湍流度对人体热反应的影响

湍流度对人体热反应的影响主要内容一、研究背景二、实验设计三、对实验结果的分析四、总结

研究背景稳态热环境：空气参数不随时间变化优点：便于实现和控制缺点：1、缺乏环境变化刺激——空调综合症

2、维持较低温度——能耗问题动态热环境：空气参数随时间变化（改变气流速度最易实现）优点：1、人的生理体温调节机制处于活跃状态，改善人体热感觉

2、提高气流速度，将室温高的影响抵消，节能

研究背景气流湍流度在气流对热感觉和热舒适的影响中有重要作用湍流度定义：

研究背景Fanger:Tu增大，受试者偏爱的温度升高（1986）；相同气温和平均风速，高Tu比低Tu易产生冷吹风感（1988）。

夏一哉：同样满足人体热感觉需求，高Tu需要的平均风速小于低Tu（2000）。

贾庆贤：Tu过高时，瞬时风速过高会导致不适的吹风感，Tu过低时，风速让人感觉单调（2000）。

主要内容一、研究背景二、实验设计三、对实验结果的分析四、总结

实验设计实验环境：清华大学人工气候室实验时保持密闭环境，保证除风速以外的其他环境参数恒定。

实验设计实验控制方法：风机变频控制计算机将需要输出的风速信号转化为数字量，D/A转换卡将此数字量转换为模拟量电压，变频器通过模拟量电压控制输出频率，从而带动轴流风机的转速随之改变，产生不同流动参数的气流。

实验设计实验工况第一阶段实验：

第二阶段实验：低湍流度稳态气流（Tu=19%)中湍流度稳态气流(Tu=30%)低湍流度动态气流(Tu=38%)低湍流度动态气流(Tu=38%)中湍流度动态气流(Tu=53%)高湍流度动态气流(Tu=83%)

实验设计投票问卷

实验设计实验过程每一个实验阶段开始时，受试者有20分钟的适应时间，使热感觉达到稳定；每个气流样本持续吹风40分钟，每隔5分钟进行一次投票，取后6次的投票结果进行统计；每两个样本之间间隔5分钟；每次实验开始前，由实验员向受试者讲解注意事项：保持坐姿，不得互相交流当前的热感觉和热舒适状态；为避免受试者感到实验过程枯燥，我们在实验室中准备了音乐和杂志。主要内容一、研究背景二、实验设计三、对实验结果的分析四、总结

对实验结果的分析本实验共有59人次参加，其中：第一阶段26人次，第二阶段33人次；男生47人次，女生12人次。参加实验的受试者均身体健康，在实验前无剧烈运动，情绪稳定。

对实验结果的分析第一阶段实验结果

吹风需求—稳态工况下，随湍流度上升，受试者由趋向于增加风速转为趋向于减小风速；—比较湍流度近似的稳态与动态工况，二者基本无差别。

对实验结果的分析

感受风强

—稳态工况下，随湍流度增加，感受风强有比较大的提高；—湍流度相近的稳态与动态气流，感受风强略有下降，变化不大。

对实验结果的分析

不适吹风感

—稳态气流下，随湍流度增加，有不适吹风感的受试者比例由7%增加到18%；—与湍流度相近的稳态气流相比，动态气流不适吹风感降至13%。

对实验结果的分析TSV和TCV—稳态工况下，中湍流度气流的TSV明显低于低湍流度气流，表现出

更强的冷作用，而TCV则基本无变化；—比较中湍流度稳态气流和低湍流度动态气流，在TSV和TCV投票上均表现得十分接近。

对实验结果的分析第二阶段实验结果

吹风需求—动态气流下，随湍流度增加，受试者的吹风需求降低，希望风速降低的人数增多。

对实验结果的分析

感受风强—湍流度增加，受试者感受风强随之增加；—平均风速相同，但湍流度不同，使得每种样本的最大风速不同。风速越大，气流对人体冲击越大，使人感到风压作用。

对实验结果的分析不适吹风感

—随湍流度增加，不适吹风感随之升高；—受试者普遍反映，高湍流度气流的最大风速过大，引起较强烈的冲击感，而在低风速区间，由于较长时间无风，使受试者热感上升。

对实验结果的分析TSV和TCV—比较低湍流度和中湍流度气流，TSV比较接近，TCV随湍流度增大而有所降低；—比较中湍流度和高湍流度气流，随湍流度增加，受试者热感觉增加，TSV上升，同时TCV进一步下降。

对实验结果的分析综合两阶段实验结果的比较关于吹风需求和感受风强：

稳态气流：气流的冷却作用增强带来了冷感觉；

动态气流：高湍流度气流在高风速区间气流作用较强，使人感到风压的作用，反映了受试者对强刺激更加敏感的记忆效应。

关于不适吹风感：

稳态气流：高湍流度气流具有较强的感受风强，会使不适吹风感增加；

动态气流：较小的湍流度对吹风感起改善的作用；湍流度增大，气流波动程度随之增大，一方面减弱了吹风的单调性，另一方面增大了高风速时气流的冲击作用。当湍流度增加到一定程度时，就会对吹风感起到恶化的作用。

——存在临界湍流度值，在此湍流度下，受试者不适吹风感最小。

对实验结果的分析关于TSV稳态气流下，热感觉和皮肤温度随湍流度增大而降低；动态气流下，热感觉和皮肤温度随湍流度增大而升高。

——对流换热可能是影响皮肤温度继而影响热感觉的原因之一；稳态与动态气流下，湍流度与对流换热的关系也有所不同。受试者的开放性主观评价

1、高湍流度气流的风强变化太大，且间隔时间比较明显，在无风时人还是会觉得热；

2、低湍流度的气流风速平缓，间歇感不强，比较柔和均匀，让人不觉得热。

——对于低湍流度动态气流，受试者表现出最高的接受度。

主要内容一、研究背景二、实验设计三、对实验结果的分析四、总结

总结在五种气流样本中，受试者对低湍流度动态气流接受度最高。分析原因：

—与稳态气流相比，动态气流使人的体温调节机制处于活跃状态，改善人体热感觉；

—同为动态气流：

1、高湍流度气流在高风速区产生的风压过大，引起较强烈的冲击感，而在低风速区，受试者长时间感觉无