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摘要：本文介绍了温度，湿度，风速对人体热舒适的影响，并给出三种因素对人体热舒适的影响系数，认为湿度和风速对于蒸发冷却空调系统来说对热舒适的影响不大，相反在适当的场合反而弥补了蒸发冷却空调系统湿度较高，风速过大的缺陷。
关键词：蒸发冷却空调系统；热舒适
The evaporative cooling air conditioning system comfort
Ding Xiujuan
（China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd.xi，an）
Abstract：This paper introduces the influence of temperature，humidity，wind speed on human thermal comfort，and gives three kinds of factors on the coefficient of thermal comfort of human body，that the humidity and wind speed for evaporative cooling air conditioning system influence on thermal comfort is，in contrast to the proper occasion but made up for the evaporation cooling air conditioning system of high humidity，high wind speed defect.
Keywords：Evaporative cooling air conditioning system；thermal comfort
0 引言
随着经济的发展、生活水平的提高，人们更加关注影响人体热舒适的居室热环境指标。寻找一种绿色环保高效且舒适性较高的空调形式，成为暖通空调领域的一大热点。
近年来，蒸发冷却作为一种绿色环保的冷却技术，越来越受到人们的关注。蒸发冷却是一种环保高效且经济的冷却方式。它具有较低的冷却设备成本；能大幅度降低用电量和用电高峰期对电能的要求；减少温室气体和CFC的排放量。蒸发冷却可以降低干球温度，给居住者提供一个较舒适的环境，在传统的工业领域如纺织厂，面粉厂，铸造车间，动力发电厂等工业建筑中也能提高工人的舒适性。
1 蒸发冷却空调舒适性研究背景
1.1 直接蒸发冷却空调系统的舒适性
直接蒸发冷却系统具有送风温度低，通风效果好等特点，室内空气品质有较大提高。此系统一般适用于夏季炎热干燥，空气相对湿度小的干旱，半干旱及半湿润地区。
D.A.Hindoliya等人通过模拟研究对居住者的热舒适性和室内相对湿度进行了评价[1]。为了保持室内相对湿度低于65%，对蒸发冷却器的饱和效率和房间换气次数作了规定，观察发现，把具有高饱和效率的直接蒸发冷却器应用于室内相对湿度要求较低的场所是不可取的。对于这些要求低湿度的场所，在允许室内有较高换气次数的前提下，可采用普通的低饱和率（60%）的直接蒸发冷却器。
Krishan 等人分析研究了印度Delhi 等地区的综合办公楼在4～6月份使用蒸发冷却器的可能性[2]，研究能否找到使室内相对湿度保持在80%以下，温度保持在27～31℃之间的换气次数和旁通量范围。结果表明，如果环境空气的温度和相对湿度太高，直接蒸发冷却器则不能达到该房间的舒适性要求。为了得到最好的效果，必须选择适当的换气次数和旁通量。
1.2 间接蒸发空调系统的舒适性
间接蒸发空调系统可根据不同的气候条件，结合不同的空调末端形式达到室内环境要求。林易谈等人对新疆地区增效空调系统，新风系统，冷凝器进风系统以及各种公共场所的制冷工程实例作了分析[3]，结果表明蒸发冷却制冷系统用于干燥炎热气候的新疆地区，既能降低投资成本与运行费用，又能改善使用场所的温度和湿度。Z.Ghiabaklou 假设了一个被动蒸发冷却系统，并进行了相关的热舒适研究，该方法是基于Fanger教授提出的热舒适方程提出的[4]
2.蒸发冷却空调系统的舒适性
影响人体热舒适的因素很多，但比較重要的环境影响因素主要有：空气温度、空气相对湿度、空气风速。
2.1 湿度对热感觉的影响
当人体出汗时，周围空气相对湿度的增加将导致皮肤湿润度的增加，人体热感觉和不舒适感也将相应增加。当处在舒适的空气温度下，湿度的影响并不那么明显。Fanger热舒适方程表明在温度为23℃或更低时，湿度对温暖感的影响是很小的。
室内空气的绝对湿度直接影响人体的蒸发散热，相对湿度影响人们主观的冷热感觉，室内热状况和通风标准通常是把由于湿度过高而对健康可能产生影响的室内相对湿度值作为上限，ASHRAE55-1992规定上限值为60%～80%，一般认为最适宜的相对湿度为50%～60%。在多数情况下，即气温在16～25℃时，相对湿度在30%～70%范围内变化，对人体的热感觉影响不大。蒸发式冷却空调可以在干旱地区很好的保证室内湿度的要求，这比常规机械制冷优越很多。
2.2 垂直温差对热感觉的影响
垂直温差在空调房间是比较常见的问题。由于空气的自然对流作用，很多空间都存在上部温度高、下部温度低的现象，尤其在高大空间最为普遍。一些研究者对垂直温度变化对人体热觉的影响进行了研究。虽然受试者处于热中性状态，但如果头部周围的温度比踝部周围的温度高很多，感觉不舒适的人就越多。在高大空间采用蒸发冷却空调系统，小送风温差，大风量在一定程度上弥补了垂直温差的影响，而蒸发冷却系统和辐射空调系统的灵活组合，也可以很好地解决垂直温差的问题。 2.3 风速对热感觉的影响
空气运动是影响人体舒适的重要因素，良好的气流组织不仅可以满足人体对舒适环境的要求，而且可以节约能源，提高空调系统运行的经济性。一般情况下，对人体舒适的气流速度应小于0.3m/s，在夏季自然通风房间，由于气温较高，舒适气流速度也应较大。在广州，上海等城市对一般居室在夏季调查结果显示：室内风速在0.3～1m/s以内，多数人感到愉快；适当的高风速对人体热舒适并未造成太大影响，反而会让一部分人感觉更舒适，因此蒸发式冷却空调的大风量在一定得场所不会对人体热舒适产生较大影响。尤其在一些人员流动较大的场所，如地铁车站内，候车人员在短暂的候车期间，对于瞬时热舒适状态来说，适当的提高风速反而给人舒服的感觉。
1983年Rohles等人研究吊扇形成的紊流对人体舒适度的影响，发现在超过以前所认为的合理风速（0.8m/s）情况下，受试者仍感到愉快，认为气流的紊流是有益的。1983年Konz等人通过对固定风扇和摇摆风扇的效果比较，证明摇摆风扇优于固定风扇，而吹风角度对受试者的影响并不显著。1986年Jones等针对不同的着装水平，研究新陈代谢率增加时气流对舒适的影响。研究结果表明，风速和温度较高时与风速和温度较低时的舒适程度相似。1989年Scheatzle将Rohles对吊扇的研究扩展到不同相对湿度下风速的影响程度，发现在较高相对湿度下风速上限可以提高，在较低的相对湿度下风速上限应降低[5]。
2.4 各种影响因素对热感觉的相关性分析
影响人体热舒适的因素除了温度，湿度，风速外还有性别，年龄，地区等因素的影响。本文作者2006年在东莞理工学院实验室对一些人群做了热舒适研究，对影响人体热舒适的几个因素做了一定的相关性分析，表1是实验得出的各种影响因素对热感觉影响的相关系数，可以看出对热感觉影响最大的是空气温度、性别，其次是地区和年龄，相对湿度的影响是最小的。由于本实验是针对华南湿热地区进行的热舒适研究，有其一定局限性，但仍具有一定参考意义。
表1
3 蒸发冷却空调系统的设计要点
3.1 舒适性问题
人体热平衡是人体热舒适的必要条件，当人体达到热平衡状态时，对流换热量总散热量的25%～30%，辐射换热量占45%～50%，显热占25%～30%[6]，能达到这种适宜的环境是人体热舒适的充分条件。蒸发冷却空调系统的送风量一般较传统机械制冷空调系统的送风量大，室内空气流速相应也大，根据ASHRAE Systems Handbook（1980）舒适图介绍；蒸发冷却空调系统室内空气设计干球温度比传统空气温度舒适区高2～3℃
3.2 湿度问题
在餐厅、舞厅、会议厅等高密度人流场所等工程中，直接蒸发换热效率太高（E≥90%），会使室内湿度太大，造成人体的不舒适，这是人们对蒸发冷却空调常提出的一个质疑。为避免室内湿度过大，采用多级蒸发冷却，降低了送风的空气含湿量，增强了送风的除湿能力，可有效降低室内相对湿度。
3.3 送风量问题
系统送风量，其大小与建筑物性质、室外空气状态、舒适型空调，蒸发冷却空调机组处理空气的送风状态等因素相关，应根据热湿平衡公式进行准确计算。
由于蒸发冷却空调的送风温度由当地的干湿球温度差决定，从对西北地区适宜或适用蒸发冷却空调的计算来看，理论送风温度绝大多数在16～20℃之间，这样必然使得室内空氣流速较大，但同时弥补了送风温差较小带来舒适度不高的缺陷。
4 结论
在干燥气候环境中，蒸发冷却系统的大湿度对人体热舒适影响较小，在人员流动较大的公共区场所，蒸发冷却空调系统的大风量对于瞬时热舒适状态的人来说，影响较小。因此，根据不同的气候及不同的建筑用途，我们可以采用多样式的联合空调系统。如除湿与蒸发冷却联合空调系统、冷却与置换通风相结合的空调系统、蒸发冷却与辐射空调系统等。由于蒸发冷却系统可以与多种空调方式灵活组合这一特点，其应用范围必定越来越广，越来越受到人们的关注和欢迎。
参考文献：
[1] Hindoliya D A，Mullick S C.Effect of saturation efficiency of direct ecaporative cooler on indoor conditions thermal comfort I a small office room of a building[c]//Indoor Air 2005，2005：254-249
[2] Krishan K，Mullick S C.Space conditioning using evaporative cooling for summers in Delhi[J].Building and Environment，2001，36：15-25
[3] 林易谈，聂武雄，戴树百.蒸发冷却在新疆地区应用探讨[J]供热制冷，2000：25-26
[4] Ghiabaklou Z.Thermal comfort prediction for a new passive cooling system[J].Building and Environment，2003，38：883-891
[39][5]贾衡 人与建筑环境 [M]北京工业大学出版社 2001 30
[6] DASCEM Pty Ltd Energy Audit and Air Conditioning Investigation of Hallam Valley Primary School Library [R].Computer Lab for AIRAH，2006
作者简介：
丁秀娟，女，工程师，出生日期：1984年5月，硕士研究生，2007年毕业于西安建筑科技大学，暖通空调专业
关键词：蒸发冷却空调系统；热舒适
The evaporative cooling air conditioning system comfort
Ding Xiujuan
（China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd.xi，an）
Abstract：This paper introduces the influence of temperature，humidity，wind speed on human thermal comfort，and gives three kinds of factors on the coefficient of thermal comfort of human body，that the humidity and wind speed for evaporative cooling air conditioning system influence on thermal comfort is，in contrast to the proper occasion but made up for the evaporation cooling air conditioning system of high humidity，high wind speed defect.
Keywords：Evaporative cooling air conditioning system；thermal comfort
0 引言
随着经济的发展、生活水平的提高，人们更加关注影响人体热舒适的居室热环境指标。寻找一种绿色环保高效且舒适性较高的空调形式，成为暖通空调领域的一大热点。
近年来，蒸发冷却作为一种绿色环保的冷却技术，越来越受到人们的关注。蒸发冷却是一种环保高效且经济的冷却方式。它具有较低的冷却设备成本；能大幅度降低用电量和用电高峰期对电能的要求；减少温室气体和CFC的排放量。蒸发冷却可以降低干球温度，给居住者提供一个较舒适的环境，在传统的工业领域如纺织厂，面粉厂，铸造车间，动力发电厂等工业建筑中也能提高工人的舒适性。
1 蒸发冷却空调舒适性研究背景
1.1 直接蒸发冷却空调系统的舒适性
直接蒸发冷却系统具有送风温度低，通风效果好等特点，室内空气品质有较大提高。此系统一般适用于夏季炎热干燥，空气相对湿度小的干旱，半干旱及半湿润地区。
D.A.Hindoliya等人通过模拟研究对居住者的热舒适性和室内相对湿度进行了评价[1]。为了保持室内相对湿度低于65%，对蒸发冷却器的饱和效率和房间换气次数作了规定，观察发现，把具有高饱和效率的直接蒸发冷却器应用于室内相对湿度要求较低的场所是不可取的。对于这些要求低湿度的场所，在允许室内有较高换气次数的前提下，可采用普通的低饱和率（60%）的直接蒸发冷却器。
Krishan 等人分析研究了印度Delhi 等地区的综合办公楼在4～6月份使用蒸发冷却器的可能性[2]，研究能否找到使室内相对湿度保持在80%以下，温度保持在27～31℃之间的换气次数和旁通量范围。结果表明，如果环境空气的温度和相对湿度太高，直接蒸发冷却器则不能达到该房间的舒适性要求。为了得到最好的效果，必须选择适当的换气次数和旁通量。
1.2 间接蒸发空调系统的舒适性
间接蒸发空调系统可根据不同的气候条件，结合不同的空调末端形式达到室内环境要求。林易谈等人对新疆地区增效空调系统，新风系统，冷凝器进风系统以及各种公共场所的制冷工程实例作了分析[3]，结果表明蒸发冷却制冷系统用于干燥炎热气候的新疆地区，既能降低投资成本与运行费用，又能改善使用场所的温度和湿度。Z.Ghiabaklou 假设了一个被动蒸发冷却系统，并进行了相关的热舒适研究，该方法是基于Fanger教授提出的热舒适方程提出的[4]
2.蒸发冷却空调系统的舒适性
影响人体热舒适的因素很多，但比較重要的环境影响因素主要有：空气温度、空气相对湿度、空气风速。
2.1 湿度对热感觉的影响
当人体出汗时，周围空气相对湿度的增加将导致皮肤湿润度的增加，人体热感觉和不舒适感也将相应增加。当处在舒适的空气温度下，湿度的影响并不那么明显。Fanger热舒适方程表明在温度为23℃或更低时，湿度对温暖感的影响是很小的。
室内空气的绝对湿度直接影响人体的蒸发散热，相对湿度影响人们主观的冷热感觉，室内热状况和通风标准通常是把由于湿度过高而对健康可能产生影响的室内相对湿度值作为上限，ASHRAE55-1992规定上限值为60%～80%，一般认为最适宜的相对湿度为50%～60%。在多数情况下，即气温在16～25℃时，相对湿度在30%～70%范围内变化，对人体的热感觉影响不大。蒸发式冷却空调可以在干旱地区很好的保证室内湿度的要求，这比常规机械制冷优越很多。
2.2 垂直温差对热感觉的影响
垂直温差在空调房间是比较常见的问题。由于空气的自然对流作用，很多空间都存在上部温度高、下部温度低的现象，尤其在高大空间最为普遍。一些研究者对垂直温度变化对人体热觉的影响进行了研究。虽然受试者处于热中性状态，但如果头部周围的温度比踝部周围的温度高很多，感觉不舒适的人就越多。在高大空间采用蒸发冷却空调系统，小送风温差，大风量在一定程度上弥补了垂直温差的影响，而蒸发冷却系统和辐射空调系统的灵活组合，也可以很好地解决垂直温差的问题。 2.3 风速对热感觉的影响
空气运动是影响人体舒适的重要因素，良好的气流组织不仅可以满足人体对舒适环境的要求，而且可以节约能源，提高空调系统运行的经济性。一般情况下，对人体舒适的气流速度应小于0.3m/s，在夏季自然通风房间，由于气温较高，舒适气流速度也应较大。在广州，上海等城市对一般居室在夏季调查结果显示：室内风速在0.3～1m/s以内，多数人感到愉快；适当的高风速对人体热舒适并未造成太大影响，反而会让一部分人感觉更舒适，因此蒸发式冷却空调的大风量在一定得场所不会对人体热舒适产生较大影响。尤其在一些人员流动较大的场所，如地铁车站内，候车人员在短暂的候车期间，对于瞬时热舒适状态来说，适当的提高风速反而给人舒服的感觉。
1983年Rohles等人研究吊扇形成的紊流对人体舒适度的影响，发现在超过以前所认为的合理风速（0.8m/s）情况下，受试者仍感到愉快，认为气流的紊流是有益的。1983年Konz等人通过对固定风扇和摇摆风扇的效果比较，证明摇摆风扇优于固定风扇，而吹风角度对受试者的影响并不显著。1986年Jones等针对不同的着装水平，研究新陈代谢率增加时气流对舒适的影响。研究结果表明，风速和温度较高时与风速和温度较低时的舒适程度相似。1989年Scheatzle将Rohles对吊扇的研究扩展到不同相对湿度下风速的影响程度，发现在较高相对湿度下风速上限可以提高，在较低的相对湿度下风速上限应降低[5]。
2.4 各种影响因素对热感觉的相关性分析
影响人体热舒适的因素除了温度，湿度，风速外还有性别，年龄，地区等因素的影响。本文作者2006年在东莞理工学院实验室对一些人群做了热舒适研究，对影响人体热舒适的几个因素做了一定的相关性分析，表1是实验得出的各种影响因素对热感觉影响的相关系数，可以看出对热感觉影响最大的是空气温度、性别，其次是地区和年龄，相对湿度的影响是最小的。由于本实验是针对华南湿热地区进行的热舒适研究，有其一定局限性，但仍具有一定参考意义。
表1
3 蒸发冷却空调系统的设计要点
3.1 舒适性问题
人体热平衡是人体热舒适的必要条件，当人体达到热平衡状态时，对流换热量总散热量的25%～30%，辐射换热量占45%～50%，显热占25%～30%[6]，能达到这种适宜的环境是人体热舒适的充分条件。蒸发冷却空调系统的送风量一般较传统机械制冷空调系统的送风量大，室内空气流速相应也大，根据ASHRAE Systems Handbook（1980）舒适图介绍；蒸发冷却空调系统室内空气设计干球温度比传统空气温度舒适区高2～3℃
3.2 湿度问题
在餐厅、舞厅、会议厅等高密度人流场所等工程中，直接蒸发换热效率太高（E≥90%），会使室内湿度太大，造成人体的不舒适，这是人们对蒸发冷却空调常提出的一个质疑。为避免室内湿度过大，采用多级蒸发冷却，降低了送风的空气含湿量，增强了送风的除湿能力，可有效降低室内相对湿度。
3.3 送风量问题
系统送风量，其大小与建筑物性质、室外空气状态、舒适型空调，蒸发冷却空调机组处理空气的送风状态等因素相关，应根据热湿平衡公式进行准确计算。
由于蒸发冷却空调的送风温度由当地的干湿球温度差决定，从对西北地区适宜或适用蒸发冷却空调的计算来看，理论送风温度绝大多数在16～20℃之间，这样必然使得室内空氣流速较大，但同时弥补了送风温差较小带来舒适度不高的缺陷。
4 结论
在干燥气候环境中，蒸发冷却系统的大湿度对人体热舒适影响较小，在人员流动较大的公共区场所，蒸发冷却空调系统的大风量对于瞬时热舒适状态的人来说，影响较小。因此，根据不同的气候及不同的建筑用途，我们可以采用多样式的联合空调系统。如除湿与蒸发冷却联合空调系统、冷却与置换通风相结合的空调系统、蒸发冷却与辐射空调系统等。由于蒸发冷却系统可以与多种空调方式灵活组合这一特点，其应用范围必定越来越广，越来越受到人们的关注和欢迎。
参考文献：
[1] Hindoliya D A，Mullick S C.Effect of saturation efficiency of direct ecaporative cooler on indoor conditions thermal comfort I a small office room of a building[c]//Indoor Air 2005，2005：254-249
[2] Krishan K，Mullick S C.Space conditioning using evaporative cooling for summers in Delhi[J].Building and Environment，2001，36：15-25
[3] 林易谈，聂武雄，戴树百.蒸发冷却在新疆地区应用探讨[J]供热制冷，2000：25-26
[4] Ghiabaklou Z.Thermal comfort prediction for a new passive cooling system[J].Building and Environment，2003，38：883-891
[39][5]贾衡 人与建筑环境 [M]北京工业大学出版社 2001 30
[6] DASCEM Pty Ltd Energy Audit and Air Conditioning Investigation of Hallam Valley Primary School Library [R].Computer Lab for AIRAH，2006
作者简介：
丁秀娟，女，工程师，出生日期：1984年5月，硕士研究生，2007年毕业于西安建筑科技大学，暖通空调专业