中，人体皮肤表面单位面积的汗液蒸发量减少，同样导致人体舒适度降低。因此，除通过空调制冷外，适宜的空气相对湿度可以令人体感觉更加舒适，确保人身心状态良好，工作学习效率高。本文将以中国典型炎热夏季的南京高校实验室为研究场所，以实验室内学生为调查对象进行问卷调查，分析实验室人体的最佳舒适温度和湿度[1]。由于人体舒适温度和湿度是人的主观体现，本文研究采用感觉七级、舒适度四级投票法进行问卷统计[2]，根据问卷统计结果确定最佳人体舒适温度、湿度，数据统计分析结果可以作为炎热夏季有效调节室内温度和湿度的理论依据，满足高效工作学习需要。

1测试实验及数据分析

1.1 问卷调查实验介绍

本测试于2013年5月21日在学校内一个建筑面积为50m2的研究生实验室进行。问卷调查对象为实验室研究生，男女各12人。调查对象统一着装，睡眠状况良好，饮食正常。 调查对象的基本背景资料见表1。环境温度和湿度通过空调改变，并配以加湿器共同调节空气湿度。对温度和湿度的测量分别使用逸品博洋家用湿度计HTC-8和CEM华盛昌非接触红外测温仪DT-8806H[3]。

测试进行过程中，调查对象首先在准备室里静坐30分钟以确保各方面状态稳定。测试过程中调查对象接触的附加热阻均可以忽略不计[4]。在测试区域内，男女分布平衡，交替而坐，入场15分钟后进行问卷投票。

1.2 问卷调查结果

对温度感觉投票采用从冷、凉、微凉、正常、微暖、暖到热七级标准；舒适性采用很不舒适、不舒适、稍不舒适、到舒适四级标准。对应等级均以-3～+3进行分类。

湿度感觉投票采用从太干燥、干燥、有点干燥、正常、有点潮湿、潮湿到太潮湿七级标准，舒适性采用很不舒适、不舒适、稍不舒适、到舒适四级标准。对应等级均以-3～+3进行分类。

为统计分析人体舒适温度、湿度，实验中将室温调节在18～32℃范围内，湿度调节在40%～60%范围内，测试初始值为温度18℃、相对湿度40%；测试终止值为32℃、相对湿度60%。实验每次问卷包括一个相对湿度值和一个温度值；一个相对湿度对应18～32℃范围内多个温度值为一个问卷循环；相对湿度和温度的增加幅值为2。相邻两次问卷间隔为15分钟。实验室内风速较低，可忽略风的影响[5,6,7]。

表1 问卷调查者背景资料

由所测得的实验数据，可以绘制满意度和环境温度、空气相对湿度的关系曲线，如图1所示。

图1中曲线满意度最高点100%所对应的环境温度为24.0℃，空气相对湿度为50%，因此，将制冷设备的参数设置在环境温度24.0℃、空气相对湿度50%，可以令室内工作学习的人们感到舒适。

2 制冷设备要求

由于常规空调系统不能满足本次实验对热湿变化的需要，因此，本实验采用了一种全新的空调系统，它可以进行独立的温、湿度控制。与常规空调系统相比，该系统在节能、安全性、室内空气品质、可调性及热湿处理过程的解耦等方面均具有较大优势。

从系统组成来看，温、湿度独立控制分别由温度控制和湿度控制两部分完成，分别调节温度和湿度。系统的温、湿独立控制采用了直接蒸发式新风机组，使新风承担全部湿负荷；高温冷水机组制取冷水通入干盘管，承担系统显热负荷，采用供水温度15℃，供回水温差5℃。该系统真正实现室内温度、湿度独立调节，即使在温、湿变化范围较大的房间也可以运行顺利。

图1 满意度和环境温度、空气相对湿度的关系曲线

3 结论

本次关于人体对于环境温度舒适情况的问卷调查实验说明，对于空调环境来说，人体可以接受空气相对湿度在40%～60%范围内；在室内温度24.0℃和相对湿度50%时，人体感觉最舒适。在相同室温下，较低的相对湿度能增强人体冷的感觉；在温度为定值时，改变室内环境的相对湿度，可以让人感觉到暖冷变化；当室内相对湿度过大时，可采取减低湿度来提高人体的热舒适.由于本次问卷调查对象为22～23岁身体健康、身材匀称且身体状况良好的青年男女，因此他们的问卷结果可以代表正常人群对于炎热夏季空调环境内温度、湿度的舒适感觉。而其他人群通常由于年龄、身体健康状况以及生活习惯等因素影响，会与本文结论略有不同，但本文数据分析结果对其他人群环境温度舒适度分析具有理论参考价值，如通过差异比较法分析相同环境下，不同人群环境舒适感的差异及原因[8,9]。

1] 闵俊杰，张金池，张增信，王永平，俞红，张军， 陈家栋.近60年来南京市人体舒适度指数变化及其对温度的响应[J].南京林业大学学报：自然科学版,2012,36(1):53-58.

[2]张样,尹琰琰.高校建筑物夏季热舒适研究[J].安徽工业大学学报：自然科学版,2007,24(2):225-228.

[3]YS Yoo,BH Kim,SD Lim,SN Park,S Park. Realization of a radiation temperature scale from 0 degrees C to 232 degrees C by a thermal infrared thermometer based on a multiple-fixedpoint technique [J]. Metrologia, 2013,50(4) 409-416.

[4]McCullough E.B，W Olesen. Thermal insulation provided by chairs[J]. ASHRAE Trans，1994,l00(l): 795-802.

[5]向立平.空调客车内气流分布的人体热舒适性研究[J].中南大学学报：自然科学版,2009,40(5):1194-1198.

[6]徐大海,朱蓉.人对温度,温度,风速的感觉与着衣指数的分析研究[J].应用气象学报,2000,11(4):430-439.

[7]贾庆贤,赵荣义.吹风对舒适性影响的主观调查与客观评价[J].暖通空调,2000,30(3):15-17.

[8]刘蔚巍,连之伟.人体热舒适客观评价指标[J].中南大学学报：自然科学版,2011,42(2):521-526.

[9]丁策,康仁杰,李佩佩,许玉龙 黄晨.高校图书馆室内环境及人体主观感觉调查[J].环境与健康杂志,2013,30(6):537-538.

Study on Refrigeration Equipment’s Effect on Thermal Comfort Temperature

YU Chun-yu, FEI Bin, MIAO Ya-jian, LI Yan
(College of Optoelectronic Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023)

The comfortable environment temperature is important to work and study indoors. A 50m2reading room was selected to find the comfortable environment temperature and the comfortable humidity for human body. Temperature and humidity of the environment are controlled through modulating the air conditioner and its humidifier. Questionnaire survey and data analysis were needed in this research, which related the room air temperature and the room humidity with the human body thermal comfort in a quadratic function with the maximal value at (24℃,50%,100%).So in this research, the comfortable environment temperature and the comfortable humidity for human body is 24℃ and 50%, which is the golden section point at human body mormal temperature 37℃. Data analysis is referential for the environment temperature control indoors and health diagnosis for human body.

gold section；comfortable temperature；comfortable humidity；satisfaction percentage

TB657

A

1004-7204（2014）01-0033-03

喻春雨(1976-)，女，辽宁沈阳人，副教授，博士，主要研究领域为光电探测及信息处理。

教育部博士点基金（20133223120007）；江苏省教育厅自然科学基金（TJ212031）；南京邮电大学自然科学基金（NY211042）。