供热、供燃气、通风及空调工程专业毕业论文供热、供燃气、通风及空调工程专业毕业论文 精品论文精品论文 自然自然通风环境热舒适模型及其在长江流域的应用研究通风环境热舒适模型及其在长江流域的应用研究关键词：自然通风关键词：自然通风 环境热舒适模型环境热舒适模型 长江流域长江流域 住宅热环境住宅热环境摘要：自然通风一方面可以实现有效被动式冷却，在不消耗不可再生能源的情 况下降低室内温度，带走潮湿气体，达到人体热舒适；另一方面可以提供新鲜、 清洁的自然空气(新风)，有利于人的生理和心理健康，满足人和自然交往的心 理需求。 由此可见自然通风是节约能源、获得热舒适和保持室内健康环境最 经济的选择，因此对自然通风环境中人体热舒适的研究也就是一个非常迫切需 要解决的问题，它是人们如何利用自然通风满足人体需要的基础性研究课题。 本文首先在前人工作的基础上，通过现场实测、问卷调查等手段对我国夏热冬 冷地区城乡自然通风住宅热环境和居民热舒适状况进行了现场调查和对比研究， 其次利用统计学和人工神经网络方法，通过对自然通风环境热舒适各个影响因 素的系统分析，建立了定量的自然通风环境热舒适统计学模型和人工神经网络 模型，最后基于热适应性理论建立了自然通风环境热适应性模型和舒适区，并 取得了一些创新性成果。本文的创新工作和主要结论有： (1)对夏热冬冷地 区村镇自然通风住宅热环境与居民热舒适进行了现场调查，得到了村镇自然通 风住宅热环境与居民热舒适的基础数据：冬季作用温度范围：6.06- 11.24，平均作用温度 8.57；相对湿度范围：68.04-85.57，平均 78.79；夏季空气温度范围为 28.60-31.60，平均 30.10；辐射温度范 围：28.40-31.27，平均 29.83；作用温度范围：28.50-31.43，平 均 29.97；相对湿度范围 62.97-81.17，平均 72.07；风速范围： 0.01m/s-0.19m/s，平均 0.10m/s；在冬季，村镇居民对室内热的期望要远远 高于夏季对冷的期望，村镇居民接受热环境的百分比要高于接受冷环境的百分 比，这说明村镇居民的耐热能力要比耐冷能力强；夏季平均服装热阻是 0.31 Clo，新陈代谢率是 1.33Met，可接受的热舒适温度范围是：15.65-30.14， 冬季平均服装热阻是 2.15Clo，新陈代谢率是 1.53Met，可接受的热舒适温度范 围：8.41-15.65，全年可接受的热舒适温度范围：8.41-30-14；村 镇住宅不同于城市住宅，住宅不封闭，受当地气象条件影响大，因此村镇居民 的热舒适水平和城市居民不一样，我们不能把城市居民的热舒适标准简单的推 广到农村，因为人们对热环境的适应性、热经历、热期望、经济水平等都具有 明显的差异。 (2)首次对夏热冬冷地区城乡自然通风住宅室内热环境与居民 热舒适差异性进行了对比研究，重要成果如下： 室内平均空气温度，冬季 城市住宅比村镇住宅高 3.44，夏季高 2.81；平均辐射温度，冬季城市住宅 要比存着住宅高 3.46，夏季高 3.06；平均相对湿度，冬季城市住宅要比村 镇住宅低 16.2，夏季低 10.86；在夏季，城市住宅平均风速高 0.22 m/s。 城市住宅室内的温度和辐射温度要高于村镇住宅，这主要是由于城市热岛效应， 城市室外气温高于村镇室外气温； 城市居民的热接受性冬季要远高于夏季， 即城市冬季热环境要好于夏季，这主要是由于城市的“热岛效应” ，城市室外气 温高于村镇住宅室外气温，分析冬、夏季节城乡比较结果可以发现村镇居民的 热可接受性要高于城市居民，尤其是在夏季，这可能是由于村镇居民在当地的 居住时间长于城市居民，村镇居民更加适应当地的气候环境； 冬季，城市居民改善热环境的主要方式是通过取暖器和空调，而村镇居民主要是通过木炭 烤火或者是火堂的方式改善室内热环境，因此它们消耗的能源结构不同；夏季 城市居民主要是通过电风扇和空调改善室内热环境，村镇居民主要是通过电风 扇和开门窗自然通风的方式改善室内热环境和提高居民热舒适的水平； 在 冬季，城市住宅中性温度为 14，村镇住宅中性温度 11.5；在夏季，城市住 宅中性温度为 28.5，村镇住宅中性温度为 21.5； 村镇住宅冬季可接 受的热舒适温度范围是：8.41-15.65，夏季的可接受的热舒适温度范围是： 15.65-30.14。因为夏、冬季节分别是一年之中的最热和最冷季节，因此分 别取冬季的下限和夏季的上限就能得到全年可接受的热舒适温度范围是： 8.41-30.14； 城市住宅冬季可接受的热舒适温度范围是：14- 20.25，夏季的可接受的热舒适温度范围是：20.25-32.75。分别取冬季 的下限和夏季的上限就能得到全年可接受的热舒适温度范围是：14-32.75。(3)在现场调查样本数据的基础上，建立了以统计学为基础的排序选择模型， 用于评价和预测自然通风环境中的热舒适性，主要成果如下： 用计量统计 学软件 Eviews 对模型进行了求解，并且用实测数据验证了该模型的正确性，模 拟结果表明该模型的整体回归效果优良，实际值和拟和值相差较小； 通过 数据分析整理得到了影响自然通风环境中 7 个主要因素，根据影响大小依次为： 室内风速、室内活动量、性别、室内辐射温度、室外空气温度、室内湿度和年 龄； 从分析端值可知，人们的热感觉投票的宽度既不相等也不对称，而且 越远离热感觉投票 0 的区域，宽度就越小，这说明了人们对热感觉的投票越模 糊，因此可以认为 5 级投票感觉比 7 级投票感觉更加科学。 (4)热舒适本身 是一个模糊的变量，过去人们想以实测数据为研究基础，用传统精确数学方法 对热感觉各个级别间原本很模糊的边界给予精确的界定，这样用精确数学方法 处理原本很模糊变量的方法给人产生了不精确的效果。 既然热舒适是一个模 糊的变量，这就决定了只能用模糊的数学方法来描述模糊的变量，而人工神经 网络方法是处理这些模糊数学问题最常用最有效的方法，本文建立了基于 BP 神 经网络为基础的自然通风环境热舒适预测和评价模型，该模型不仅考虑了热舒 适的 6 个经典影响因素，同时考虑了室外平均温度、人的背景和过去的热经历， 而且根据神经元之间的权值可以定量描述各个影响因素之间的权重，以及各个 影响因素对目标函数的权重。 (5)自然通风环境热舒适需要考虑人体适应性， 本文对热舒适适应性理论进行了系统研究，并对其在被动式建筑设计中的应用 进行了研究，主要成果如下： 建立夏热冬冷地区城乡自然通风环境中的热 舒适适应性模型和热舒适区，城乡自然通风住宅热适应性方程分别为：Tc=0.67 Tw+10.32，Tc=0.44 Tw+9.17； 适合于夏热冬冷地区城乡地区的自然通风 住宅设计策略分别是建筑蓄热(夜间通风)+被动式太阳能采暖和自然通风+机械 通风+被动式太阳能采暖。正文内容正文内容自然通风一方面可以实现有效被动式冷却，在不消耗不可再生能源的情况 下降低室内温度，带走潮湿气体，达到人体热舒适；另一方面可以提供新鲜、 清洁的自然空气(新风)，有利于人的生理和心理健康，满足人和自然交往的心 理需求。 由此可见自然通风是节约能源、获得热舒适和保持室内健康环境最 经济的选择，因此对自然通风环境中人体热舒适的研究也就是一个非常迫切需 要解决的问题，它是人们如何利用自然通风满足人体需要的基础性研究课题。 本文首先在前人工作的基础上，通过现场实测、问卷调查等手段对我国夏热冬 冷地区城乡自然通风住宅热环境和居民热舒适状况进行了现场调查和对比研究， 其次利用统计学和人工神经网络方法，通过对自然通风环境热舒适各个影响因 素的系统分析，建立了定量的自然通风环境热舒适统计学模型和人工神经网络 模型，最后基于热适应性理论建立了自然通风环境热适应性模型和舒适区，并 取得了一些创新性成果。本文的创新工作和主要结论有： (1)对夏热冬冷地 区村镇自然通风住宅热环境与居民热舒适进行了现场调查，得到了村镇自然通 风住宅热环境与居民热舒适的基础数据：冬季作用温度范围：6.06- 11.24，平均作用温度 8.57；相对湿度范围：68.04-85.57，平均 78.79；夏季空气温度范围为 28.60-31.60，平均 30.10；辐射温度范 围：28.40-31.27，平均 29.83；作用温度范围：28.50-31.43，平 均 29.97；相对湿度范围 62.97-81.17，平均 72.07；风速范围： 0.01m/s-0.19m/s，平均 0.10m/s；在冬季，村镇居民对室内热的期望要远远 高于夏季对冷的期望，村镇居民接受热环境的百分比要高于接受冷环境的百分 比，这说明村镇居民的耐热能力要比耐冷能力强；夏季平均服装热阻是 0.31 Clo，新陈代谢率是 1.33Met，可接受的热舒适温度范围是：15.65-30.14， 冬季平均服装热阻是 2.15Clo，新陈代谢率是 1.53Met，可接受的热舒适温度范 围：8.41-15.65，全年可接受的热舒适温度范围：8.41-30-14；村 镇住宅不同于城市住宅，住宅不封闭，受当地气象条件影响大，因此村镇居民 的热舒适水平和城市居民不一样，我们不能把城市居民的热舒适标准简单的推 广到农村，因为人们对热环境的适应性、热经历、热期望、经济水平等都具有 明显的差异。 (2)首次对夏热冬冷地区城乡自然通风住宅室内热环境与居民 热舒适差异性进行了对比研究，重要成果如下： 室内平均空气温度，冬季 城市住宅比村镇住宅高 3.44，夏季高 2.81；平均辐射温度，冬季城市住宅 要比存着住宅高 3.46，夏季高 3.06；平均相对湿度，冬季城市住宅要比村 镇住宅低 16.2，夏季低 10.86；在夏季，城市住宅平均风速高 0.22 m/s。 城市住宅室内的温度和辐射温度要高于村镇住宅，这主要是由于城市热岛效应， 城市室外气温高于村镇室外气温； 城市居民的热接受性冬季要远高于夏季， 即城市冬季热环境要好于夏季，这主要是由于城市的“热岛效应” ，城市室外气 温高于村镇住宅室外气温，分析冬、夏季节城乡比较结果可以发现村镇居民的 热可接受性要高于城市居民，尤其是在夏季，这可能是由于村镇居民在当地的 居住时间长于城市居民，村镇居民更加适应当地的气候环境； 冬季，城市 居民改善热环境的主要方式是通过取暖器和空调，而村镇居民主要是通过木炭 烤火或者是火堂的方式改善室内热环境，因此它们消耗的能源结构不同；夏季 城市居民主要是通过电风扇和空调改善室内热环境，村镇居民主要是通过电风 扇和开门窗自然通风的方式改善室内热环境和提高居民热舒适的水平； 在冬季，城市住宅中性温度为 14，村镇住宅中性温度 11.5；在夏季，城市住 宅中性温度为 28.5，村镇住宅中性温度为 21.5； 村镇住宅冬季可接 受的热舒适温度范围是：8.41-15.65，夏季的可接受的热舒适温度范围是： 15.65-30.14。因为夏、冬季节分别是一年之中的最热和最冷季节，因此分 别取冬季的下限和夏季的上限就能得到全年可接受的热舒适温度范围是： 8.41-30.14； 城市住宅冬季可接受的热舒适温度范围是：14- 20.25，夏季的可接受的热舒适温度范围是：20.25-32.75。分别取冬季 的下限和夏季的上限就能得到全年可接受的热舒适温度范围是：14-32.75。(3)在现场调查样本数据的基础上，建立了以统计学为基础的排序选择模型， 用于评价和预测自然通风环境中的热舒适性，主要成果如下： 用计量统计 学软件 Eviews 对模型进行了求解，并且用