热环境的人机工程学实现热舒适的自适应方法标准立项发展报告

热环境的人机工程学：实现热舒适的自适应方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Ergonomicsofthethermalenvironment:Adaptivemethodsforachievingthermalcomfort摘要随着全球气候变化、建筑能效要求的提升以及个体对舒适度需求的精细化，传统的静态热舒适模型（如PMV-PPD）已难以满足多样化的应用场景。本报告围绕国际标准ISO/TR23672:2026《热环境的人机工程学：实现热舒适的自适应方法》的立项背景、技术内容、行业影响及未来展望进行全面阐述。该技术报告旨在突破原有单一热环境评价框架，引入基于人体生理适应、行为调节及心理预期的自适应热舒适理论。报告详细分析了该标准在热环境评价方法、个体差异考量、动态环境适应性等方面的核心技术突破，并解读了其对智能建筑、可穿戴设备、健康管理及低碳设计等领域的指导意义。通过对主要参与单位——芬兰国家技术研究中心（VTT）在标准制定中核心作用的剖析，揭示了该标准制定的技术渊源与权威性。结论指出，ISO/TR23672:2026不仅是对传统工效学理论的补充，更是推动人-环境-技术系统协同优化的关键性标准，预示着未来热环境设计将从“一刀切”转向“以人为本”的精准化、自适应化发展路径。关键词：ISO/TR23672；热环境；人机工程学；自适应热舒适；智能建筑；个体差异；动态环境Keywords:ISO/TR23672;Thermalenvironment;Ergonomics;Adaptivethermalcomfort;Smartbuilding;Individualdifferences;Dynamicenvironment正文1.引言在人类工效学领域，热环境的舒适性评价是保障人员健康、提升工作效率及优化建筑能耗的核心议题。自上世纪70年代Fanger教授提出PMV-PPD模型以来，该模型作为国际标准（如ISO7730）的基础在全球范围内得到广泛应用。然而，随着研究深入与实践反馈，该模型在非均匀、瞬态及个体差异显著的环境中的局限性日益凸显。例如，在自然通风建筑、可穿戴空调系统以及户外工作场景中，人体的适应机制（如生理习惯、行为调节、心理期望）对热舒适感知具有决定性影响，而传统模型对此缺乏有效表征。为回应这一技术缺口，国际标准化组织（ISO）技术委员会ISO/TC159（人机工程学）下属的SC5（物理环境人类工效学分委员会）启动了ISO/TR23672的制定工作，并于2026年3月正式发布。该技术报告的核心价值在于系统性地将“自适应方法”纳入热舒适评价的技术框架，旨在为研究者、工程师、建筑师及产品开发者提供一套基于现有研究成果的、关于如何实现个体化及群体性热舒适的技术指引。2.标准背景与立项依据2.1技术发展的内在驱动力传统热舒适标准基于稳态、均匀环境假设，通过环境参数（空气温度、辐射温度、湿度、风速）与人体参数（代谢率、服装热阻）的线性关系预测舒适状态。然而，大量现场研究（FieldStudy）数据表明，在真实建筑环境中，居住者的热中性温度往往偏离PMV模型的预测值，这一现象在自适应模型中得到了合理解释。自适应热舒适模型强调，人体不是被动接受环境，而是通过生理适应（如血管收缩）、行为适应（如增减衣物、开窗）及心理适应（如期望、认知）主动调节自身舒适状态。ISO/TR23672的立项正是为了将这些被广泛验证的学术成果转化为可操作的工程指导。2.2政策法规与市场需求全球碳中和目标的推进促使建筑行业从“高能耗精确控制”向“低能耗动态调节”转型。例如，欧盟《建筑能效指令》（EPBD）鼓励采用自然通风等被动式策略，这要求热舒适标准能够评估非空调环境下的可接受性。此外，随着元宇宙、远程办公及个性化健康管理技术的兴起，可穿戴智能设备（如智能服装、头戴式冷却器）对热环境的局部干预需求旺盛，传统宏观评价指标已无法满足产品性能评估。ISO/TR23672的发布，填补了标准化体系中对动态、自适应环境评价的空白，为相关法规、产品认证及设计优化提供了权威参照。2.3国际标准化工作的协同ISO/TR23672并非孤立出现，它是对ISO7730（热舒适分析）、ISO7243（WBGT热应激评估）以及ASHRAEStandard55等国际标准的补充与延伸。通过采用技术报告（TR）形式，该标准旨在收集当前先进的研究方法论，为未来正式标准（IS）的修订提供技术储备。3.标准主要内容与技术解析ISO/TR23672:2026并非替代现有标准，而是在其基础上构建了一个包含自适应调节机制的扩展评价体系。其主要技术内容可归纳为以下三个方面：3.1自适应热舒适模型的技术框架该标准详细阐述了基于适应性方法的建筑热环境分类与评价准则。与传统的仅基于物理参数不同，它引入了“适应性机会”（AdaptiveOpportunity）概念，认为居住者能够调节环境的能力（如可开启窗户、可调节的遮阳设施、个人控制的送风系统）是决定热可接受性的关键变量。标准提供了一个包含“期望模型”（ExpectedModel）的分类系统，将建筑物分为空调建筑、自然通风建筑以及混合模式建筑，并分别给出了基于室外气候数据的可接受温度范围计算方法。这一框架的核心优势在于承认了气候差异与使用者心理状态对舒适边界的影响。3.2个体差异性量化方法传统的评价方法以“群体平均”为基准，忽略了年龄、性别、代谢率、热经历及文化差异的影响。ISO/TR23672首次以附录形式提出了针对个体热舒适差异的修正指南。例如，针对“热敏感人群”（如老年人、幼儿、慢性病患者）提出了基于生理指标的补充评价流程；对于不同种族或地域的人群，提供了基于现场调查（LocalFieldData）的校准方法。这一部分特别引用了基于机器学习的热感觉预测模型，作为传统统计模型的备选方案，为用户提供了更精准的个体化评价路径。3.3非均匀与瞬态环境评价针对实际环境中常见的局部热源、空调气流、阳光直射及穿戴式微环境系统，标准定义了“局部湍流度”、“皮表温度梯度”及“瞬态感觉指数”等新参数。它提供了一套评价方法，用于判断当局部环境参数（如头部温度、小腿风速）与整体环境不一致时，如何判定整体热舒适度。例如，在评价颈部穿戴式降温设备时，标准建议不仅要测量颈部皮肤温度，还应评估其对全身热感觉、热接受度及不适度的综合影响，并将“热期望顺应度”作为辅助指标。4.标准的技术创新与行业价值4.1推动建筑设计的范式转变该标准的发布标志着建筑热环境设计从“满足一个预设温度点”向“创造复杂的适应性环境”的转变。设计人员不再仅关注空调系统的制冷能力，而是需要考虑如何通过建筑设计（如中庭、遮阳、深窗）和智能控制系统（如传感器网络、反馈控制）为使用者提供丰富的“自适应机会”。这将直接催生出更多低能耗、高感知舒适度的气候适应性建筑。4.2赋能智慧与个性化产品对于可穿戴设备及智能家居产业，ISO/TR23672提供了产品性能评价的标准化语言。例如，一款智能温控服如果能够依据标准中的“个体差异量化方法”调整其热补偿量，则可以获得更权威的市场认可。同时，智能楼宇控制系统可以利用该标准中的自适应模型，根据室外天气、室内人数及个体反馈动态优化环境参数，实现能源效率与用户满意度的平衡。4.3促进精准健康与职业安全在工业生产、医疗护理及特殊作业环境中，热应激（过热或过冷）是重要的职业健康威胁。该标准提供的自适应方法强调对个体状态的动态监测与响应，有助于开发新型的可穿戴式热安全预警系统。例如，通过监测工人的心率和皮肤温度，结合标准中的动态评价模型，系统可以实时判断其热应激风险并给出休息建议，极大地提升了职业健康管理的精准度。5.主要参与单位介绍：芬兰国家技术研究中心（VTT）ISO/TR23672的制定汇聚了全球顶尖的人机工程学与环境科学家。其中，来自芬兰的芬兰国家技术研究中心（VTT,TechnicalResearchCentreofFinlandLtd.）作为标准起草工作组的关键成员，做出了核心贡献。概况与角色：VTT是芬兰规模最大、北欧地区领先的综合性技术研究机构，其业务范围涵盖智能建筑、健康技术及人机工程学等多个领域。在ISO/TC159/SC5委员会中，VTT的科学家长期担任多个项目组的负责人或核心撰稿人。在本标准的制定中，VTT承担了“个体热感觉预测模型”及“非均匀环境评价方法”的起草工作。核心技术贡献：1.基于生理信号的预测模型：VTT提供了其在可穿戴传感器与热生理模型方面的研究成果。他们基于大量实验室实测数据（包括皮肤温度、心率变异性及局部血流数据），开发了一套能够预测个体在瞬态环境下热感觉的动态算法。这套算法被采纳为标准中“个体差异量化方法”的技术基础之一。VTT的研究表明，单纯依靠环境参数（如空气温度）的静态模型在预测个体热感觉时误差可高达±1.5个尺度，而引入生理信号后，误差可降低至±0.5个尺度。2.局部热舒适评价：针对非均匀环境，VTT提出了“等效均匀温度（EUT）”的改进算法。该算法允许将复杂的非均匀环境映射为一个用户可以直观理解的单值指标，同时保留了局部不适感的细节信息。该方法的有效性在VTT的“环境气候舱”和“智能住宅实验室”中得到了充分验证，并被纳入标准的技术附录。3.推动标准与政策的对接：VTT不仅关注学术，更致力于将研究成果转化为产业实践。他们积极推动ISO/TR23672与欧盟建筑能效法规（EPBD）及北欧地区“近乎零能耗建筑（nZEB）”实施细则的衔接。VTT的技术专家表示，该标准将为芬兰作为寒冷地区国家如何量化与设计“动态热环境”提供法规层面的技术支撑，即室内温度可以随室外气候合理波动，而非必须恒定在22℃，这有助于降低建筑供暖负荷。权威性体现：VTT作为非营利性政府研究机构，拥有独立的实验设施、国际认可的校准能力及与全球顶尖学术机构（如卡内基梅隆大学、代尔夫特理工大学）的长期合作关系。其在ISO标准制定中的活动，代表了欧洲乃至全球在人-环境-技术融合研究领域的最前沿水平。其参与，确保了ISO/TR23672在核心技术上的先进性、准确性与可操作性。6.结论与展望ISO/TR23672:2026《热环境的人机工程学：实现热舒适的自适应方法》的发布，是全球人机工程学标准化进程中的一个重要里程碑。它从制度层面承认并规范了热舒适的主观性、动态性与情境依赖性，成功突破了以PMV模型为主导的单一评价范式。主要结论总结：1.理论突破：该标准构建了以“自适应机会”为核心的评价框架，将人体视为主动调节者，而非被动接受者，更真实地反映了复杂环境中的热舒适机制。2.方法创新：提供了个体差异量化、非均匀环境评价及动态瞬态分析的实用工具包，为精细化热环境设计提供了标准化的技术路径。3.产业价值：对智能建筑、可穿戴设备、职业健康及节能设计领域具有深远的指导意义，有力推动了相关产业向“以人为本”的智能化方向发展。4.国际导向：芬兰国家技术研究中心（VTT）等权威机构的深度参与，确保了标准的先进性和国际共识，为该标准未来转化为正式国际标准（ISO）奠定了基础。未来展望：展望未来，ISO/TR23672所倡导的自适应理念将引领以下发展潮流：-标准的迭代升级：随着人工智能、物联网及数字孪生技术的发展，该技术报告在未来几年内极有可能升级为正式国际标准（ISO）。届时，标准将可能纳入更多基于实时数据驱动的评价模型，甚至是基于数字人（DigitalTwin）的虚拟仿真评价方法。-跨领域融合：热舒适评价将不再是建筑师和空调工程师的专属领域。其方法论将渗透到纺织服装、体育科学、交通乘员舱设计以及虚拟现实环境构建中。例如，未来的汽车座舱将能根据驾驶员的生理