【摘 要】
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随着建筑科技的进步,现代建筑较多的采用玻璃幕墙和透明屋面等外立面装饰结构,虽然有着美观、加强自然采光等优点,但会使更多的太阳辐射也进入室内,太阳辐射对人体热舒适的影响显著,合理利用太阳辐射,可以降低建筑能耗。在ASHRAE Standard-55-2017中给出了室内太阳辐射的相关变量的计算方法,但仍有很多问题需要深入探索,比如太阳辐射下不同平均辐射温度计算方法的适用性分析、不同太阳辐射强度下人体
【基金项目】
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国家自然科学基金(No.51978349);
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随着建筑科技的进步,现代建筑较多的采用玻璃幕墙和透明屋面等外立面装饰结构,虽然有着美观、加强自然采光等优点,但会使更多的太阳辐射也进入室内,太阳辐射对人体热舒适的影响显著,合理利用太阳辐射,可以降低建筑能耗。在ASHRAE Standard-55-2017中给出了室内太阳辐射的相关变量的计算方法,但仍有很多问题需要深入探索,比如太阳辐射下不同平均辐射温度计算方法的适用性分析、不同太阳辐射强度下人体热感觉的变化规律、人体皮肤温度的变化规律、人体局部与整体的散热特性、常用热环境评价指标的变化规律以及舒适区的变化规律。因此,本文就以上内容进行了研究:首先在温湿度精确控制的人工气候室,使用可调控强度的全光谱太阳辐射模拟装置,进行太阳直射人体时的热舒适实验研究,设计6个实验工况,分别为18℃-0 W/m2(环境空气温度-太阳辐射强度),18℃-200 W/m2,22℃-0 W/m2、22℃-200 W/m2、22℃-300 W/m2、22℃-400 W/m2,共得到150份有效调查问卷。结果显示,当存在太阳辐射时,不同平均辐射温度计算方法存在差异,黑球温度测量法比其他方法计算得到的平均辐射温度值高2~3℃。实验结果显示太阳辐射能够显著影响人体的皮肤温度及其分布,被直射部位皮肤温度明显高于未被照射的对称部位;人体整体与局部热感觉均随着太阳辐射强度的增大而增加,被太阳直射的身体部位热感觉投票值高于其他部位;在保证室内其他热环境参数不变的情况下,太阳辐射强度变化200 W/m2时,整体热感觉变化大约1个分度。随着太阳辐射强度的增大,对流散热量、蒸发散热量、总散热量增大,辐射散热量减小,当太阳辐射强度为400 W/m2,被太阳直射部位辐射散热量均为负值,表现为辐射得热,同时随着太阳辐射强度的增大,对流、辐射、蒸发换热量占总换热量的比从32%、42%、17%分别变为34%、0%、60%。同时本文从皮肤温度的角度分析了太阳辐射环境中预测投票值PMV与实际热感觉之间存在差异的原因,在本次实验条件下辐射引起的皮肤温度平均升高0.39℃,可导致整体热感觉平均升高0.64。太阳辐射存在时的热中性操作温度比无太阳辐射时的热中性操作温度低1.86℃。本文也对太阳辐射下人体舒适区的变化进行了分析,可以看到,太阳辐射能够显著提高人体的热感觉。综上所述,太阳辐射对人体的热影响不能忽略不计,应当合理的使用太阳辐射,既能提高人体的热舒适,同时也会节约建筑能耗。
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