基于真人测试的车内人体热舒适性实验研究

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车内人体热舒适性作为车内舒适性最重要的一部分,对车内舒适性起着决定性的作用,同时它也关乎车内乘客的身体健康以及司机的正常驾驶水平的发挥。车内热环境有别于建筑室内热环境,车体热惰性小,辐射传热在汽车空调总冷负荷中所占比例大,冷热负荷动态变化,车内温度场分布不均匀。车内人体热舒适性研究的难点在于探讨车速和太阳辐射对车内热环境的影响,由此引出了人体与热环境之间的热质传递研究。研究车内人体热舒适性的目的是评价预测车内人体热舒适性,由于不能完全沿用建筑室内热舒适性评价模型,所以需要探索适用于车内人体热舒适性评价的评价模型。本文采用基于真人测试的车内人体热舒适性实验结合车内人体热舒适性评价模型对车内人体热舒适性进行研究,包括车内热环境特点、人体整体与局部热舒适性、人体与热环境之间的热质交换以及采用EHT(EquivalentHomogeneousTemperature)和PMV-PPD评价模型对车内人体热舒适性进行评价,并与主观热舒适性问卷调查结果进行对比验证研究。研究结果表明:车内热环境温度场和湿度分布极不均匀,车内温度场在垂直方向上分层,最大分层温差出现在制冷怠速工况升温阶段,在司机、副驾驶和后排乘客位置最高分层温差分别达到8.3℃、8.7℃和7.3℃。车内湿度波动性大,制冷与制热工况下的湿度变化分别为:50%-35%(暴晒预热阶段),35%-70%(制冷降温阶段);50%-59%(暴冷预冷阶段),59%-28%(制热升温阶段)。车速对于车内热环境具有较大的影响作用,由于车速增强了车体与外界空气间的换热,路试时车内外热交换量大于怠速工况。冬季制热时,路试工况下的车内平均空气温度要比怠速工况下低0.4℃左右。夏季制冷时路试工况下的车内平均空气温度要比怠速工况下高0.6℃左右。车外综合温度随着太阳辐射强度的增加而增加,太阳辐射强度越大车外综合温度越高,影响车内的平均空气温度,从而影响着车内人体热舒适性,因不同车体表面受到太阳辐射的影响不一样,造成车体不同表面的车外综合温度不均匀,间接影响车内人体的局部热舒适性。人体不同部位达到热舒适性的时间不尽一样,从先到后依次为:上肢、下肢、头部、躯干。人体不同部位的热舒适温度从高到低依次是:头部、上下肢、躯干,最大相差2.5℃。人体整体热舒适性在热的环境里与人体头部和躯干部位最相关,而在冷环境里与人体上下肢部位最相关。与人体热舒适性最相关的人体热损失是蒸发热损失以及由热传导、热对流和热辐射引起的热损失(Qcd+C+R)。对比EHT与PMV-PPD评价预测结果得到:在热舒适水平为-2~2范围内,EHT评价预测结果要比PMV-PPD准确,EHT与PMV-PPD预测评价结果的偏差分别为0~0.31和0~0.8,EHT评价在热舒适水平为0预测精度达到89%。在热舒适水平为-3~-2和2~3范围内,PMV-PPD评价预测结果要比EHT准确,EHT与PMV-PPD预测评价结果的偏差分别为0.2~1.21和0.02~0.17。
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