室内空调在供暖季节的热舒适性研究外文翻译资料

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室内空调在供暖季节的热舒适性研究

摘 要

近年来，影响加热季节对流终端场热舒适性的主要因素得到了广泛的研究。由于以往的研究都是单独进行的，因此本研究旨在分析典型设置和综合控制策略下的热舒适性。以现场操作为基础，进行了问卷调查，以比较和发现不同终端的主要特征。气流和垂直温差的矛盾以及连续/间歇特征控制是研究的关键因素。根据对流终端的不同设置和控制策略，测量了不同条件下的室内环境分布。热感觉投票(TSV)和热舒适投票(TCV)在人工室内进行，以显示不同条件下室内环境的特征。结果表明，人们对制图的耐受性高于垂直温差(温度不均匀和气速不同，TCV评分从0.44下降到1.42)。特别是，受试者的感知控制显著降低了不适的风险。此外，除长期控制关闭外，连续操作和间歇操作等不同控制策略之间均无显著性差异。在5分钟关闭的开关对照组中，TCV结果为0.48，在配对样本t检验中具有统计学意义(plt;0.05)。

关键词 对流终端、室内环境、热舒适性、人工室控制策略

1 介绍

改善室内环境是提高人们未来生活水平的关键目标。目前，随着北方非中央供热区和南方传统个体供热区需求的日益增长，空间供暖已成为人们普遍关注的问题。然而，建筑行业占中国总能源消耗的近20%[1].对热量的不断增长的需求导致了大量的建筑能源消耗和大量的碳排放。基于这个调查，更多的中国人更喜欢辐射供暖系统，因为他们追求的热舒适性更多。然而，这导致了大量的能源消耗，因为这些系统持续运行。由于家庭供暖是在部分时间部分空间内进行的[2,3]，迅速升温的对流终端并充分混合室内空气已被选为最合适的终端。典型的住宅对流加热终端包括风扇螺旋装置(FCU)和室内空调(RACs)。这些对流终端和辐射终端在室内环境上有感知的差异。因此，对室内环境的调查和改善仍然是一个大问题。

近年来，研究人员对对流终端的室内现场环境性能和实验室特性进行了研究。Yoshino等[4,5]使用包括RACs在内的单个加热设备对中国冬季的室内环境进行了测试和分析，表明单个加热设备显著改善了室内环境。张等。[6]分析了集中式和分式空调的热感觉差异，表明呆在具有集中式空调系统的建筑的人们可接受的室内温度范围较窄。林等人。[7]发现对流加热系统和辐射加热系统之间的热感觉没有显著差异。然而，对流终端的室内环境具有不同的特点，在以往的研究中被忽视。泽勒和鲍克瑟姆[8]比较了辐射加热系统和全空气系统的热舒适性，并分析了热活动建筑系统的热舒适性。杨等。[9]研究了中国RACs的室内环境和能量性能，表明RACs的现场性能远远差于实验室。此外，采用问卷调查了影响室内热舒适的关键因素。此外，杨等人。[10,11]分析了不同条件下的室内环境、终端特性和能量性能，以有助于提高对流终端的性能。

除了一个客观的测试，主观的热投票也是必要的。来自对热舒适的主观评价的指标通常直接询问住户对热环境的感知和满意度，包括热感觉、热舒适、热可接受性、热偏好和热满意度[12–15].居住者的热感觉投票(TSV)可以反映人类实际的实际热感觉[16].目前的研究强调了人工室或现场操作状态下的TSV，以分析不同加热装置下的热舒适度。例如，简等人。[17]进行了实验室测试，探讨最冷的局部热感觉如何在启动空调后影响整体热感觉，旨在探讨局部热感觉与整体热感觉之间关系的动态性质。何等人[18,19]通过实地调查，分析了湿热气候空调宿舍局部热感觉和整体热感觉的差异18和办公室[19].孙等[20]比较了空调和地板终端和人工室内，表明对流终端比辐射系统表现出更好的室内舒适度。梅科特等人。[21]对办公楼的性别和热舒适温度进行了现场测试。为了确定男性和女性的舒适温度，在两栋办公楼中进行了116项实地研究。这些研究并没有反映出不同的典型设置和控制策略下的人体热感觉；特别是，他们通常使用不同的加热终端类型或特定的变量或边界条件。然而，这些研究将热不适归因于低辐射温度、强气流和显著的垂直温度差异。引起热不适的主要原因应在这些因素中加以确定。

室内环境的改善已成为许多研究者关注的焦点。林等人。[22,23]提出了一种层通风系统，这是一种针对中小型空间的可持续机械通风模式，以适应较高温度的室内空气。陈等人[24]提出了一种与吊扇相互作用的侧壁供应喷流，并表明向上的风扇气流在整个被占用区产生更均匀的空速分布。胡等[25]提出了一种小温差FCU，表明与铸铁散热器、辐射地板加热和新型双金属散热器相比，小温差FCUS具有更好的能量性能和室内温度均匀性。孙等[26,27]提出了一种具有较高、热响应速度、室内温度均匀的平热管加热系统。同样，Lee等人[28]设计并研究了综合辐射和对流终端优点的多片辐射板加热系统的特性。

近年来，研究集中在非均匀热环境下的热舒适性。张和赵[29]通过暴露于局部冷却气流建立了一个预测模型，并提出了一个新的非均匀热环境的评估模型。张等[30,31]提出了一种基于身体部位加权局部热感觉的不同局部热感觉的整体热感觉模型在气候室内使用不同辐射表面的条件。王和连[32]提出了由当地供应的气流产生的不均匀环境中不满意的模型概念的百分比，以预测当地不满意的百分比。邓等。[33]研究了区域和全身的热感觉和舒适性。虽然通过不同的方法对非均匀热环境的预测模型进行了广泛的研究，但对现场运行条件下的热感觉尚未进行研究，特别是对对流终端。

总体而言，目前的研究集中在现有辐射终端、对流终端和新开发终端的室内环境、热舒适、热舒适和热感觉调查。影响室内热环境的主要因素也应加以澄清。因此，本研究研究了采暖季节RAC和对流终端在不同典型设置和控制策略下的室内环境和热舒适性。首先，进行了基于现场操作的问卷调查，旨在确定在不同加热终端条件下影响热舒适性的主要因素。根据不同的设置和控制策略，测量了不同条件下室内环境分布。最后，在人工室内进行了TSVs和热舒适投票(TCVs)，以显示主要矛盾因素的特征。本研究的流程见图1。

2 原则

本节介绍了主观问卷调查、室内实验和人工室内实验。有些情况是以前调查的结果3.

2.1 主观调查问卷的设置

问卷对不同对流终端和控制策略的热感觉进行了评价分析。问卷回答用于分析多个问题；问卷特别关注以下两部分：

（1）不同终端（办公和住宅）的不同感觉：由于我国办公和住宅建筑的对流终端通常不同，因此控制策略也不同。第一部分是关于办公和住宅楼的运行特点和热感。

（2）影响采暖季节热舒适性的关键因素：受试者被要求挑选和分类三个不令人满意的RACs的问题。这些研究包括草稿、不均匀的局部感觉、干燥、不准确的室内温度、低平均辐射温度(MRT)和启动阶段的热不适[9].

互联网共发送并返还了1152份降温问卷。在受访者中，男性占41.9%，女性占58.1%。lt;20岁、20-30岁、30-40岁、40-50岁、50-60岁和gt;60岁的年龄分布分别为7%、33%、23%、11%、4%和1%。

2.2 现场试验实验装置

为了研究不同加热端子(FCU和RAC)和不同操作策略（连续和间歇操作）之间的室内环境差异，我们在两个包含不同端子的实验室中进行了比较实验，如图所示图2.控制室中的一个热水罐为FCU提供热水，RAC通过蒸汽压缩循环加热。一个中空速供应和一个25℃选择设定点温度(RAC)作为标准条件。基于问卷

图1 实验过程

调查结果可知，时空的不均匀性影响了对流终端的室内热舒适性。我们考虑了四个变量参数，包括RAC的参数（空气供应温度和空速）和不同的控制策略（不同的终端和操作策略）。测试终端和实验室的关键信息见表1.

传感器的测量点和终端位置见图2(c).室内环境试验包括室内温度分布(0.1m、1.1m、1.7m、高度1.1m水平分布)、供气温度、线圈温度、室内速度。总温度为腔室内测量温度分布的平均值。

在本实验中，供气温度（即设定点温度）和供气角度是影响室内空间温度分布的主要因素。这些类型和控制模式会随着时间的推移而影响室内温度。连续操作表示通过调节线圈温度使加热端子间断工作。而室内温度则采用线圈温度恒定的开关操作来控制。这些设置显示在中表2.

2.3 人工气候控制室的设置

人工气候室使用空气处理单元模拟不同的室内环境，基本条件如所示图3.在人工腔室中，对每种实验条件都进行了问卷调查(TSV和TCV)。

在本实验中，我们考虑了两个问题。首先，由于对流终端的温度不均匀性和气流（空间上的不均匀性）往往是矛盾的，因此有必要分析不同条件下的热感觉。然而，不同的终端和策略（时间上的不均匀性）也会影响室内的热性能和主观感觉；因此，第二个实验侧重于不同控制策略下的主观评价。

23名受试者参与实验，实验分为三组，实验程序保持相同，以确保结果的可比性。受试者的人口统计信息总结为表3,根据ASHRAE55-2017估算服装绝缘和代谢率[34]. 在每次实验中，首先在一个装有空调的实验准备室中进行一个冷适应的预冷阶段。换衣服后，受试者进入人工室，在正式实验前保持中性15min。

表4给出了分析垂直温差范围0.1-1.7m(Delta;t)与第一次实验的草案感觉之间的不同感觉的设置。因为它具有控制环境的能力[35])通常被认为是心理适应或期望的一个重要因素，被试的位置作为实验变量之一被自由地改变，如图所示图4.在每一组实验中，受试者被分为两个亚组。一组位置固定，另一组位置可变。采用不同的温度分布和草稿进行4次对照实验（病例1至病例4），受试者完成TSV和TCV问卷调查。被划分的亚组在四种典型条件下交换位置。

为避免其他因素的影响，将室内平均环境保持在热中性状态。由于计算得到的PMV接近于零为热中性条件，室内平均温度是基于服装绝缘和代谢率的PMV公式计算的。因此，温度保持在26°C(PMV=0.13，平均v=0.4m/s，MRT=26◦C).受访者被要求在每个病例结束前填写问卷2份min。因此，共获得了207个样品。将进展情况总结如下图5(a)和(c).

对于不同的控制策略，进行了三种实验：供气温度略有升高，开关操作、（间歇操作）、供气温度略有降低（即T_su上升，5min下降，3min下降，2min下降，和T_su减少)。实验模拟了连续FCU、恒定频率RAC/间歇FCU和逆变器RAC的运行。此外，为模拟开关操作的实验，设计了三种不同的开关操作模式。室内温度保持在24度◦ C基于PMV公式，它在热中性区(PMV=minus;0.20，条件为v=0.3m/s，MRT=24◦C).将进展情况总结如下图5(b)和(d).被调查者在每个病例结束前填写2min问卷，本实验程序共获得138个样本。

图2 (a)实验舱，(b)原理图，(c)测量点和实验系统的位置

表5显示了在不同的实验阶段中对个人热状态的判断尺度。

为了评估不同条件，基于TSV和TCV结果对配对样本进行依赖t检验，这是一个确定显著差异的统计程序。其基本原理显示为等式(1).

(1)

其中，X_D和s_D是所有对之间的差值的平均值和标准差；n表示对的数量[38].一旦t值，p值可以从学生的t分布中找到其统计学意义一般解释为p值le;0.05[39].

3 结果及分析

3.1 主观问卷

图6显示了住宅房间的RAC和FCU办公室的热感和舒适性。总的来说，办公室的用户比居住的用户感觉更舒适，主要是因为空调系统的运行时间延长，消除了空间上的热不均匀性。图7显示了RAC和中央空调系统的不同控制策略（连续或间歇性）的比例，根据已知的，中央空调系统比分裂式空调运行时间更长，特别是在办公楼中。由于中央空调持续工作，避免了启动阶段的热不适。

在稳定阶段的运行特性也影响了热舒适性。根据不同的控制方法，有两种连续运行方式：送风温度的缓慢上升（热源温度恒定），以及送风温度的逐渐下降（热源温度可调）。间歇性运行的停机期也影响了室内环境。

图8说明了影响含对流终端的室内环境的主要因素。根据问卷的回答，开始阶段的不安因素——干燥，浮热空气和气流对对流加热终端的现场运行造成了重大烦恼。其中，浮动热空气和气流被划分为室内空间的不均匀性。由于干燥感属于潮湿的环境，通常是由较高的空速引起的，因此本研究忽略了它。此外，不舒服的开始阶段和末端热感觉的差异被归因于室内随时间的不均匀性。

根据问卷回答，终端的设置和控制策略对室内环境的影响。长期的连续运行，保证了环境的统一。在兼职操作方面，稳定阶段、浮热空气、供气温度和气速对垂直温度都有影响。因此，应研究不同的供风温度和气速的特性。时间不均匀也会导致热不适。问卷中最恼人的因素是启动阶段的热不适。此外，居住和办公室的不同投票结果表明，不同的控制方法导致了不同的室内环境和人体热感觉。分别进行了现场实验和人工腔室试验进行确定室内热环境和热感觉。

表1

腔室、主要设备和测试设备的参数和精度