舒适的环境对人的心理和生理健康十分重要:舒适的环境可以减少各种疾病的发生率、保持人员心情愉悦和提高人员工作效率。在现代社会中,舒适的建筑环境通常通过空调系统来实现。但空调系统难以使所有人都对其所处的环境表示满意。同时,空调系统消耗大量的能源。因此,如何在提高人员舒适性的同时实现建筑空调系统节能是目前暖通空调领域面临的最大挑战之一。使用个人舒适系统为这一问题提供了可行的解决方法:个人舒适系统通过优化人体局部热状态在更大的环境温度范围内满足不同人员的舒适需求,可同时提高舒适性和节能性。但现有文献未能充分研究个人舒适系统的舒适作用机理,缺少适合不同个人舒适系统作用下的热舒适模型;现有研究中固定空气温度的环境不能证明个人舒适系统充分满足室内人员的热舒适需求,缺乏对室内人员使用空调系统的行为的深入分析;另外还缺少同时评价个人舒适系统舒适和能耗特性的方法和指标。本研究中的供冷型个人舒适系统包括工位辐射空调、桌面风扇及二者组合等,供热型个人舒适系统包括电热座椅、电热座椅+电热暖膝及火箱等。通过三个阶段的工作分析个人舒适系统作用下的热舒适和人员用能行为特性:在第一阶段通过实验研究不可变环境中多种个人舒适系统的舒适与能耗特性;在第二阶段通过实验研究可变环境中人员的舒适需求和空调用能行为;在第三阶段基于前两个阶段的实验结果,建立个人舒适系统作用下的热舒适模型、用能行为模型和评价指标。本研究发现供冷型和供热型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。使用供冷型个人舒适系统将夏季室内人员的可接受温度上限提升至最高32°C,冬季最低可降至14°C。同时个人舒适系统的等效电功率通常不超过50 W。而在可变环境中,无论是否有使用个人舒适系统或使用何种个人舒适系统,人员最终均达到相同的舒适状态:即中性热感觉、整体热舒适处于“有点舒适”的水平、对环境的热接受率接近100%。在室内初始温度为26°C、28°C和30°C时,无个人舒适系统时受试者最终将室内温度均降低至25.6°C;在使用个人舒适系统时受试者最终选择的室内温度有所提升,最多不超过3°C。在室内初始温度为18°C、14°C和16°C时,无个人舒适系统的受试者最终将室内温度升高至19°C~20°C;在使用个人舒适系统时受试者最终选择的室内温度可降低2°C~3°C。本研究建立的局部-整体热感觉模型表明:整体热感觉等于在冷侧最冷两个身体部位和在热侧最热两个身体部位局部热感觉投票值的0.5倍算术和。而局部-整体热舒适模型表明:(1)当全身身体部位主要在不舒适侧时,整体热舒适等于不舒适侧的两个最不舒适的身体部位和一个舒适侧的最舒适的身体部位的局部热舒适投票值的0.5倍算术和;(2)在全身身体部位主要在舒适侧时,整体热舒适等于舒适侧的两个最舒适的身体部位和一个不舒适侧的最不舒适的身体部位的局部热舒适投票值的0.5倍算术和。两个模型的预测均方根误差均低于0.2个尺度。而个人舒适系统的舒适机理在于使身体局部热感觉进入舒适区间或使局部热状态更接近于最佳局部热状态点,使实际热舒适滑雪线更接近于理想热舒适滑雪线,进而提高整体热舒适性。同时,人员用能行为综合模型表明在可变环境中人员整体热感觉每增加/下降一个尺度,人员分别降温/升温约2.5°C和2°C。个人舒适系统对空调用能行为的作用机理在于通过局部加热或冷却充分或部分减少整体热感觉对热中性的偏差、满足人员舒适需求,进而使人员不使用空调或减少用空调改变室内温度的幅度,以此实现空调系统节能。另外,本文还提出了个人舒适系统评价指标有效补偿力(effective corrective power,简称CP_e)和补偿能效指标(corrective efficiency of personal comfort system,简称CEP),并将二者组合形成CEP-CP_e指标。通过CEP-CP_e指标可以快速判断和比较不同个人舒适系统的能效及扩展舒适温度区间的能力:个人舒适系统局部冷却/加热的部位越少,其能效越高,但扩展舒适温度区间的能力越弱;而局部冷却/加热的部位越多,其扩展舒适温度区间的能力越强,但能效越低。本研究可为个人舒适系统热舒适特性、人员用能行为、智能空调系统研发、个人舒适系统评价方法提供参考。