冬季户外热力环境刺激对人体的影响外文翻译资料

英语原文共 11 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

冬季户外热力环境刺激对人体的影响

Yoshihito Kurazumi, Emi Kondo, Jin Ishii, Tomonori Sakoi,Kenta Fukagawa, Zhecho Dimitrov Bolashikov, Tadahiro Tsuchikawa, Naoki Matsubara,and Tetsumi Horikoshi

摘要;为了了解户外热力环境对人体健康和散热的环境影响，有必要使用热力环境评价指标，这种量评估是不可或缺的。本文的目的是阐明热力反应与冬季户外热力环境的关系变量对人的心理的影响。在冬季户外环境下进行主观实验。通过环境因素和人类心理因素对人体的心理热反应与室外的关系进行了测量，便得到了冬季热环境指数ETFe。影响人体热感的变量是空气温度，长波热辐射和短波太阳辐射。影响人体热舒适的变量是空气温度，湿度，短波太阳辐射，长波热辐射和热传导。短波太阳辐射和热传导作为冬季室外热力环境的变量，影响了心理对热环境的反应。使用包含短波太阳辐射和热传导在内的的估指标是一种有效评估冬季户外热环境的方法。

1、介绍

与空调控制系统有关的许多研究适用于生活环境和办公空间，但是对于室外空间的研究并不完整。这些研究都表明，除了身体和生理环境因素，心理环境刺激对于确定热舒适度也很重要。在与室内空间相比，它不仅仅受热环境影响，同时也受到包括视觉和听觉刺激在内的环境综合体对舒适度的影响。人们根据文化背景，在热/冷热环境下的经历，对热环境的期望感，对热的调节行为调节以及热力环境历史的影响，例如暴露于热力环境的时间等行为来适应热力环境。虽然热舒适性是研究的主题，但它被视为非特异性和广泛的而不是特别的[9]。在对热刺激实验限制并且没有受试者对热感觉作出反应的情况下，非特异性评估是热评估，而且还是通过热刺激以外的环境刺激对空间的综合印象的评估，如视觉或听觉刺激[10-14]。相比之下，具体的评估是根据研究人员的指示，测试对象单独关注和评估热刺激。与热处理非特异性全面舒适感的研究相比，具体的热因子研究是罕见的[15-19]。这样的研究是为了找到室外空间的舒适度而进行的。

Givoni等人[20]，Oliveira和Andrade [21]，Eliasson等[22]，Nikolopoulou et al。 [3]，Nikolopoulou和Lykoudis [7]，Ishii等[23]和其他人表展示了在户外空间的物理环境因素与人的热感之间的关系，表明影响热感度的户外环境因素是空气温度，空气速度和太阳辐射。然而，没有研究考虑热传导的因素。 Kurazumi等[18]阐明了夏季户外空间的环境因素对感觉和生理温度的影响。他们表明，影响人体热感的夏季室外环境因素是热传导，湿度和短波太阳辐射。他们还表明，影响人体热舒适度的因素是空气速度，热传导和湿度。在室外空间，太阳辐射从太阳发出并且空气速度变强，感觉和生理温度的影响增加。另外，由于受直接太阳辐射的影响，地表上局部的物体的长波热辐射形成了具有异质的热辐射环境，风向和电流速度也形成了瞬时波动的瞬态状态。因此，与室内空间相比，构成感觉和生理温度的物理环境因素对人体的影响非常大。

增强传导校正修正有效温度（ETFe）[24]和通用有效温度（ETU）[25]是检测室外空间并采取太阳辐射和热传导的热环境因素作为评价的指标。 ETFe和ETU可以将空气温度和空气速度，户外空间中的长波热辐射，短波太阳辐射，接触构件的表面温度和湿度的影响温度转换为个别气象要素。添加任何温度这样的转换因子也是可能的，并且同时评估量化对室外空间的感觉的复合效应以及每个气象要素的离散效应也是可能的。 ETFe对身体在夏季的生理和心理影响的关系进行了验证，证明了其作为室外环境评价指标的可适用性[18]。然而，与冬季户外热环境因素的相关性尚未得到调查。

因此，本研究结果表明，通过ETFe进行温度变换，研究空气温度，空气速度，户外空间长波热辐射，短波太阳辐射，接触件表面温度和湿度的影响，并将它们排列在相同的评估轴上，得到冬季户外热力环境评价指标与人体心理响应之间的关系。继续研究作为户外热环境评价因素的个别环境因素。

2、实验设计

2.1.ETFe 室外空间ETFe的热力环境评价指标是由Kurazumi等人提出开发的。[24]它旨在整合太阳辐射的影响和传导修正的订正温度的概念（ETF）[26]。 ETFe可以通过温度转换，把空气速度和姿态差异、户外空间中的长波热辐射、短波太阳辐射、接触部件的表面温度和湿度的影响转化为个别气象要素。这五个环境因素对人体的热平衡的影响可以通过新定义的热环境评价指标如下表示：对流热传递面积结合热速度场空气速度（TVFhta）; 辐射传热面积结合有效辐射场涉及长波热辐射在户外空间中的长波热辐射室外空间（ERFhtaL）; 对于接触构件的表面温度（ECFhta）结合的有效导电场传导热传递面积; 辐射传热面积用于将太阳辐射的室外空间结合短波太阳辐射的有效辐射场（ERFhtaS）和增强的导电性有效湿润场 - 修正湿度有效温度ETFe（EHFETFe）。每个温度转换因子的增加也是可能的，并且量化对室外空间感觉的复合效应和每个气象要素的离散效应在同一评估轴上是可能的。

其中ETFe是增强的传导校正修正有效温度[K]; ??是空气温度[K]; TVFhta是组合热速度场的对流传热面积[W / m2]; ERFhtaL是辐射传热区域与户外空间长波辐射的有效辐射场[W / m2]; ERFhtaS是室外空间短波太阳辐射有效辐射场辐射传热面积[W / m2]; ECFhta是传热面积组合有效传导场[W / m2]; EHFETFe是增强传导校正改良有效温度下的有效湿度[W / m2]; ℎrL是户外空间长波辐射的辐射传热系数[W / m2 K]; fcl是服装的有效表面积因子[ - ]; ?conv是对流传热面积因子[ - ]; ?cond是导电传热面积因子[ - ]; ?rad是辐射传热面积因子[ - ]; Fcl是衣服在暴露气流区域的热效率因子[ - ]; Fcld是衣物在导热区域的热效率因子[ - ]; Fclo是衣服在标准条件下的热效率系数[ - ]; Fpcl是服装的渗透效率因子[ - ]; ℎ?是对流传热系数[W / m2K]; ℎ?是导热系数[W / m2K]; ℎfL是户外空间中明显的传热系数[W / m2K]; ℎ?是标准条件下的对流传热系数[W / m2K]; ?：Lewis关系系数[K / kPa]; ??是室外空气温度[kPa]时的水蒸汽压力; ?* ETFe是增强传导校正改良有效温度[kPa]时的饱和水蒸汽压力; ??是人体的短波太阳辐射热增益[W / m2]; ??是对流校正的平均皮肤温度[K]; ?是接触材料的表面温度[K]; ?rL是室外长波辐射的平均辐射温度[K]; ?是皮肤湿润[ - ]。

2.2 测量程序 测量主要是在1月至3月的冬季进行的。 类似于Kurazumi等人 在夏季使用的测量技术[18]，场观测步行进行。 由于手推车用于运输热环境测量仪器，运动速度比步行慢速度约为0.7米/秒。 观察点随机绘制，路线不固定。 为了减少对受试者的负担，实验开始步行移动观察两小时后结束。早晨测量，从10:00左右进行到13:00，和下午测量，从13:00左右进行到16:00。

冬季户外空间的热环境可能会严重至体温下降到身体冷却区域的程度。因此，必须避免在低温环境下且具有强风的户外空间中的持续使用时间。因此，由于Assmann通气心理测试仪的受试者的立场和响应时间，在观察装置设置后进行了5分钟的移动观测中的人体反应和热环境的实际测量。当然可以推测，人体的反应会随着受试者的接触时间的延长而变化，实验时间是考虑受试者的安全性而确定的。与室内空间不同，在室外热环境中长时间使用是困难的，因为通过环境的行为温度调节将不舒服。

根据热环境历史的影响，适应热环境是显而易见的，但在这项研究中使用了最大程度地消除环境史影响的研究方法。受试者坐下后静坐60分钟以上，在室内空气调节空间22℃室温下步行至观察点40％的湿度，以抑制环境。当他们坐下来休息时，心理报告涉及热特性的热感觉和热舒适感[9] ，受试者被告知，他们将被要求在暴露期间报告平均感觉，而在实验结束前禁止摄入和排出液体。由于研究人员运送测量仪器的手推车的移动，受试者的移动速度约为0.7米/秒。

到达每个测量点后，受试者以站立姿势等待5分钟，同时测试人员设置了热环境测量仪器并进行了测量准备工作。之后，受试者立即暴露于热环境姿势五分钟，如上图所示。受试者位于距离大约1.5米处，热环境测量仪器的中心位于不会遮挡阳光的地方，它们围绕着热环境测量仪器。在位于人行道上的观测点4和10的情况下，由于空间而使受试者以热环境测量仪器为焦点直接面向道路。考虑研究的主题是观测站周围的环境因素，受试者的凝视点是自由而不固定的。经过五分钟的暴露，受试者报告了他们在观察点暴露时经历的全身的平均热感和平均热舒适度。

2.3 观察点概要 参考Kurazumi等人在夏天进行的测量 [18]，在考虑地面后选择了15个观测点：裸露的地面，其表面为砾石或土壤; 摊铺地面如混凝土，沥青; 植物覆盖的绿地; 和水面。还对天空因素和建筑物，树木等的存在以及包括总天体的立体角的绿地，水等的成分等。并以立体角的比例进行了观察点的选择（以下称为绿覆盖率）。 表1显示了观测点的总结。

2.4 科目 受试者为20名健康年轻女性，年龄22.0plusmn;2.1，身高157.5plusmn;3.4厘米，体重50.4plusmn;5.6公斤。 BMI为20.3plusmn;2.0，可以认为是不合格的测试体。 根据“赫尔辛基宣言”[27]，实验细节提前向受试者解释，并获得参与实验的同意书。

2.5 项目 为了保持与测量的一致性Kurazumi等人[18]在夏季进行了与夏季测量相同的测量项目。空气温湿度，风速，短波太阳辐射，长波热辐射，地表温度和水面温度测量为热环境条件。空气温度和湿度通过Assmann通风干湿计测量在地面以上0.9米的高度。通过非定向热球空气速度传感器（Kanomax Japan，Inc。：6533，测量范围0.05〜30.0m / s）在地面1.2m处测量平均空气速度5分钟。关于短波在远红外区域中的从可见光到近红外和近红外区域的太阳辐射以及地面辐射的长波热辐射，在0.9的高度处测量向下和向上方向的辐射量（EKO仪器：MR-50，灵敏度7mu;V/ Wm-2，短波范围305〜2800 nm，长波范围5000〜50000 nm）。通过辐射温度计（Konica Minolta：HT-10D，测量波8〜14mu;m，测量角度1.4〜2theta;，发射率测定范围0.10〜1.0）测定人体附近的地面温度。天空因素是通过在具有正投影格式的鱼眼镜头（Nikon：OP Fisheye Nikkor 10 mm f / 5.6）和35 mm数码单反相机的观察点在地面1.2米处拍摄的照片来测量的。通过在具有平均值的鱼眼镜头的观察点上方1.2米处拍摄的天空照片，测量包含全天体的立体角的绿地，水等的部分的立体角的比例角度投影格式（Olympus：Fisheye Zuiko 8 mm f / 2.8）和35 mm数码单反相机。从短波太阳辐射和长波的每个方向分量计算反照率，天空温度和地面温度热辐射。此外，由于人体附近的地面温度对于传输热量的计算是必需的，所以使用由辐射温度计测量的值。此外，通过长波和短波太阳辐射计计算的值用作计算长波热辐射的平均表面温度和平均天气温度。

关于人体的生理条件，通过热敏电阻温度计测量暴露于空气速度的部分的皮肤温度

（Nikkiso-Therm，N542R和ITP8391，测量范围-50〜230℃，分辨率0.01℃），接触部分的皮肤温度通过热通量温度传感器（Captec Enterprise，HF系列，0.4mm厚，灵敏度1.69-

2.10 mV /（W / m2），响应时间200 ms，T型热电偶测量范围-50〜230℃，一面涂黑）。在头部的七个位置测量暴露于空气速度的皮肤温度 ，躯干，手臂，手，大腿，小腿和脚。 测量接触部分皮肤的温度。 受试者在测量日选择适合天气的衣服。 通过分层受试者报告的衣服，通过clo值寻求受试者的服装数量[28]。

通过对全身热感（冷热）和全身热舒适度（舒适不舒服）进行评估，对受试者在观察点停留5分钟后测量心理反应[29,30]。 每个量表只给出了一个方向，报告值从0到100。

表1：观察点摘要

ETFe是基于人体热平衡的户外热环境评价指标。因此，考虑到传热面的对流面积的加权因子用于计算人体热平衡的平均皮肤温度[31]。然后，通过考虑热传导的加权因子用于计算人体生理反应的平均皮肤温度[32]。 Kurazumi等人的观点是[33]以下三个因子有价值——人体对流传热面积因子，辐射传热面积因子和传导传热面积因子。宫本等人的贡献[34]用于人体的投影比例。 Kuwabara等人的发现[35]用于人体的辐射传热性和对流热传递性。亨德勒等人[36]的值为0.98，发现皮肤在电磁反射波长为3mu;m以上的波长用于发射率。对于波长3mu;m或更小的电磁波，皮特的反射率为0.70，Hendler等[36]和Elam等人的[37]值为0.70，用于人体的太阳辐射吸收因子。短波太阳辐射的传热受太阳辐射吸收因子的影响。根据VDI3787-2 [38]，穿衣人体的吸收性为0.7.Watanabe et al。 [39]然而，穿黑色衣服的人的吸收率为0.76，穿着白色衣服的人的吸收率为0.38。他们还考虑了衣服或普通衣服的其他组合的太阳辐射吸收系数在穿着黑色衣服的人体吸收性的范围内，通过穿着一件白色的衣服。在这项研究中，人体的吸收性以赤裸裸体为基础，为0.7。关于皮肤湿度，使用由双节点模型[40]计算的值，因为难以找到排汗

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[25272]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word