平均輻射溫度對(duì)室內(nèi)環(huán)境評(píng)估的影響

1、譯文 平均輻射溫度的測(cè)量及其對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境評(píng)估的影響摘要：平均輻射溫度是人們暴露在一個(gè)特有的熱環(huán)境中（室內(nèi)和室外）跟熱舒適相關(guān)的六個(gè)主要變量之一。平均輻射溫度不能直接測(cè)量，它一般是通過(guò)不同的方法和儀器來(lái)測(cè)量，這些儀器的基本信息和精度要求在iso標(biāo)準(zhǔn)7726中都有記錄。本文介紹了幾種典型測(cè)量方法并結(jié)合市場(chǎng)上常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)儀器計(jì)量性能的對(duì)比分析得出了關(guān)鍵性的評(píng)論。為了達(dá)到這一目的本文設(shè)計(jì)了一個(gè)典型的房間實(shí)驗(yàn)，再現(xiàn)夏季和冬季工作環(huán)境會(huì)遇到的典型微氣候條件。最后討論了測(cè)量方法和所用儀器對(duì)熱舒適（全面和局部）和熱應(yīng)力評(píng)估的影響。得到的結(jié)果顯示使用符合iso標(biāo)準(zhǔn)7726要求的不同儀器導(dǎo)致平均輻射溫度值是彼此相互兼

2、容的，但是熱環(huán)境評(píng)估的結(jié)果是存在歧義的。得到的結(jié)果都集中在對(duì)開(kāi)始一個(gè)關(guān)于測(cè)量協(xié)議和儀器的深度討論的需求，這將可能導(dǎo)致iso標(biāo)準(zhǔn)7726所要求的精度標(biāo)準(zhǔn)有所降低。關(guān)鍵字：平均輻射溫度 熱舒適 熱應(yīng)力 預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)（pmv） 預(yù)測(cè)熱應(yīng)力模型（phs）1.引言根據(jù)合理的研究方法，熱環(huán)境的評(píng)估需要了解六個(gè)參數(shù)：兩個(gè)主觀參數(shù)（服裝熱阻與新陳代謝速率）和四個(gè)物理參數(shù)（空氣溫度、平均輻射溫度、氣流速度和空氣濕度）。這些參數(shù)要通過(guò)測(cè)量或者估算來(lái)計(jì)算，根據(jù)具體情況，舒適條件或者應(yīng)力指數(shù)來(lái)進(jìn)行熱環(huán)境評(píng)估。對(duì)于溫和環(huán)境而言，主要目標(biāo)是保持居住者的舒適條件，平均熱輻射溫度tr（定義為一個(gè)假想等溫圍合面的表面溫度，它與

3、人體之間的輻射熱交換量等于人體周圍實(shí)際的非等溫圍合面與人體之間的輻射熱交換量）是一個(gè)非常重要的因素，尤其是在表面受到強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射的建筑里。實(shí)際上，一個(gè)暖和的表面比周圍空氣溫度更能使人們感到暖和，同樣冰冷的墻面或者窗戶會(huì)給人帶來(lái)冷感，即使周圍空氣溫度是在一個(gè)舒適的水平。在一個(gè)溫和的環(huán)境中，忽略掉對(duì)建筑能耗和產(chǎn)生的不重要的影響因素，這一現(xiàn)象也可能會(huì)導(dǎo)致人體周圍的輻射熱流的不對(duì)稱從而引起局部熱不適。在特殊的工作條件下（例如工廠，施工區(qū)），除了在戶外工作，還存在高太陽(yáng)能負(fù)荷、高和低的輻射負(fù)荷來(lái)源，必須小心處理，其他一些工作區(qū)域例如烘焙、汽車制造業(yè)、玻璃工長(zhǎng)、鑄造業(yè)、礦山、速凍等也應(yīng)避免冷熱失調(diào)。2.

4、平均輻射溫度的測(cè)量及測(cè)量?jī)x器的特性以iso標(biāo)準(zhǔn)7726來(lái)評(píng)估室內(nèi)條件下平均輻射溫度的方法論是不簡(jiǎn)單的，而且由于太陽(yáng)輻射的影響它們與室外常用的方法稍有不同。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)考慮了三種測(cè)量方法（基于黑球溫度，雙球體輻射計(jì)和恒定空氣溫度傳感器）和兩種計(jì)算思路（基于人與周圍表面的角度因素和平面輻射溫度）。此外，它表明如何通過(guò)斯蒂芬-波爾茲曼方程定義的絕對(duì)輻射熱和環(huán)境表面與人之間的有效輻射熱折算平均熱輻射溫度值tr（假設(shè)皮膚表面溫度和服裝輻射系數(shù)分別為=32，=0.95）。iso標(biāo)準(zhǔn)7726表明用于測(cè)量平均輻射溫度的儀器的不同特征，根據(jù)不同的熱環(huán)境（溫和或者極冷/熱）的種類將其分為c類（舒適）和s類（應(yīng)力）。表

5、1中記錄了測(cè)量溫和環(huán)境和嚴(yán)峻環(huán)境的平均輻射溫度的儀器的主要特征。表1 根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)7726在溫和環(huán)境（c類）和應(yīng)力環(huán)境（s類）中平均輻射溫度測(cè)量和計(jì)算使用的儀器主要特征 測(cè)量范圍 精度 c類直接測(cè)量t 10-40 要求精度：2 最佳精度：0.2 市場(chǎng)上的儀器很難保證 如果不能保證要注明實(shí)際的精度值間接測(cè)量 t 0-50 要求精度：0.5 最佳精度：0.2 這些值應(yīng)該滿足|t-t|<10 t 0-50 要求精度：1 最佳精度：0.5s類（應(yīng)力）直接測(cè)量 t -40-150 要求精度：-40-0：（5+0.02|t|） >0-50：5 >50-150：50.08(t-50) 最

6、佳精度：-40-0：（0.5+0.01|t|） >0-50：5 >50-150：0.50.04(t-50)間接測(cè)量 t 0-200 要求精度：-60-0：（10.1|t|） 0-50：1 50-200：10.1(t-50) 最佳精度：要求精度的1/2 這些值至少應(yīng)保證誤差|t-t|<20 t -40-+120 要求精度：<-10：10.05（-t-10） -10-50：1 >50：10.05（t-50） 最佳精度：要求值的1/2 注意：所有儀器的響應(yīng)時(shí)間（90%）必須是最短的，應(yīng)該指定為儀器的特征。2.1市場(chǎng)上可用的儀器測(cè)量平均輻射溫度的一些儀器在市場(chǎng)上是可以得到

7、的。最流行的毫無(wú)疑問(wèn)是黑球溫度計(jì)，因?yàn)樗某杀镜?、可塑性高。但是它受高響?yīng)時(shí)間的影響（因此它不可能進(jìn)行持續(xù)測(cè)量），由于它是球形，過(guò)高的估計(jì)了它與水平表面（天花板和地面）的輻射能力。此外它不允許評(píng)估輻射溫度不對(duì)稱的情況，輻射溫度不對(duì)稱是在溫和環(huán)境中引起局部熱不適的四個(gè)原因之一。接觸式溫度計(jì)與輻射溫度計(jì)都有廣泛的應(yīng)用。接觸式溫度計(jì)價(jià)格便宜，但是使用時(shí)需要更加小心和注意，由于接觸電阻的存在接觸式溫度計(jì)測(cè)量的數(shù)值可能是不可靠的。輻射溫度計(jì)需要測(cè)量物體表面的輻射系數(shù)值。不像黑球溫度計(jì)，這兩種儀器都可以測(cè)量輻射溫度不對(duì)稱的情況。最后，凈輻射計(jì)可以直接測(cè)量平均輻射溫度，但是價(jià)格十分昂貴，需要多個(gè)傳感器或者從

8、三個(gè)方向測(cè)量計(jì)算平面輻射溫度值。在表2中總結(jié)了平均輻射溫度的不同測(cè)量方法。表2 平均輻射溫度的不同測(cè)量方法 測(cè)量方法及方程式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)黑球溫度計(jì)測(cè)量 這種方法經(jīng)常被使用，主要由于： 對(duì)流和輻射熱的交換系數(shù)一般是接近的 設(shè)備緊湊、容易計(jì)算、物體形狀不是球形導(dǎo)致與環(huán)境水平面相關(guān)的輻射熱流的計(jì)算值會(huì)偏高 可以直接計(jì)算人體的輻射熱負(fù)荷黑球的輻射系數(shù)值與服裝的輻射系數(shù)值不一樣（尤其是如果直接接受太陽(yáng)輻射）成本低測(cè)量的不連續(xù)性（不適合不均勻的環(huán)境）通徑標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)（大概20-30分鐘）雙球輻射計(jì)（球形或者橢圓形雙球輻射計(jì)（球形或者橢圓形）補(bǔ)償對(duì)流熱負(fù)荷測(cè)量的不穩(wěn)定性 由于： 可以直接計(jì)算人體的輻射熱負(fù)

9、荷物體表面形狀不是球形球體的空間位置不同 黑色涂料發(fā)射率 反射球面的發(fā)射系數(shù)（隨著時(shí)間而增大） 球形恒溫器環(huán)路的復(fù)雜性測(cè)量的不連續(xù)性 普遍性低 響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)恒定空氣溫度傳感器（球形或者橢圓形）補(bǔ)償對(duì)流熱負(fù)荷測(cè)量的不確定性由于： 可以直接計(jì)算人體的輻射熱負(fù)荷物體表面形狀不是球形 傳感器發(fā)射率 球形恒溫器環(huán)路的復(fù)雜性 尤其是 測(cè)量的不連續(xù)性 普遍性低根據(jù)有效輻射流測(cè)量精度最高與輻射系數(shù)無(wú)關(guān) 由于輻射流的測(cè)量必須從三個(gè)方向進(jìn)行因而具有復(fù)雜性 由于可以研究瞬變現(xiàn)象具有廣泛性普遍性低 測(cè)量的不連續(xù)性根據(jù)周圍表面的溫度和角系數(shù)來(lái)計(jì)算的方法精度高 因?yàn)橛?jì)算復(fù)雜 由于 接觸式溫度測(cè)量 接觸式測(cè)量很難進(jìn)行 單一表

10、面的計(jì)算關(guān)系有利于 計(jì)算需要知道環(huán)境所有表面的溫度 廣泛性 因?yàn)?需要設(shè)備 研究瞬態(tài)現(xiàn)象 透明表面存在太陽(yáng)能負(fù)荷需要輻射計(jì) 評(píng)估環(huán)境的輻射場(chǎng) 非標(biāo)準(zhǔn)幾何圖形的角因素使計(jì)算很困難 評(píng)估不對(duì)稱情況基于角系數(shù)和遠(yuǎn)程溫度計(jì)來(lái)計(jì)算精度高：計(jì)算的復(fù)雜性 ： 能夠進(jìn)行表面溫度的多個(gè)測(cè)量 計(jì)算表面的輻射系數(shù) 單一表面的計(jì)算關(guān)系有利于 不透明表面的溫度測(cè)量需要設(shè)備、廣泛性： 透明表面存在太陽(yáng)能負(fù)荷需要輻射計(jì) 不 研究瞬變現(xiàn)象 均勻幾何圖形的角因素使計(jì)算很困難 評(píng)估環(huán)境的輻射場(chǎng) 評(píng)估不對(duì)稱情況根據(jù)平面輻射溫度測(cè)量和根據(jù)凈輻射計(jì)測(cè)量的方程式補(bǔ)償對(duì)流熱負(fù)荷相關(guān)性不確定 廣泛性由于能測(cè)量不對(duì)稱的情況圓盤(pán)的空間位置不同

11、黑涂料的輻射系數(shù)超過(guò)一定時(shí)間反射圓盤(pán)的輻射系數(shù)會(huì)增加恒溫器環(huán)路的復(fù)雜性測(cè)量不連續(xù)性普遍性低響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)基于恒定空氣溫度測(cè)量站著補(bǔ)償對(duì)流熱負(fù)荷相關(guān)性不確定 廣泛性由于能測(cè)量不對(duì)稱的情況黑涂料的輻射系數(shù)坐著恒溫器環(huán)路的復(fù)雜性 測(cè)量不連續(xù)性和 響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)基于由一個(gè)吸收?qǐng)A盤(pán)和一個(gè)反射圓盤(pán)組成的加熱傳感器計(jì)算補(bǔ)償對(duì)流熱負(fù)荷不確定性由于：站著廣泛性由于能測(cè)量不對(duì)稱的情況 黑涂料的輻射系數(shù) 恒溫器環(huán)路的復(fù)雜性坐著 測(cè)量不連續(xù)性 普遍性低和 響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)由于成本高、測(cè)量需要時(shí)間及其復(fù)雜性，平均輻射溫度測(cè)量?jī)x器的選擇不能符合iso標(biāo)準(zhǔn)7726的要求是不重要的。事實(shí)上：（a）表2中簡(jiǎn)要總結(jié)的方法使用時(shí)需要注意并且需要

12、熟練的使用者；（b）要根據(jù)熱環(huán)境的種類正確的選擇測(cè)量?jī)x器（例如，不像極冷和極熱的環(huán)境，在溫和的環(huán)境中局部熱不適的評(píng)估需要測(cè)量平面輻射溫度）或者是根據(jù)環(huán)境熱流持續(xù)測(cè)量的需要來(lái)選擇。除了這些還有一個(gè)至關(guān)重要的因素使環(huán)境平均輻射溫度的測(cè)量變成一個(gè)很微妙的問(wèn)題。最重要的是平均輻射溫度只能通過(guò)間接測(cè)量，因此精度的要求不能參考單一的儀器（就像iso標(biāo)準(zhǔn)7726）而是根據(jù)采用的測(cè)量方法來(lái)選取精度值。因此測(cè)量的不同值跟使用的儀器和測(cè)量方法有關(guān)。3. 本文寫(xiě)作目的關(guān)于溫和熱環(huán)境一些研究人員強(qiáng)調(diào)他們根據(jù)pmv值進(jìn)行分類規(guī)范性很強(qiáng)但是基本沒(méi)有實(shí)用性。尤其是根據(jù)de dear小組基于成千上萬(wàn)的問(wèn)卷調(diào)查的發(fā)現(xiàn)看來(lái)，自然

13、條件空間的a等級(jí)熱環(huán)境品質(zhì)不授予相對(duì)滿意度有利于個(gè)體或現(xiàn)實(shí)建筑的居住。此外，對(duì)受pmv指標(biāo)影響的六個(gè)變量的靈敏度分析的數(shù)值結(jié)果顯示，盡管在iso標(biāo)準(zhǔn)7726要求的精度范圍內(nèi)測(cè)量平均輻射溫度，pmv值也會(huì)對(duì)環(huán)境的分類有很大的影響。相反，與氣流速度和空氣溫度有關(guān)的pmv值的靈敏度比較低（或者是在a類和b類條件的濕度環(huán)境下是可以忽略的）。我們團(tuán)隊(duì)的另一個(gè)調(diào)查研究的不確定性分析也進(jìn)一步證實(shí)了這些結(jié)果。尤其是，已經(jīng)證明知道某一類的清楚屬性是很困難的或者說(shuō)是不可能的，除非使用的儀器精確度特別高（例如，儀器有最好的不確定性），并且在均勻穩(wěn)定的環(huán)境中。此外，使用符合iso標(biāo)準(zhǔn)7726的不同儀器會(huì)得到值是彼此兼

14、容的，但是分類的屬性卻是有歧義的。在熱環(huán)境（s類）中也強(qiáng)調(diào)了這一情況。實(shí)際上phs指標(biāo)受平均輻射溫度值影響很大，它的靈敏度被進(jìn)一步放大因?yàn)樵趕類環(huán)境中儀器的精度要求比c類環(huán)境低，如表1中所示。最后，在文學(xué)領(lǐng)域唯一致力于平均輻射溫度的研究要么涉及室內(nèi)外應(yīng)用測(cè)量方法的屬性，要么研究熱感覺(jué)的物理量的效果，然而任何一種系統(tǒng)研究都能發(fā)現(xiàn)測(cè)量方法和/或儀器在熱舒適（應(yīng)力）評(píng)估中的影響。為了以一種明確的方式來(lái)分析不同儀器測(cè)量之間的區(qū)別和平均輻射溫度測(cè)量在室內(nèi)熱環(huán)境評(píng)估中扮演的角色，本文展示了為了再現(xiàn)溫和環(huán)境典型微氣候條件在測(cè)試房間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（在冬天和夏天），已經(jīng)根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)7726的常見(jiàn)方法和儀器測(cè)量出溫

15、和環(huán)境的平均輻射溫度。得到的結(jié)果最終用于模仿平均輻射溫度的測(cè)量方法和精確度怎樣影響熱應(yīng)力的評(píng)估。4.實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法4.1房間測(cè)試為了平均輻射溫度的不同測(cè)量方法之間能夠進(jìn)行比較必須建立一個(gè)特殊的實(shí)驗(yàn)環(huán)境（圖1）。西面墻均為玻璃幕墻，北面墻與一個(gè)跟實(shí)驗(yàn)環(huán)境特征相似房間相鄰，東面墻和南面墻分別與走廊和樓梯井相鄰，都受相同的暖通空調(diào)系統(tǒng)控制。為了得到測(cè)試環(huán)境平均輻射溫度的季節(jié)性小氣候明顯不同的數(shù)據(jù)，必須建立模擬冬季和夏季透過(guò)窗戶的室外輻射的特殊系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)比實(shí)際窗戶面積略小的裝有溫度調(diào)節(jié)裝置的圓盤(pán)制造的虛擬墻組成，放置在測(cè)試房間內(nèi)，用這種方式傳感器板面和傳感器窗口系統(tǒng)的角系數(shù)一樣。 圖1 實(shí)驗(yàn)

16、房間和實(shí)驗(yàn)裝置根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)7726用于小平面單元的公式用接觸式溫度計(jì)和紅外測(cè)溫儀/熱相機(jī)（見(jiàn)表2）的測(cè)量方法進(jìn)行了角系數(shù)的計(jì)算。為了回顧典型的平均輻射溫度的測(cè)量方法并驗(yàn)證其兼容性，根據(jù)市場(chǎng)上常用的做法選擇了不同精度的不同儀器。所有的儀器都符合iso標(biāo)準(zhǔn)7726的限制。在這次調(diào)查研究中平均輻射溫度測(cè)量所使用的方法和儀器（儀器的規(guī)格已經(jīng)在表3中列出）如下。（i）基于角系數(shù)的計(jì)算和接觸表面溫度的測(cè)量的間接測(cè)量方法。在這種情況下，用幾個(gè)k型熱電偶和冷接點(diǎn)補(bǔ)償數(shù)據(jù)記錄器相連的方法來(lái)測(cè)量，并用一種特殊的方法校核。（ii）基于角系數(shù)計(jì)算和表面溫度測(cè)量的間接測(cè)量方法，用遠(yuǎn)程紅外測(cè)溫儀和熱相機(jī)測(cè)量表面溫度。（

17、iii）用兩個(gè)符合c類（舒適）環(huán)境應(yīng)用的iso標(biāo)準(zhǔn)7726要求的商用黑球（分別標(biāo)記為球1和球2）直接測(cè)量方法。（iv）測(cè)量平面輻射溫度的間接測(cè)量方法用兩個(gè)都符合iso標(biāo)準(zhǔn)7726的不同輻射計(jì)（分別標(biāo)記為1和2）進(jìn)行了這些測(cè)量。尤其是前者允許對(duì)對(duì)流影響（由于聚乙烯材料中氣囊的存在）進(jìn)行局部修正，而第二種允許全面修正由于金屬板的存在。表3 平均輻射溫度測(cè)量?jī)x器的制造規(guī)格測(cè)量方法傳感器測(cè)量范圍響應(yīng)時(shí)間精度間接測(cè)量角系數(shù)和表面接觸溫度k型熱電偶和冷接點(diǎn)補(bǔ)償數(shù)據(jù)記錄器相連-40-3751min 角系數(shù)和遠(yuǎn)距離表面溫度熱相機(jī) -40-5000.1s 紅外輻射儀0-1001s 平面輻射溫度凈輻射計(jì)1（用聚乙

18、烯氣囊）5min（濕度90%） 凈輻射計(jì)2（用金屬板）1min（濕度90%）直接測(cè)量球形溫度計(jì)球15-1007min（濕度90%）球25-1007min（濕度90%）根據(jù)黑球溫度測(cè)量的直接方法已經(jīng)用于作為參考，因?yàn)樗玫淖疃嘁彩亲畋阋说膬x器（從技術(shù)觀點(diǎn)來(lái)看）而且容易描述（從理論觀點(diǎn)來(lái)看）。用雙球輻射計(jì)和恒定溫度傳感器來(lái)測(cè)量的方法還沒(méi)有被考慮在內(nèi)，因?yàn)榍罢吆茈y在市場(chǎng)上得到，而后者雖然是比較好用的設(shè)備但是它值適合在實(shí)驗(yàn)規(guī)模下使用。最后，空氣溫度、相對(duì)濕度和空氣流速分別用干濕球溫度計(jì)、干濕球濕度計(jì)和熱線風(fēng)速儀來(lái)測(cè)量，這些儀器均符合iso標(biāo)準(zhǔn)7726的要求。這些設(shè)備展現(xiàn)出了被技術(shù)熟練的操作人員使用的儀

19、器的典型計(jì)量特征；尤其是：l 空氣溫度傳感器的精度和分辨率值分是0.2和0.01；l 干濕球濕度計(jì)的精度和分辨率值分別是2%rh和0.01%rh；l 熱線風(fēng)速儀的精度和分辨率值分別是0.05ms和0.01ms。為了不受其他儀表或者操作人員的影響，要注意以下預(yù)防措施：（i）要自動(dòng)更新溫度接觸探頭和輻射計(jì)（ii）平面輻射溫度探頭放置時(shí)要避免干擾（或者是被其他探頭干擾）（iii）一些測(cè)量通過(guò)漸漸地放置探頭在相同的條件下重復(fù)多次（例如雙球?qū)嶒?yàn)）（iv）利用熱相機(jī)進(jìn)行測(cè)量是通過(guò)每次測(cè)量后剔除移動(dòng)電臺(tái)來(lái)進(jìn)行每個(gè)儀器都表現(xiàn)出不同的響應(yīng)時(shí)間（如表3中所示），每次實(shí)驗(yàn)在穩(wěn)定條件下至少持續(xù)60分鐘。4.2溫和熱環(huán)

20、境評(píng)估以一貫的室內(nèi)環(huán)境普遍接受的常見(jiàn)程序配備暖通空調(diào)系統(tǒng)和公認(rèn)的pmv指標(biāo)進(jìn)行全球室內(nèi)熱舒適條件的評(píng)估。尤其是用tee軟件包進(jìn)行pmv指標(biāo)的計(jì)算，這是用于評(píng)估熱環(huán)境的一個(gè)特殊的軟件，它符合熱環(huán)境人類工程學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。固有的服裝熱阻值按iso標(biāo)準(zhǔn)7730提出的夏季0.5clo和冬季1.0clo來(lái)考慮。根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)7730優(yōu)先計(jì)算pmv值，根據(jù)與氣流速度和代謝率相關(guān)的人體活動(dòng)來(lái)修正固定服裝熱阻值。最后，用于熱舒適條件評(píng)估的代謝率參考值等于1.4met（特別是輕活動(dòng)）（表4）。表4 人體舒適熱環(huán)境的分類在iso標(biāo)準(zhǔn)7730和en15251標(biāo)準(zhǔn)中的劃分 iso標(biāo)準(zhǔn)7730 a類 b類 c類 條件

21、 pd（%） 條件 pd（%） 條件 pd（%） pmv -0.2-0.2 6 -05.-0.5 10 -0.7-0.7 15 <2 3 <3 5 <4 10 <10 5 <10 5 <13 10 <5 5 <5 5 <7 10 dr<10 10 dr<10 10 dr<15 15 19-29 10 19-29 10 17-31 15 en15251 i類 ii類 iii類 iv類 條件 pd（%） 條件 pd（%） 條件 pd（%） 條件 pd（%） pmv -0.2-0.2 6 -05.-0.5 10 -0.7-0.7

22、 <15 <-0.7或>0.7 >15 4.3炎熱環(huán)境評(píng)估為了證明平均輻射溫度使用不同的方法和探針對(duì)熱環(huán)境評(píng)估影響的不確定性，調(diào)查報(bào)告已經(jīng)拓展到利用phs模型來(lái)進(jìn)行熱應(yīng)力分析。尤其是為了誘導(dǎo)出現(xiàn)熱應(yīng)力實(shí)驗(yàn)房間已經(jīng)被設(shè)計(jì)為再現(xiàn)溫和環(huán)境的典型微氣候條件，通過(guò)phs模型預(yù)測(cè)的影響生理熱效應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)進(jìn)行了分析。特別是在以下兩種情況下進(jìn)行了模擬：（1） 在測(cè)試房間中只改變代謝速率來(lái)引起熱應(yīng)力。分別以三種不同水平的代謝速率來(lái)分析：1.7met（低），2.8met（中），4.0met（高）根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)8996。（2） 通過(guò)改變空氣溫度和相對(duì)濕度值來(lái)保持相同的平均輻射溫度和氣

23、流速度的測(cè)量值。在最新的模擬中空氣溫度提升5到10，與測(cè)量值相關(guān)，相對(duì)濕度值和標(biāo)準(zhǔn)（rh=50%）一致，干燥（rh=30%）和潮濕（rh=70%）條件。在這種情況下考慮低/中代謝速率水平（2.3met）和服裝熱阻值尤其是工作服裝（1.0clo）（根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)9920一般的工作服裝熱阻值超過(guò)0.6-0.8clo）。5.結(jié)論與討論5.1測(cè)量的實(shí)施本文中討論的不同測(cè)量方法的調(diào)查報(bào)告從實(shí)施觀點(diǎn)和計(jì)量性能方面強(qiáng)調(diào)了每種儀器的主要特性。關(guān)于實(shí)施簡(jiǎn)要總結(jié)如下：l 盡管黑球溫度計(jì)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，但是便宜可靠，使用方便；l 角系數(shù)方法和接觸式溫度計(jì)，與接觸電阻相關(guān)的探頭安裝有困難，測(cè)量不方便，需要計(jì)算角系數(shù)。相反

24、，通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，能夠測(cè)量突變的平均輻射溫度比起大型玻璃表面直接暴露在太陽(yáng)輻射的環(huán)境中；l 角系數(shù)方法輔助遠(yuǎn)程溫度計(jì)的特性與以上提及的相似，即使需要評(píng)估表面反射率?？傊奶卣魇琼憫?yīng)時(shí)間短，安裝方便（不需要表面接觸探頭）。平面輻射方法關(guān)于探頭周圍的對(duì)流現(xiàn)象靈敏度很高（尤其是用非補(bǔ)償探頭時(shí)）。這是簡(jiǎn)單評(píng)估溫和環(huán)境中對(duì)稱輻射的唯一方法。表5 使用不同研究方法測(cè)量平均輻射溫度之間的比較。最后一列給出了與參考值的區(qū)別方法參量?jī)x器測(cè)量平均值最大標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差與參考值的差別金屬板溫度10黑球溫度測(cè)量法球1（參考）17.50.030.03-球217.90.030.03+0.4視圖法熱電偶17.50.

25、210.030熱相機(jī)17.30.050.05-0.2紅外線溫度計(jì)18.30.100.10+0.8凈輻射計(jì)121.80.260.16+4.3凈輻射計(jì)218.0-+0.5干濕球溫度計(jì)19.90.08-局部湍流強(qiáng)度43%-風(fēng)速儀0.1m/s0.05m/s-rh干濕球濕度計(jì)57%2.10%-金屬板溫度40黑球溫度測(cè)量法球1（參考）21.30.050.05-球221.80.050.05+0.5視圖法熱電偶22.20.800.60+1.1熱相機(jī)22.70.20.05+1.4紅外線溫度計(jì)22.70.20.10+1.4凈輻射計(jì)126.80.270.18+1.3凈輻射計(jì)222.0-+4.3干濕球溫度計(jì)21.7-

26、+0.7局部湍流強(qiáng)度40%0.05-風(fēng)速儀0.1m/s0.05m/s-rh干濕球濕度計(jì)53%2.00%-5.2測(cè)量結(jié)果表5中記錄了根據(jù)以上方法測(cè)量圖1所示的實(shí)驗(yàn)房間中平均輻射溫度的結(jié)果。根據(jù)測(cè)量結(jié)果我們可以得出：l 通過(guò)調(diào)查研究方法和儀器測(cè)量的t不同值是隨著平均輻射溫度的增大而增大。在這些情況下誤差值在iso標(biāo)準(zhǔn)7726要求的精度范圍內(nèi)（除了凈輻射計(jì)1的偏差超過(guò)了要求的精度值1）。l 計(jì)算角系數(shù)的方法和接觸（遠(yuǎn)程）表面溫度測(cè)量方法看上去都彼此一致（尤其是在t值較高時(shí)），與黑球溫度計(jì)方法也一致（尤其是在值較低時(shí)t）。l 由于利用熱相機(jī)測(cè)量的方法有較好的空間分辨率而且能夠適應(yīng)測(cè)量表面的反射率，在平

27、均輻射溫度較低時(shí)參考值之間的誤差比紅外線溫度計(jì)的測(cè)量值要低。l 用凈輻射計(jì)只能部分補(bǔ)償對(duì)流的影響而導(dǎo)致一個(gè)不規(guī)則的系統(tǒng)差異（超過(guò)4）無(wú)論是高于還是低于t值。這種情況應(yīng)該避免使用這樣的裝置無(wú)論是在溫和環(huán)境下還是在嚴(yán)峻的環(huán)境下。表6 根據(jù)表5中記錄的在夏季（冬季）條件下的物理量來(lái)計(jì)算pmv值 m=1.4met，i=0.5clo（1.0clo）裝置t()pmv(-)分類（iso標(biāo)準(zhǔn)77730）分類（en15251）金屬板溫度為10球1（參考）18.7-0.43bii球2 18.9-0.40bii熱電偶18.7-0.43bii熱相機(jī)18.6-0.45bii紅外線溫度計(jì)19.1-0.37ai凈輻射計(jì)12

28、0.9-0.11ai凈輻射計(jì)219-0.40bi金屬板溫度為40球1（參考）21.5-1.05-ii球2 21.8-0.99-ii熱電偶22-0.94-ii熱相機(jī)22.2-0.89-ii紅外線溫度計(jì)22.2-0.89-ii凈輻射計(jì)124.3-0.40bi凈輻射計(jì)221.9-0.97-ii表7在夏季和冬季評(píng)估平均輻射溫度iso標(biāo)準(zhǔn)要求和期望的pmv平均值m=1.4met，icl=0.50clo（1.0clo）夏季（冬季），ta=tr，va=0.1m/spmvpmv偏差值要求精度值期望精度值夏季冬季夏季冬季-0.60-0.23-0.24-0.15-0.15-0.02-0.03-0.03-0.03-

29、0.35-0.23-0.24-0.15-0.15-0.02-0.03-0.03-0.030-0.23-0.24-0.15-0.16-0.02-0.02-0.03-0.03+0.35-0.23-0.25-0.15-0.16-0.02-0.03-0.03-0.03+0.60-0.25-0.25-0.15-0.16-0.02-0.02-0.03-0.03表8 根據(jù)不同的研究方法和儀器測(cè)量的平均輻射不對(duì)稱值方法 傳感器 平均輻射不對(duì)稱值金屬板溫度10 視圖法 熱電偶 1.9 熱相機(jī) 2.1 紅外線溫度計(jì) 1.8 凈輻射計(jì)1 1.2 凈輻射計(jì)2 1.9金屬板溫度40 視圖法 熱電偶 6.1 熱相機(jī) 6.

30、5 紅外線溫度計(jì) 5.3 凈輻射計(jì)1 2.7 凈輻射計(jì)2 6.0 5.3這些測(cè)量方法評(píng)估溫和熱環(huán)境的效果考慮到平均輻射溫度測(cè)量方法對(duì)人體舒適性評(píng)估效果，表6中給出了夏季和冬季條件下的pmv值。根據(jù)與不同平均輻射溫度對(duì)應(yīng)的pmv值，令人吃驚的是t值的很小差異就會(huì)導(dǎo)致指標(biāo)的很大變化。尤其是在冬季條件下（金屬板溫度10），pmv值3位小數(shù)點(diǎn)的變化導(dǎo)致一個(gè)不可靠的環(huán)境分類（根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)7730是從b到a ,如果是根據(jù)en標(biāo)準(zhǔn)15251記錄的室內(nèi)溫度變化進(jìn)行的環(huán)境分類是從ii到i）。甚至在夏季條件下得到了更驚奇的結(jié)果。實(shí)際上，由于與t（根據(jù)斯蒂芬波爾茲曼定律呈4次方關(guān)系）相關(guān)的輻射熱流的高靈敏度，pm

31、v指標(biāo)的變化超過(guò)6位小數(shù)點(diǎn)。結(jié)果分類的屬性更加復(fù)雜由于在夏季條件下低空氣溫度值計(jì)入實(shí)驗(yàn)房間（21.7）促使pmv值向稍微冷的條件轉(zhuǎn)換（除了使用凈輻射計(jì)1測(cè)量平均輻射溫度的情況）。由于上述的使用不同的儀器/方法測(cè)量平均輻射溫度pmv值變化的靈敏度，用市場(chǎng)上的儀器進(jìn)行熱環(huán)境的可靠評(píng)估基本上是不可能的。實(shí)際上，根據(jù)我們團(tuán)隊(duì)最近得到的相似條件下的數(shù)值結(jié)果，pmv值的平均誤差分別為0.16或0.25，這是根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)7726要求的精度計(jì)算的（見(jiàn)表7）。這些進(jìn)一步證實(shí)了平均輻射溫度測(cè)量在溫和熱環(huán)境評(píng)估中的主導(dǎo)作用。不同方法/儀器評(píng)估人體熱感覺(jué)的歧義也被表8中記錄的平均輻射不對(duì)稱值證實(shí)了。得到的結(jié)果很清晰

32、的證明了不同的研究方法測(cè)量的不對(duì)稱值在高溫下會(huì)升高，并且與iso標(biāo)準(zhǔn)7726要求的精度值不一致（見(jiàn)表1）。此外，接觸溫度測(cè)量法計(jì)算的不對(duì)稱值與用熱相機(jī)計(jì)算的值一致。5.4這些測(cè)量方法評(píng)估熱的熱環(huán)境的效果表9中總結(jié)的phs模型的分析結(jié)果顯示服裝熱阻和代謝率的熱應(yīng)力評(píng)估時(shí)測(cè)量?jī)x器的影響是可以忽略的。相反，在高代謝率時(shí)，使用不同的儀器會(huì)導(dǎo)致評(píng)估彼此不一致，特別是使用凈輻射計(jì)1的情況下，參考球最大持續(xù)暴露時(shí)間達(dá)到46分鐘。通過(guò)改變空氣溫度和相對(duì)濕度（見(jiàn)表10）也可以得到相似的結(jié)果；尤其是t=31.7時(shí)限制暴露時(shí)間的模擬結(jié)果是隨意的，尤其是在高相對(duì)濕度下（rh=70%）。值得強(qiáng)調(diào)的是這些結(jié)果已經(jīng)在與溫和

33、熱環(huán)境相關(guān)的小氣候條件下得到了；結(jié)果，為了提高更多的相關(guān)結(jié)果，有必要進(jìn)行更進(jìn)一步的調(diào)查研究，在與熱的工作環(huán)境（例如烘焙室、玻璃廠、工廠、礦廠等）一致的高的t和t值的實(shí)驗(yàn)房間中。表9 根據(jù)表5中記錄的值用phs模型的方法預(yù)測(cè)主要的物理變量和持續(xù)暴露時(shí)間測(cè)量?jī)x器m（met） 失水量（g）0.50clo1.0clo0.50clo1.0clo0.50clo1.0clo0.50clo1.0clo球1（參考）1.737.237.2>480>4806541096>480>480球237.237.2>480>4806831121>480>480熱電偶37.237

34、.2>480>4807061141>480>480熱相機(jī)37.237.2>480>4807351167>480>480紅外測(cè)溫儀37.237.2>480>4807351167>480>480凈輻射計(jì)137.237.2>480>4809861389>480>480凈輻射計(jì)237.237.2>480>4806941131>480>480球1（參考）2.837.537.5>480>48020162737>480>480球237.537.5>480>

35、;48020512774>480>480熱電偶37.537.5>480>48020792804>480>480熱相機(jī)37.537.5>480>48021142842>480>480紅外測(cè)溫儀37.537.5>480>48021142842>480>480凈輻射計(jì)137.537.5>480>48024203174>480>480凈輻射計(jì)237.537.5>480>48020652789>480>480球1（參考）437.737.7>480>4802839

36、3840>480470球237.737.7>480>48028783885>480464熱電偶37.737.7>480>48029093921>480460熱相機(jī)37.737.7>480>48029483968>480455紅外測(cè)溫儀37.737.7>480>48029483968>480455凈輻射計(jì)137.737.7>480>48032884377>480414凈輻射計(jì)237.737.7>480>48028933903>480462表10 用phs模型方法通過(guò)保持相同的值來(lái)預(yù)測(cè)

37、主要物理變量和持續(xù)暴露時(shí)間儀器條件失水量（g）球1（參考）37.4>4802299>480球2rh=30%2316熱電偶2343熱相機(jī)2377紅外測(cè)溫儀2377凈輻射計(jì)12680凈輻射計(jì)22329球1（參考）37.4>4802424>480球2rh=50%2464熱電偶2497熱相機(jī)2538紅外測(cè)溫儀2538凈輻射計(jì)12910凈輻射計(jì)22480球1（參考）37.4>4802762>480球2rh=70%2818熱電偶2865熱相機(jī)2924紅外測(cè)溫儀2924凈輻射計(jì)13478凈輻射計(jì)22841球1（參考）37.4>4802747>480球2rh=30%2788熱電偶2821熱相機(jī)2863紅外測(cè)溫儀2863凈輻射計(jì)13238凈輻射計(jì)22780球1（參考）37.44803309>480球2rh=50%3375熱電偶3428熱相機(jī)3497紅外測(cè)溫儀3497凈輻射計(jì)14147436凈輻射計(jì)2