皮膚溫度在不同條件下的熱舒適性

1、關(guān)于皮膚溫度在不同條件下的熱舒適度的研究L.J. Wang*, L. Yin, Y.D. Shao, J.W. Li, C. Liu武漢大學(xué)理科學(xué)院，武漢430073，中國(guó)內(nèi)容摘要 ：近些年有很多研究集中在熱舒適度領(lǐng)域。在對(duì)熱舒適度情況的研究中 問(wèn)卷調(diào)查和皮膚溫度是最常用的評(píng)估方法。一個(gè)在人工氣候室里進(jìn)行 的關(guān)于熱舒適性和不同公式下的平均皮膚溫度的實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果表明通 過(guò)在23C下四種獨(dú)立的方法計(jì)算出的平均皮膚溫度是 31.50.5C, 31.91.2C, 31.80.9C and 31.80.8C。 通過(guò)ISO 8-point計(jì)算出的皮膚溫度和通過(guò)ISO 14-point計(jì)算出的 結(jié)果非常接近

2、。大多數(shù)的被試者喜歡溫暖一點(diǎn)的環(huán)境當(dāng)他們的溫度安 全閥值為-2（冷）時(shí)，然而大多數(shù)被試者喜歡呆在適中的環(huán)境中當(dāng)他 們的溫度安全閥值高于-1（稍冷）時(shí)。關(guān)鍵詞熱舒適、皮膚溫度、空氣的溫度介紹在社會(huì)高速發(fā)展的今天越來(lái)越多的關(guān)注集中在了室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量上。有許多關(guān)于熱 舒適性和室內(nèi)空氣質(zhì)量的研究在中國(guó)進(jìn)行（夏，1999年。霽，2004年。朱，2004 年。楊，2006年。李，2007年。葉，2010年）。還有一些其他的因素影響熱舒適 性和室內(nèi)空氣質(zhì)量,包括空氣溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速（馬，2003年。葉2005年）。 大部分的熱舒適研究集中在住宅或辦公大樓。對(duì)熱舒適性的研究表明了熱舒適性 和室內(nèi)溫度的關(guān)系，

3、其結(jié)果可以用于如何控制室內(nèi)溫度。如果舒適溫度可以隨著 當(dāng)?shù)貧夂蚧蚴鞘彝鉁囟茸兓脑?，?shí)驗(yàn)結(jié)果也可以作為一種減少動(dòng)力負(fù)荷的方 法。在對(duì)熱舒適度情況的研究中問(wèn)卷調(diào)查和皮膚溫度是最常用的評(píng)估方法。皮膚 溫度是熱舒適研究的重要指標(biāo)（葉，2007年。李，2010年）。這是因?yàn)槠つw溫度 是一個(gè)生理參數(shù)，它可能是一個(gè)用來(lái)評(píng)價(jià)室內(nèi)熱舒適性現(xiàn)狀的主觀指標(biāo)。然而有 很多的公式可以用來(lái)計(jì)算平均皮膚溫度。在某大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了一個(gè)有關(guān)皮膚 溫度和熱舒適性的實(shí)驗(yàn)，共有56名大學(xué)生參加了此次熱舒適性的研究。這個(gè)實(shí)驗(yàn) 的目的是研究在不同室內(nèi)空氣溫度和被試者優(yōu)先考慮環(huán)境的情況下人體皮膚溫 度的變化。研究方法本實(shí)驗(yàn)在人工氣候室

4、里研究了熱舒適性和皮膚溫度。圖1顯示的是此氣候?qū)嶒?yàn)室。 一共有58名被試者參與了這次實(shí)驗(yàn)，其中45名為男性。他們的年齡從18歲到22 年，他們的高度為155 182厘米,他們的體重是45 75公斤。 室內(nèi)空氣的溫 度分別控制在22 C,23 C和24 C。局部皮膚溫度用銅-康銅熱電偶（類型 T,0.4毫米）測(cè)定。熱電偶通過(guò)一個(gè)多通道數(shù)據(jù)收集器（吉時(shí)利2700美國(guó)吉 時(shí)利儀器）與內(nèi)部反射連接，在測(cè)量過(guò)程中，記錄局部皮膚溫度并傳遞給計(jì)算機(jī)， 數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)采集器的時(shí)間間距為十秒鐘。在測(cè)量前，熱電偶都被標(biāo)準(zhǔn)的水銀溫 度計(jì)以0.1的精度進(jìn)行了校準(zhǔn)。熱感覺(jué)的數(shù)值范圍和調(diào)查問(wèn)卷都依據(jù)了參考文獻(xiàn) （葉，200

5、6年。葉，2009。葉，2009 b。葉，2010 b）。在目前的研究中，空氣 溫度和相對(duì)濕度是用干式和濕式溫度計(jì)（WQG-11,中國(guó)Ruimin實(shí)驗(yàn)儀器有限公司） 測(cè)量的，測(cè)量范圍為-35 C到+45 C，測(cè)量精度為0.2 平均輻射溫度用 直徑為150mm的黑色球形溫度計(jì)測(cè)量，其精度可達(dá)到土0.1 C。儀器的精度符合 ISO7726,測(cè)量裝置的高度為0.7m和1.1m （ISO 1998）。I ip i r圖1人工氣候室的示意圖結(jié)果和討論優(yōu)先考慮環(huán)境當(dāng)測(cè)量被測(cè)者的局部皮膚溫度時(shí)，他們的熱感覺(jué)投票（溫度安全閥值）被記 錄下來(lái)。溫度安全閥值和優(yōu)先環(huán)境之間的關(guān)系顯示在圖2中。大多數(shù)被測(cè)者在他 們的

6、溫度安全閥值高于-1（輕微的冷）時(shí)更愿意呆在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中。相比之下， 大多數(shù)被試者當(dāng)溫度安全閥值為-2（冷）時(shí)選擇了有點(diǎn)溫暖的環(huán)境作為他們更喜 歡的環(huán)境皮膚溫度皮膚溫度的計(jì)算方法為ISO 4-point, Hardy/Dubois 7-point, ISO 8-point 和 ISO 14-point (陸，2000).平均皮膚溫度顯示在圖3上。平均皮膚溫度通過(guò)四種方式進(jìn)行計(jì)算，分別在23 C，31.5 C, 31.9 C和31.8 C下進(jìn)行。 皮膚溫度均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差分別為0.5 C, 1.2 C, 0.9 C和0.8 C。從圖3 可以看出，價(jià)值和皮膚溫度均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差是不同的。和ISO 4-

7、point的在24 C下的標(biāo)準(zhǔn)誤差相比，那些在22 C和23 C下的標(biāo)準(zhǔn)誤差較大。ISO 8-point 從 22 C to 24 C范圍內(nèi)的差距非常小。t-向7&-TSV=1t-向7&-TSV=1圖2被測(cè)者在不同溫度安全閥值下的首選環(huán)境IS04-pon(tISOS-pnnt FSD 14-ptMit圖3 IS04-pon(tISOS-pnnt FSD 14-ptMit圖3 不同氣溫下的平均皮膚溫度(22 C,23 C和24 C)在如圖4和5中可以看到更多的細(xì)節(jié)。圖4和圖5清楚的描繪了從22 C到24 C通過(guò)四種方法計(jì)算的平均皮膚溫度 的不同。很明顯，通過(guò)ISO4-point計(jì)算出的皮膚溫度的

8、趨勢(shì)和其他方法計(jì)算出的不同。原因是運(yùn)用ISO4-point的計(jì)算方法只需要選擇4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)氣 溫的變化范圍是從23 C到24 C時(shí)，用Hardy/Dubois 7-point的方法計(jì)算皮 膚溫度和用ISO 8-point以及ISO 14-point計(jì)算出的結(jié)果相似。和其他的結(jié)果 比起來(lái)，通過(guò)ISO 8-point計(jì)算的皮膚溫度和用ISO 14-point計(jì)算的結(jié)果很相 近。而且通過(guò)他們計(jì)算出的皮膚溫度的變化趨勢(shì)是一致的。有很多的方法可以用 來(lái)計(jì)算平均皮膚溫度。用不同的方法計(jì)算出的平均皮膚溫暖是不同的，并且很難 決定哪種方法是最好的。一般來(lái)說(shuō)，測(cè)試點(diǎn)越多，測(cè)出的平均皮膚溫度就越接近 實(shí)際值

9、。然而，過(guò)多的測(cè)試點(diǎn)會(huì)引起一些問(wèn)題。例如，很難測(cè)量如此多的測(cè)試點(diǎn)， 尤其是在冬天。綜上所述，當(dāng)測(cè)試點(diǎn)的數(shù)目太少的時(shí)候所計(jì)算出的平均皮膚溫度 不是真值。因此，需要更多有效的計(jì)算平均皮膚溫度的方法。324-I320C 316324-I320C 316312-324-I320-FlaEWDuixjM F-pxnili1I12223K-1II-222324-1II-2223242 S 云U圖4通過(guò)ISO 4-point和Hardy/Dubois 7-point計(jì)算的皮膚溫度32.4-1320-O 31.631.2334-.XL0-O . 31.6H 31.2-圖5通過(guò)ISO 8-point和ISO 1

10、4-point計(jì)算的皮膚溫度 結(jié)論和影響在人工實(shí)驗(yàn)室對(duì)熱舒適性和皮膚溫度進(jìn)行的研究，其結(jié)果表明大多數(shù)被測(cè)者在他 們的溫度安全閥值為-2 （冷）時(shí)更喜歡稍微溫暖的環(huán)境。當(dāng)他們的溫度安全閥值 高于-1（稍冷）時(shí)，大多數(shù)被測(cè)者喜歡適中的環(huán)境。通過(guò)不同的方法計(jì)算出的平 均皮膚溫度存在一定的差異。在這份研究中，通過(guò)ISO 4-point計(jì)算出的平均 皮膚溫度的變化趨勢(shì)和其他方法計(jì)算出的有所不同。與其他的相比，通過(guò)ISO 8-point計(jì)算出的皮膚溫度和通過(guò)ISO 14-point計(jì)算出的結(jié)果很相似。鳴謝感謝葉曉江博士和周曉佳教授對(duì)于我們研究的指導(dǎo)性幫助。本研究獲得了湖北省 建筑部門（項(xiàng)目編號(hào):K2007

11、07），湖北省住建和城市發(fā)展部門（項(xiàng)目編號(hào):K201031） 的支持。本研究同樣是湖北省教育部的重?fù)?dān)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：D20111505）。參考文獻(xiàn)ISO. 1998. BS EN ISO 7726:1998, Ergonomics of the thermalenvironment-instruments for measuring physical quantities, Geneva:International Organization for Standardization.Ji X, Wang B, Liu S and Dai Z. 2004. Study on thermal com

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