熱舒適性

　　熱舒適性（英文：Thermalcomfort）為人體對溫度、濕度、風(fēng)速等物理環(huán)境的感受與喜好狀態(tài)，可以透過主觀評估（ASHRAE55）的方式來確認(rèn)，不僅影響人體的工作效率，更可能造成健康上的危害。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的主要目的之一就是維持在建筑物（或是其他空間）之內(nèi)的熱舒適性，因此熱舒適性同時(shí)也是建筑性能模擬中的重要指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)上常以不舒適時(shí)間的百分比來表示。

　　人體新陳代謝所產(chǎn)生的熱若可以散發(fā)到環(huán)境中，人體就和環(huán)境達(dá)到了熱平衡。影響熱舒適性的主要因素是一些和人體發(fā)熱及散熱相關(guān)的因素，例如代謝率、衣服隔溫能力、室溫、平均輻射溫度、風(fēng)速以及相對濕度。而心理因素（例如個(gè)人預(yù)期等）也會(huì)影響熱舒適性。

　　美國軍方目前正在進(jìn)行服裝的熱舒適性研究，透過研究新的通風(fēng)服裝，以加強(qiáng)蒸發(fā)的方式來達(dá)到熱舒適。

分類

　　熱舒適模型大致可分為靜態(tài)模型（PMV/PPD）和自適應(yīng)模型兩大類。

　　平均預(yù)測投票（英文：PredictedMeanVote，PMV）模型是1970年代由堪薩斯州立大學(xué)和丹麥技術(shù)大學(xué)的PovlOleFanger教授所開發(fā)，而后被各國廣泛使用的熱舒適模型。它是根據(jù)熱平衡原理和在穩(wěn)態(tài)條件下在受控氣候室內(nèi)收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)開發(fā)，適用于空調(diào)空間的熱舒適性評估。研究人員發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)人都會(huì)對一理想溫度感到滿意。隨著室溫逐漸偏離理想溫度，不滿意現(xiàn)狀的比率會(huì)增加。可以借由統(tǒng)計(jì)表示為通過舒適條件和預(yù)測的平均投票（PMV）表示滿意的個(gè)人百分比。這種方法受到了ASHRAE884項(xiàng)目開發(fā)的自適應(yīng)舒適度模型的挑戰(zhàn)。

　　1998年DeDear教授研究發(fā)現(xiàn)在中央空調(diào)的房間中，受測者的熱舒適感受乎與既有的PMV熱舒適模型完全相符。然而出乎他們意料的，平平都是室內(nèi)空間，PMV模型對于自然通風(fēng)房間的受測者熱舒適的解釋度就沒這么高，受試者在自然通風(fēng)房間對于溫度高低的容忍力似乎比較大（當(dāng)室外氣溫若偏高，體感舒適溫度也會(huì)略微提升，反之亦同）。因此提出了自適應(yīng)模型（英文AdaptiveModel），其構(gòu)想是使試驗(yàn)人員動(dòng)態(tài)地與其周圍環(huán)境互動(dòng)。乘員通過衣服，可操作的窗戶，風(fēng)扇，個(gè)人取暖器和窗簾來控制其熱環(huán)境。PMV模型可以應(yīng)用于空調(diào)空間，而自適應(yīng)模型則能使用于自然通風(fēng)空間。

　　熱舒適可以由各種軟件計(jì)算，例如ASHRAE55（頁面存檔備份，存于互聯(lián)網(wǎng)檔案館）的CBE熱舒適工具（頁面存檔備份，存于互聯(lián)網(wǎng)檔案館）、ISO7730標(biāo)準(zhǔn)和EN16798-1標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的熱舒適計(jì)算（頁面存檔備份，存于互聯(lián)網(wǎng)檔案館）、使用Python包pythermalcomfort（頁面存檔備份，存于互聯(lián)網(wǎng)檔案館）和R包c(diǎn)omf（頁面存檔備份，存于互聯(lián)網(wǎng)檔案館）等。

意義

　　周遭熱環(huán)境對生物體的用作有很大影響，因?yàn)槿绻诵捏w溫達(dá)到37.5–38.3以上的高溫條件，熱條件可能會(huì)威脅人類的生命°C（99.5–100.9°F），或低于35.0的體溫過低°C（95.0°F）。建筑物可以改變外部環(huán)境的條件，并減少人體在正常的人體溫度下保持穩(wěn)定所需的工作量，這對于人體生理過程的正常運(yùn)行很重要。在建筑科學(xué)研究中，熱舒適性與生產(chǎn)力和健康有關(guān)。對熱環(huán)境滿意的上班族生產(chǎn)率更高。高溫和高相對濕度的結(jié)合降低了熱舒適性和室內(nèi)空氣品質(zhì)。盡管單個(gè)靜態(tài)溫度可以使人感到舒適，但是人們會(huì)被諸如篝火和涼爽的水池之類的熱變化所吸引。熱愉悅是由從不愉快狀態(tài)到愉悅狀態(tài)的不同熱感覺引起的，而其科學(xué)術(shù)語是積極的熱感覺覺過敏。對一個(gè)位于熱中性或舒適狀態(tài)的人而言，任何變化都將被視為不舒適。

影響因素

　　由于人的生理和心理滿意度差異很大，因此很難找到給定空間中每個(gè)人的最佳溫度。已經(jīng)收集了實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場數(shù)據(jù)，以定義適合特定百分比試驗(yàn)人員的條件。

　　直接影響熱舒適度的六個(gè)主要因素可以分為兩類：個(gè)人因素（因?yàn)樗鼈兪窃囼?yàn)人員的特征）和環(huán)境因素（它們是熱環(huán)境的條件）。前者是新陳代謝率和著衣量，后者是氣溫、平均輻射溫度、空氣速度和濕度。即使所有這些因素都可能隨時(shí)間變化，標(biāo)準(zhǔn)通常還是要研究穩(wěn)態(tài)溫度來研究熱舒適性，只允許有限的溫度變化。

差異性和敏感性

個(gè)體差異

　　個(gè)體的熱敏感性由參數(shù)FS量化，F(xiàn)S越高的個(gè)體，對非理想熱條件的耐受性較低。耐受性較低的群體包括孕婦，殘疾人以及年齡在14歲以下或60歲以上（被視為成人范圍）的個(gè)人。現(xiàn)有文獻(xiàn)提供了一致的證據(jù)，表明對熱和冷表面的敏感性通常會(huì)隨著年齡的增長而下降。也有證據(jù)表明，六十歲以后，人體對體溫調(diào)節(jié)的有效性逐漸降低。這主要是由于人體下部的反作用機(jī)制反應(yīng)遲緩，用于將人體核心溫度維持在理想值。老年人比年輕人更喜歡溫暖的溫度（76與72華氏度）。

生物性別差異

　　雖然性別之間的熱舒適性偏好似乎很小，但仍存在一些平均差異。研究發(fā)現(xiàn)，由于溫度升高，男性平均感到不適的時(shí)間要比女性早得多。平均而言，男性也比女性估計(jì)更高的不適感。一項(xiàng)最近的研究對穿著相同棉質(zhì)衣服的男性和女性進(jìn)行了測試，他們在進(jìn)行腦力勞動(dòng)的同時(shí)使用表盤投票來報(bào)告他們在不斷變化的溫度下的熱舒適性。很多時(shí)候，雌性會(huì)喜歡較高的溫度。但是，盡管女性傾向于對溫度更敏感，但是男性傾向于對相對濕度水平更敏感。

　　在馬來西亞沙巴州亞庇的自然通風(fēng)住宅樓中進(jìn)行了廣泛的現(xiàn)場研究。這項(xiàng)研究探討了非空調(diào)住宅建筑中性別對室內(nèi)環(huán)境的熱敏感性。選擇分類主持人的多元層次回歸進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；結(jié)果表明女性對室內(nèi)空氣溫度的敏感性比男性略高。而在熱中性條件下，發(fā)現(xiàn)男性和女性具有相似的熱感覺。

地區(qū)差異

　　在世界不同地區(qū)，熱舒適性需求可能會(huì)因氣候而異。在過去的幾十年中，由于人口的快速增長，與熱舒適有關(guān)的節(jié)能已成為中國的一大問題。現(xiàn)在，研究人員正在研究為中國的建筑物供暖和降溫的方法，以降低成本并減少對環(huán)境的危害。在巴西的熱帶地區(qū)，快速的都市化帶來熱島效應(yīng)。這些城市地區(qū)由于過度的水泥鋪面而營造出蓄熱的都市環(huán)境，僅在雨季時(shí)才落在舒適范圍之內(nèi)。

　　在沙特阿拉伯炎熱潮濕的地區(qū)，熱舒適性問題在清真寺中很重要，因?yàn)樗鼈兪欠浅４蟮拈_放式建筑物，只能間歇使用（星期五非常忙于中午祈禱），很難為它們通風(fēng)。大的建筑物需要大量的通風(fēng)，這需要大量的能量，因?yàn)檫@些建筑物僅在短時(shí)間內(nèi)使用。由于間歇性的需求，清真寺的溫度調(diào)節(jié)是一個(gè)挑戰(zhàn)，導(dǎo)致許多清真寺太熱或太冷。堆棧效果也因其尺寸較大而發(fā)揮作用，并在清真寺中的人們上方產(chǎn)生了一層熱空氣。新設(shè)計(jì)將通風(fēng)系統(tǒng)放置在建筑物的下部，以在地面上提供更多的溫度控制。

應(yīng)用

醫(yī)療環(huán)境

　　只要所引用的研究試圖討論一個(gè)房間中不同組乘員的熱狀況，這些研究最終都會(huì)基于主觀研究簡單地提出熱舒適滿意度的比較。沒有研究試圖調(diào)和強(qiáng)制性必須住在一個(gè)房間的不同類型乘員的不同熱舒適性要求。因此，有必要研究醫(yī)院中不同群體的乘員所需的不同熱條件，以協(xié)調(diào)他們在這一概念中的不同要求。為了協(xié)調(diào)所需的熱舒適條件的差異，建議通過合適的機(jī)械系統(tǒng)測試在一個(gè)房間內(nèi)使用不同范圍的局部輻射溫度的可能性。

　　盡管對醫(yī)院患者的熱舒適性進(jìn)行了不同的研究，但也有必要研究熱舒適條件對醫(yī)院患者康復(fù)質(zhì)量和數(shù)量的影響。也有原始研究表明工作人員的熱舒適度與他們的生產(chǎn)率水平之間的聯(lián)系，但是在該領(lǐng)域的醫(yī)院中尚未單獨(dú)進(jìn)行任何研究。因此，建議針對該主題單獨(dú)研究覆蓋率和方法。還建議針對免疫系統(tǒng)保護(hù)水平較低的患者（如HIV患者，燒傷患者等）進(jìn)行冷卻和加熱輸送系統(tǒng)方面的研究。使用不同的加熱系統(tǒng)來防止患者體溫過低并同時(shí)提高醫(yī)院工作人員的熱舒適度，仍然需要重點(diǎn)關(guān)注一些重要領(lǐng)域，包括工作人員的熱舒適度及其與生產(chǎn)率的關(guān)系。

　　最后，醫(yī)院中人，系統(tǒng)和建筑設(shè)計(jì)之間的交互是一個(gè)需要進(jìn)一步工作的領(lǐng)域，以提高人們對如何設(shè)計(jì)建筑物和系統(tǒng)的知識的理解，以調(diào)和占用建筑物的人們的許多沖突因素。

個(gè)人舒適系統(tǒng)

　　個(gè)人舒適系統(tǒng)（英文：Personalcomfortsystems，PCS）是指個(gè)人加熱或冷卻建筑物居住者的設(shè)備或系統(tǒng)。與中央HVAC系統(tǒng)相比，該概念得到了最好的理解，中央HVAC系統(tǒng)在大范圍區(qū)域具有統(tǒng)一的溫度設(shè)置。個(gè)人舒適系統(tǒng)包括各種風(fēng)扇和空氣擴(kuò)散器（例如臺式風(fēng)扇，噴嘴和插槽擴(kuò)散器，頂置風(fēng)扇，大容量低速風(fēng)扇等）以及個(gè)性化的輻射或傳導(dǎo)性熱源（暖腳器，暖腿器，熱水袋）等等）。PCS有可能比當(dāng)前的HVAC系統(tǒng)更好地滿足個(gè)人舒適性要求，因?yàn)橛捎谀挲g，性別，體重，新陳代謝率，衣服和熱適應(yīng)性造成的人際間的熱感差異可達(dá)到2-5K的等效溫度變化，這是中央統(tǒng)一的HVAC系統(tǒng)無法滿足的。此外，研究表明，控制人的熱環(huán)境的感知能力傾向于擴(kuò)大人的容許溫度范圍。傳統(tǒng)上，PCS設(shè)備彼此隔離使用。Andersen等（2016）認(rèn)為，PCS設(shè)備網(wǎng)絡(luò)可產(chǎn)生良好連接的熱舒適性微區(qū)，并對應(yīng)人員在各種不同的情境（例如聚會(huì)，會(huì)議，音樂會(huì)等）下任意選用，以實(shí)現(xiàn)最大程度的熱舒適性。

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