mv現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方法

PMV現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方法探討摘要：結(jié)合某實(shí)驗(yàn)樓自然通風(fēng)的測(cè)試工作討論了PMV的測(cè)試方法及其數(shù)據(jù)處理方式，通過與INNOVA測(cè)定結(jié)果的分析比較驗(yàn)證了PMV現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方法的可靠性。通過對(duì)該實(shí)驗(yàn)樓不同自然通風(fēng)工況下的PMV場(chǎng)分布的測(cè)定，獲得了室內(nèi)熱舒適度與各因素的相互關(guān)系。關(guān)鍵字：PMV指標(biāo)測(cè)試技術(shù)熱舒適0前言對(duì)于室內(nèi)空氣品質(zhì)(IAQ)和熱舒適性的研究已成為當(dāng)今建筑環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。目前對(duì)空調(diào)室內(nèi)熱環(huán)境的主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)有很多種，包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)的PMV指標(biāo)預(yù)測(cè)[1]，基于模糊數(shù)學(xué)的PMV指標(biāo)預(yù)測(cè)，基于熱平衡的無因次數(shù)HB(HeatBalance)的評(píng)價(jià)指標(biāo)[2]等。但是，以前的文獻(xiàn)大多是關(guān)于PMV計(jì)算方式的描述，很少?gòu)默F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的角度來探討，本文則從探討現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方法入手，結(jié)合某實(shí)驗(yàn)樓自然通風(fēng)的測(cè)試工作討論P(yáng)MV的測(cè)定方法及數(shù)據(jù)處理，在此基礎(chǔ)上對(duì)自然通風(fēng)室內(nèi)熱舒適性進(jìn)行分析，并討論溫度、風(fēng)速等因素對(duì)PMV值的影響。1PMV評(píng)價(jià)方法PMV(predictedmeanvote)預(yù)期平均評(píng)價(jià)，它是以人體熱平衡方程式以及心理生理學(xué)主觀熱感覺等級(jí)為出發(fā)點(diǎn)，考慮人體熱舒適感等因素的全面評(píng)價(jià)指標(biāo)。其分度如下[3]，表1-1PMV熱感覺標(biāo)尺熱感覺熱暖微暖適中微涼涼冷PMV+3+2+10-1-2-3該指標(biāo)綜合考慮了人體活動(dòng)程度、衣服熱阻（衣著情況）、空氣溫度、平均輻射溫度、空氣流動(dòng)速度和空氣濕度等六個(gè)因素對(duì)熱舒適的影響。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下[3]：（1）式中：M——人體能量代謝率，W/m2；W——人體所做的機(jī)械功，W/m2；Pa——水蒸氣分壓力，Pa；fcl——穿衣面積系數(shù)；tcl——衣服外表面溫度，℃；——平均輻射溫度，℃；Icl——衣服熱阻，clo；hc——對(duì)流換熱系數(shù)，W/(m2×K)。2PMV現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方法2.1測(cè)量參數(shù)的確定2.1.1溫度tcl的確定在公式（1）中，（2）由于與較為接近，可以進(jìn)行下列簡(jiǎn)化，（3）則式（2）可表示為，（4）其中2.1.2水蒸氣分壓力Pa的確定在公式（1）中水蒸氣分壓力，（5）式中，j——相對(duì)濕度，(可直接測(cè)得)；Pq,b——某溫度下的飽和水蒸汽分壓力，Pa。其中(當(dāng)t=0~200℃時(shí))[3]，（6）式中，c1——-5800.2206，c2——1.3914993c3——-0.04860239，c4——0.41764768×10-4c5——-0.14452×10-7，c6——6.54596732.1.3其它參數(shù)的確定根據(jù)ISO7730標(biāo)準(zhǔn)及《通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)性能檢測(cè)規(guī)程》，對(duì)于過渡季辦公室靜坐人員而言，人體所作機(jī)械功取0，能量代謝率取1.2met[4]即69.78W/m2，服裝熱阻Icl為0.8clo（衣服熱阻單位1clo=0.155m2K/W），即0.124m2K/W。當(dāng)Icl>0.78時(shí)，=1.05+0.645Icl[3]通過對(duì)四個(gè)測(cè)試日記錄數(shù)據(jù)的初步分析，室內(nèi)風(fēng)速一般不超過0.3m/s,室內(nèi)溫度和平均輻射溫度的差值一般在3℃以內(nèi)，此時(shí)因此,[3]（7）另外，國(guó)標(biāo)GB5701-85中以黑球溫度取代了平均輻射溫度，實(shí)際操作中可以看出，在通常的室內(nèi)環(huán)境中，黑球溫度與平均輻射溫度相差無幾[2]。2.2現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方案該實(shí)驗(yàn)樓是一棟具有辦公室南兩層、北三層，且?guī)е型サ慕ㄖ偯娣e約為2000平方米。PMV的測(cè)定主要包括一層大廳以及二、三層走廊等公共空間，總計(jì)9個(gè)測(cè)點(diǎn)。底層大廳5個(gè)測(cè)點(diǎn)作為主要測(cè)定對(duì)象，均設(shè)在人員活動(dòng)區(qū)，其余測(cè)點(diǎn)只作個(gè)別抽樣。測(cè)點(diǎn)離地高度1.5m，測(cè)定間隔為30min。室內(nèi)最大熱源為85W/m2。為了更好地了解熱舒適度與溫度、風(fēng)速等因素的變化關(guān)系，本次測(cè)定根據(jù)相關(guān)參數(shù)不同按表1工況分別進(jìn)行。每個(gè)工況都作編號(hào)，由5個(gè)英文字母組成，表1是工況代號(hào)的編制方法。表1工況代號(hào)編制表編碼序號(hào)工況代號(hào)1下部開口封閉A轉(zhuǎn)彎風(fēng)B背風(fēng)面C2排風(fēng)夾層加熱無加熱N小熱量X大熱量D3上部開口全開A1/3開啟T4下部加熱(暖風(fēng)風(fēng)機(jī))無暖風(fēng)機(jī)N開暖風(fēng)機(jī)K5下部加熱(地板板采暖)無地暖N小熱量X大熱量D2.3測(cè)定日期及儀器測(cè)定時(shí)間為5月14、15、21、22日。測(cè)定的參數(shù)主要包括溫度，濕度，風(fēng)速，黑球溫度等。溫度測(cè)定采用熱電偶、玻璃溫度計(jì)、數(shù)字式溫濕度儀，黑球溫度由黑球溫度計(jì)測(cè)定,風(fēng)速測(cè)定使用萬向風(fēng)速儀（所有儀器均經(jīng)過標(biāo)定），另外還用到了紅外熱像儀以及INNOVA熱舒適數(shù)據(jù)采集儀等。3兩種測(cè)量方法結(jié)果分析3.1測(cè)量方法INNOVA熱舒適數(shù)據(jù)采集儀是一臺(tái)不需其它軟硬件、完全集成的熱舒適測(cè)量?jī)x器,它通過自身附帶的傳感器測(cè)得風(fēng)速、濕球溫度和操作溫度三個(gè)參數(shù),直接計(jì)算出PMV和PPD等數(shù)值。本次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,是以Fanger教授的PMV計(jì)算公式為依據(jù),利用文中簡(jiǎn)化處理，通過測(cè)定相關(guān)參數(shù),利用Excel進(jìn)行計(jì)算獲得PMV值?，F(xiàn)將測(cè)定參數(shù)和計(jì)算結(jié)果列于表2。表2PMV測(cè)定參數(shù)及結(jié)果一覽表編號(hào)工況T/℃tmrt/℃RHv/m/sPMV1ANDKN20.621.173.20.10-0.392BNDKN18.719.978.90.17-0.993CNDKN17.619.482.30.36-1.494ANDKN21.821.877.60.070.085AXDKN22.322.975.70.100.116BXDKN22.623.175.00.140.047CXDKN23.223.974.30.230.058ADDKN23.023.275.30.100.289BDDKN22.423.477.70.130.1610CDDKN22.223.177.10.26-0.1711BNDNX23.524.766.10.030.7112BNDKX23.826.464.90.090.7913BNDND18.819.566.20.050.6314BNDKD23.825.966.50.110.7015ANXKN25.825.767.30.190.7316BNXKN25.826.162.40.091.0017BNXNX26.427.857.10.071.1718BNXKX27.529.352.90.151.3619CNXKX28.629.552.40.191.49注：各工況能量代謝率M均取69.78W/m2，服裝熱阻Icl均為0.124m2K/W.3.2測(cè)量結(jié)果分別采用INNOVA熱舒適數(shù)采集儀與工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)煞N方法對(duì)實(shí)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比測(cè)定,測(cè)定結(jié)果如圖1所示,這里采用散點(diǎn)圖的形式對(duì)兩種方法得到的PMV值進(jìn)行了比較，經(jīng)線性回歸，二者關(guān)系如下：y=0.957x－0.246(8)其中：y——INNOVAPMV測(cè)定值；x——工程現(xiàn)場(chǎng)PMV測(cè)定值。式（8）樣本總數(shù)為35，標(biāo)準(zhǔn)偏差0.174。由于式(8)中x的系數(shù)非常接近1，為方便工程實(shí)際測(cè)定時(shí)數(shù)據(jù)處理，可直接由測(cè)定值減去0.246即可,經(jīng)此簡(jiǎn)化后PMV的偏差最大不超過0.22。4自然通風(fēng)室內(nèi)PMV實(shí)測(cè)分析4.1室外參數(shù)圖2為室外空氣溫度、濕度和太陽輻射實(shí)測(cè)結(jié)果，數(shù)據(jù)由該實(shí)驗(yàn)樓附近某氣象站提供。（2005年5月中旬?dāng)?shù)據(jù)）。由圖2測(cè)定結(jié)果可知，測(cè)定期間上海過渡季節(jié)白天氣溫在18~22℃之間，相對(duì)濕度65%~80%，日輻射量維持在200~300W/m2。4.2底層居住域PMV分布圖3是從測(cè)定日（四天）眾多的測(cè)試結(jié)果中選取的有代表性的工況匯總比較，從而得出一層大廳在自然通風(fēng)情況下PMV的大致分布狀況。圖3各工況PMV值比較由于21、22日（工況4~8）室外氣溫較高（22日測(cè)定工況下的平均溫度在29℃左右），同時(shí)加上太陽能地暖等共同作用，PMV值要明顯高于15日（工況1、2、3）的值。從上圖中可以看出，各個(gè)工況的PMV值都在0~0.8的范圍內(nèi)，可以滿足人體的熱舒適要求。4.3自然通風(fēng)房間室內(nèi)舒適度分析圖4、5、6采用了14、15日7個(gè)工況的數(shù)據(jù)，圖中1<1’>、2<2’>、3<3’>分別表示排風(fēng)煙道無加熱、小加熱、大加熱三個(gè)系列測(cè)定結(jié)果。圖4不同通風(fēng)量下的PMV值比較圖5不同通風(fēng)量下的溫度變化曲線圖6不同通風(fēng)量下的風(fēng)速變化曲注:1、2、3為空氣溫度；1’、2’、3’為相應(yīng)的平均輻射溫度由圖4可知，隨著通風(fēng)量的不斷增加，各系列的PMV值基本呈減小的趨勢(shì)，考慮到14、15兩天室外氣溫較低(14日在15℃左右，15日在22℃左右，如圖5所示)，隨著通風(fēng)量（或風(fēng)速）的增加，導(dǎo)致室內(nèi)人員的冷感增強(qiáng)，必然引起PMV值的下降。綜合以上三圖可以看出，PMV的變化受溫度和風(fēng)速的影響較大，隨著溫度的降低和風(fēng)速的增加，人體的冷感增強(qiáng)，PMV值也隨之降低。從前面的數(shù)據(jù)可以看出，只要安排合理，過渡季節(jié)通過自然通風(fēng)完全可以滿足室內(nèi)人員的熱舒適要求。5結(jié)論通過對(duì)某實(shí)驗(yàn)樓的測(cè)定，驗(yàn)證了PMV現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方法及其數(shù)據(jù)處理方法的可靠性，獲得了自然通風(fēng)條件下居住域PMV場(chǎng)分布，通過實(shí)測(cè)分析得出該實(shí)驗(yàn)樓在室外溫度18~22℃、相對(duì)濕度65%~80%、日輻射量在200~300W/m2時(shí)，室內(nèi)熱源在85W/m2內(nèi)，靠自然通風(fēng)可以取得舒適的室內(nèi)熱環(huán)境，滿足室內(nèi)人員舒適性要求。此外，自然通風(fēng)室內(nèi)人員對(duì)熱舒適各因素（相對(duì)于空調(diào)房間）可能存在不同的反應(yīng)，對(duì)此有待進(jìn)一步的研究。本文對(duì)參加現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的全體教師學(xué)生以及實(shí)驗(yàn)樓工作人員表示衷心的感謝。參考文獻(xiàn)1石磊，趙蕾等.應(yīng)用人