[发明专利]室内热环境舒适性评价用暖体假人系统及其评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种室内热环境评价系统，具体涉及一种室内热环境舒适性评价用暖体假人系统及其评价方法。

背景技术

随着经济、技术的发展和生活水平的不断提高，人们对室内环境热舒适的要求越来越高，各种环境控制系统因此得到了发展应用，热环境舒适性评价手段和技术能力也越来越受到重视。

热舒适是指人对于热湿环境的主观满意程度。通常用预计平均热感觉指数(Predicted Mean Vote PMV)和预计不满意者百分数(Predicted Percentage of Dissatisfied PPD)来评价。影响热舒适性的主要因素有空气温度、空气相对湿度、平均辐射温度、相对空气流速、人体活动的代谢率与服装基础热阻。同时国家高度重视居民的居住生活水平，提出要努力创建更舒适的居住条件、更优美的环境。因此营造一种健康、舒适、环保、节能的室内环境显得尤为重要。但是，现有热舒适性的检测评价技术存在着可移动性不强、传感器精确度不高、环境参数考虑不周等问题；特别是现有热舒适性评价中所采用的PMV评价指标是以某一点温度或者几个点的平均温度来计算的，并不能真实反映人体周围环境的情况，得出的评价结果与人体实际所处的真实环境的实际感受还存在较大误差，从而使评价结果精度不高；同时采用PMV评价时需要测试多个参数，例如需要测试外部做功消耗的热量、平均辐射温度、室内空气流速和水蒸气分压等参数，工作量较大，成本较高。

自20世纪40年代以来，暖体假人(Thermal Manikin)作为一种可以模拟人体与环境之间热湿交换的生物物理试验设备得到了长足的发展。其身材、物理参数与普通成年人相近，本体一般由金属材料或金属复合材料制作而成，采内部加热、内表面加热和外表面加热的方式模拟人体的体温或模拟人体代谢发热，先进的假人设备还具备发汗、呼吸等附加功能，不断应用于服装、环境等领域当中与人体舒适性相关的研究当中。

因此，建立一套在模拟高温环境中对暖体假人开展性能化测试的试验评价系统有着重要意义。

发明内容

本发明根据人在生活及工作中接触到的热环境往往是非均匀环境，存在气温分布不均匀、非对称辐射、局部气流、局部冷却等影响因素，提出了一种室内热环境舒适性评价用暖体假人系统及其评价方法；本系统可应用于诸如汽车环境、火车及船类箱室空间、航空航天舱室、建筑物室内环境等热环境的舒适性评价。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种室内热环境舒适性评价用暖体假人系统，包括暖体假人、测控系统和评价系统，所述暖体假人包括暖体假人本体，将所述暖体假人本体按照实际人体的传热特性，划分为多段分区本体，在每段所述分区本体的内侧依次设置加热层、均温层和保温层；所述测控系统与每段所述分区本体的加热层连接，用于测量所述分区本体的表面温度值和表面热流值，并独立控制每段所述分区本体的表面热流值以使每段所述分区本体处于人体舒适状态；所述评价系统与所述测控系统连接，用于根据所述分区本体的表面温度值与表面热流值、以及输入服装热阻得到所述暖体假人的等效空间温度，并根据所述暖体假人的等效空间温度阻来对室内热环境舒适性进行评价。

在如上所述的暖体假人系统，优选，所述暖体假人本体分为16段分区本体，依次为头部分区本体、胸部分区本体、背部分区本体、腰臀部分区本体、左上臂分区本体、右上臂分区本体、左前臂分区本体、右前臂分区本体、左大腿分区本体、右大腿分区本体、左小腿分区本体、右小腿分区本体、左手分区本体、右手分区本体、左足分区本体和右足分区本体。

在如上所述的暖体假人系统，优选，所述测控系统包括：表面温度测量装置，设置于所述暖体假人本体和所述加热层之间，用于测量各段分区本体的表面温度值；表面热流测量装置，用于测量各段分区本体的表面热流值；表面热流值通过测量加热量得到，所述加热量为采用功率计测量加热层的电功率得到的加热功率；暖体假人热状态控制装置，与所述表面温度测量装置和所述表面热流测量装置连接，用于通过所述暖体假人热状态控制装置的PID调节器对各段分区本体的加热层进行独立控制以使每段分区本体处于人体舒适状态。

在如上所述的暖体假人系统，优选，所述暖体假人热状态控制装置根据公式t_sk＝36.4-0.054Q对所述PID调节器进行控制；在不考虑暖体假人对外做功情况下，所述公式由解算人体舒适状态热平衡方程得到，所述人体舒适状态热平衡方程如下：

1)M＝Q_t＝Q_res+E_s+Q；