多辐射冷壁面组合的建筑室内热环境条件下人体换热特性与热舒适研究

Radiation cooling system has been attracting more and more attention in the building thermal comfort designing in hot summer and cold winter zone with its advantages that the temperature of cold source could be high and makes the application of natural cold source possible. However, basic data of the heat transfer characteristics between human bodies and multi-radiant cooling walls are lacking and corresponding evaluation indexes and methods of thermal comfort are imperfect when designing the building thermal comfort environment with the combined impact of the ceiling and floor radiant cooling. The main research contents of this project are: (1) Theoretical analysis and experimental research on the heat transfer characteristics between human bodies and multi-radiant cooling walls. (2) Theoretical analysis and experimental research on human thermal comfort under the steady thermal condition of multi-radiant cooling walls. (3) Theoretical analysis and experimental research on evaluation model and method of human thermal comfort under the dynamic thermal condition of multi-radiant cooling walls. (4) Theoretical analysis and experimental research on human thermal sensation and comfort under the non-uniform thermal condition of multi-radiant cooling walls..The theoretical analysis and experimental research of this project may establish the calculating model and method of the heat transfer between human bodies and multi-radiant cooling walls as well as the evaluation model and index of human thermal comfort under the condition of multi-radiant cooling walls, which can propose new theory and methodology for building indoor heat environment designing and thermal comfort research in China.

由于辐射空调系统具有冷源水温较高及节能并使天然冷源的应用成为可能等特点，在夏热冬冷气候地区的建筑热舒适环境设计中已越来越受到重视。但针对常见的辐射冷顶板和地板共同作用的组合式多辐射冷壁面条件下的建筑热舒适环境设计时，尚缺乏多辐射壁面与人体间的换热特性等基础数据，相应的热舒适评价指标与方法等也不完善。本项目主要研究内容包括多冷辐射壁面组合条件下：（1）辐射冷壁面与人体间的换热特性；（2）稳态热环境条件下人体热舒适模型；（3）动态热环境条件下人体热舒适的评价模型与指标；（4）非均匀热环境中人体的热感觉与热舒适等方面的理论分析与实验研究。. 本项目通过理论分析与实验研究，可望建立多辐射冷壁面组合的建筑室内热环境条件下的人体换热模型与计算方法及人体热舒适的评价模型与指标，为我国建筑室内热环境设计及热舒适研究提出新的理论和方法。

由于辐射空调系统具有冷源水温较高及节能并使天然冷源的应用成为可能等特点，在夏热冬冷气候地区的建筑热舒适环境设计中已引起越来越高的重视。但针对常见的辐射冷顶板和地板共同作用的多辐射冷壁面条件下的建筑热舒适环境设计时，尚缺乏多辐射壁面与人体间的换热特性等基础数据，相应的热舒适评价指标与方法等也不完善。因此本项目开展的研究对发展我国的建筑技术学科、促进建筑室内热环境和热舒适研究具有重要的实际意义。.本项目针对多辐射冷壁面组合的建筑室内热环境的条件下，围绕冷辐射壁面与人体间的辐射换热及人体热舒适的中心问题，通过理论分析与实验研究，取得了以下研究成果：(1) 太阳辐射对辐射顶板供冷能力和负荷的影响以及基于人体热舒适特性的辐射冷顶板空调系统节能特性。研究表明公共建筑中使用的辐射空调供冷能力时，现行计算方法得到的计算值偏小。（2）不同辐射供冷方式下的室内热舒适和能耗之间的关系以及侧辐射板条件下的室内舒适性特征。研究结果表明多壁面辐射供冷系统能够实现舒适的室内热环境，且达到相同热舒适度时具有较大的供冷能力。（3）多壁面辐射板与围护结构及人体间的辐射换热角系数计算模型与计算方法。针对多壁面辐射空调房间内，壁面辐射板的角系数问题，建立了壁面辐射板与相邻围护结构的计算模型。提出了用微元面代替有限面进行辐射换热角系数的计算方法，简化了壁面辐射板对相邻围护结构角系数的计算模型。（4）工位辐射空调系统的舒适性及能耗计算模型。研究表明，尽管背景环境参数超出舒适范围，但受试者使用工位辐射空调的情况下，仍能维持受试者的舒适状态，是一种有效的降低能耗的方式。（5）个人舒适系统作用下的热舒适及用能行为特性。研究发现供冷型和供热型的个人舒适系统在偏热和偏冷环境中分别通过主要冷却人体上半身部位和下半身部位使人体获得接近中性的热感觉、提高人体舒适性。建立了个人舒适系统作用下的热舒适模型、空调用能行为模型和个人舒适系统评价指标。