CN106156412A - 一种计算湿热地区体育馆内运动人体热舒适度范围的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计算湿热地区体育馆内运动人体热舒适度范围的方法，包括步骤：步骤1、对湿热地区体育馆内的热环境参数进行测量；步骤2、将所述热环境参数输入标准有效温度SET计算软件进行加权求值，计算出SET值；步骤3、与热环境测量同步进行对湿热地区体育馆内的运动人群的热舒适主观问卷调查，统计得出热舒适投票值TCV；步骤4、以SET值作为横坐标，以热舒适投票值TCV作为纵坐标进行线性拟合，得出SET与热舒适投票值TCV的散点图，求出线性回归方程，得出热舒适范围。本发明为体育馆建筑及运动人体的热舒适研究提供理论参考，有利于更好地预测不同环境参数下运动人体热舒适情况，为体育馆建筑内的热环境做出合理调控。
Description
技术领域
本发明涉及建筑热舒适领域，特别是涉及一种计算湿热地区体育馆内运动人体热舒适度范围的方法。
背景技术
目前，ASHRAE 55—2004和ISO 7730是普遍采用的评价和预测室内热环境热舒适程度的标准。
ASHRAE 55：最初，根据美国堪萨斯州立大学等长期研究结果，产生了美国供暖、制冷与空调工程师协会的ASHRAE 55—74标准，即《人们居住的热舒适条件》，以及后来的ASHRAE 55—81标准、ASHRAE55—1992标准和ASHRAE 55—2004标准。
ISO 7730：国际标准化组织(ISO)根据丹麦工业大学PO Fanger教授的研究成果制定了ISO 7730标准，《适中的热环境——PMV与PPD指标的确定及热舒适条件的确定》。在ISO7730标准中以PMV-PPD指标来描述和评价热环境。该指标综合考虑了人体活动程度、衣服热阻(衣着情况)、空气温度、空气湿度、平均辐射温度、空气流动速度等6个因素，以满足人体热平衡方程为条件，通过主观感觉试验确定出的绝大多数人的冷暖感觉等级。上述研究成果及相应的标准形成了以后舒适性热环境设计的依据。
但是，这两个热舒适标准并没有考虑地域、气候变化等因素，它们都是以欧美当地学生为研究对象，以空调环境为实验背景得出的，所得结果仅适用于欧美国家的热环境气候下，所以其适用性受到各国学者不同程度的质疑。另外，目前对于热舒适的研究主要集中在住宅、办公建筑及少量公共建筑上，研究对 象均为休息状态下的人群或运动强度较小的人群，针对体育馆建筑和中高强度运动状态人群的热舒适度研究还存在很大空白。
因此，有必要建立适用于湿热地区体育训练馆内运动人群的热舒适度范围，为该地区体育馆建筑及运动人体的热舒适研究提供理论参考，更好地预测不同环境参数下的运动人体热舒适情况，为体育馆建筑内的热环境做出合理调控。
发明内容
本发明目的在提供适用于湿热地区体育馆内运动人群的热舒适度范围和填补热舒适研究在运动领域的空白。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种计算湿热地区体育馆内运动人体热舒适度范围的方法，包括如下步骤：
步骤1、对湿热地区的体育馆内的热环境参数进行测量；
步骤2、将测量得到的热环境参数输入标准有效温度SET计算软件进行加权求值，计算得出SET值；
步骤3、与热环境测量同步进行对湿热地区体育馆内的运动人群的热舒适主观问卷调查，统计得出热舒适投票值TCV；
步骤4、以SET值作为横坐标，以热舒适投票值TCV作为纵坐标进行线性拟合，得出SET与热舒适投票值TCV的散点图，从而求出线性回归方程，得出热舒适范围。
进一步地，步骤1中，所述的热环境参数测量测量地点为在广州地区的3个体育训练馆建筑；测量的热环境参数包括空气温度Ta、相对湿度空气流 速v、辐射温度Tr、人体着衣量Clo和新陈代谢率Met；测量时间和频率为8月、10月和1月，每月选取4天具有典型代表该月气候的测试日进行测试，测试时段为9:00至18:00，每隔10分钟测量并记录一次数据；测点布置为能更准确的求得各场馆的物理数据平均值，仪器需在场地内均匀分布，每个场馆设置五个实测点，测点高度取在地面垂直高度1.1m处。
进一步地，测量热环境参数的仪器包括TES-1341型热线风速仪(用于测量空气温度、相对湿度和空气流速)和中国台湾衡AZ-8778黑球温度计(用于测量辐射温度)。
进一步地，步骤2所述的标准有效温度SET作为热舒适评价指标，它是以人体生理反应模型为基础，由人体传热的物理过程分析得出；计算时根据Gagge的两节点模型，采用加州大学伯克利分校的建筑环境中心利用Excel软件编制的SET计算程序，将测试得到的热环境参数输入计算软件，经计算可得标准有效温度SET的值。
进一步地，步骤3中，运动人群的热舒适主观问卷调查必须和步骤1的热环境参数测量同时进行，调查内容为请体育馆内的运动人群对室内总体热舒适感觉进行主观评价，包括舒适、稍不舒适、不舒适和极不舒适4点指标；调查对象设定为在体育场馆中穿着短衣短裤运动装打篮球的青年运动者，年龄15岁至35岁，身高160mm至180mm；调查安排在运动受试者篮球运动15分钟后进行，保证受试者达到一定的运动量；调查时间为9:00至18:00，每小时每场馆平均调查5人，按一小时的最终调查平均值为1个样本。
进一步地，步骤4中，以SET值作为横坐标，以热舒适投票值作为纵坐标进行线性拟合，得出SET与热舒适投票值TCV的散点图，从而求出线性回 归方程：热舒适投票值TCV＝0.007SET2-0.356SET+4.614，相关系数R2为0.65，表明热舒适度投票值与标准有效温度SET存在较好的二项式关系，当0≤TCV≤0.5时，18.5℃≤SET#≤30.8℃，其物理意义为90％运动人群感觉舒适时所对应的新标准有效温度SET#的范围为18.5℃至30.8℃，此范围即为最终运动热舒适度范围。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和效果：
1)提供适用于湿热地区体育馆内运动人群的热舒适度范围：
我国亚热带湿热地区，高温高湿的时间段较长，气候特征鲜明。在建筑未采取任何措施的情况下，全年大多数时候的气候舒适性较差，采用统一的国际热舒适度标准显然不适用于该地区的热舒适环境评价。为切实改善湿热地区体育建筑室内热环境质量，迫切需要对该地区的热舒适特征作全面客观的了解和认识。本发明针对湿热地区的体育训练馆建筑进行调研及现场实测，统计室内热环境参数和主观调查问卷数据，并通过分析人体热反应情况建立适用于湿热地区体育训练馆内运动人群的热舒适度范围，为该地区体育馆建筑及运动人体的热舒适研究提供理论参考。
2)填补热舒适研究在运动领域的空白：
体育建筑中运动状态下的人体热反应较非运动人体有很大的不同，其热舒适研究得出的相关结论也具有特殊性。因此，对体育建筑内运动状态下的人群进行热舒适研究，有利于更好地预测不同环境参数下的运动人体热舒适情况，为体育馆建筑内的热环境做出合理调控。
附图说明
图1为本发明实施例的流程示意图。
图2是本发明实施例的3个体育训练馆建筑热环境测量的平面布点图。
图3是本发明实施例的主观调查问卷内容。
图4是本发明实施例的标准有效温度SET的计算表格。
图5是本发明实施例的实测得到的数据统计样本。
图6是本发明实施例的热舒适投票值与SET的散点图及线性关系。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
针对湿热地区的体育训练馆建筑及建筑内运动人体进行现场实测，统计室内热环境参数(空气温度、相对湿度、空气流速、辐射温度、新陈代谢率、衣着量)和主观调查问卷数据(热舒适感觉投票)，通过加权热环境的6个参数计算得出标准有效温度SET值，再将SET值与主观调查问卷结果进行线性回归方程的建模，从而得出湿热地区体育训练馆内运动人群的热舒适度范围。
如图1所示，一种计算湿热地区体育馆内运动人体热舒适度范围的方法，包括如下步骤：
步骤1、对湿热地区的体育馆内的热环境参数进行测量；
步骤2、将测量得到的热环境参数输入标准有效温度SET计算软件进行加权求值，计算得出SET值；
步骤3、与热环境测量同步进行对湿热地区体育馆内的运动人群的热舒适主观问卷调查，统计得出热舒适投票值TCV；
步骤4、以SET值作为横坐标，以热舒适投票值TCV作为纵坐标进行线 性拟合，得出SET与热舒适投票值TCV的散点图，从而求出线性回归方程，得出热舒适范围。
具体而言，步骤1中所述的热环境参数测量测量地点为在广州地区的3个体育训练馆建筑；测量参数为空气温度Ta、相对湿度空气流速v、辐射温度Tr、人体着衣量Clo和新陈代谢率Met；测量仪器为TES-1341型热线风速仪和中国台湾衡AZ-8778黑球温度计；测量时间和频率为8月(夏季)、10月(过渡季)和1月(冬季)，每月选取4天具有典型代表该月气候的测试日进行测试。测试时段为9:00至18:00，每隔10分钟测量并记录一次数据；测点布置为能更准确的求得各场馆的物理数据平均值，仪器需在场地内均匀分布，现每个场馆设置五个实测点(如图2)。按照建筑热环境测试方法标准，测点高度取在地面垂直高度1.1m处。
具体而言，步骤2中所述的标准有效温度SET作为热舒适评价指标，它是以人体生理反应模型为基础，由人体传热的物理过程分析得出的，不同于其他仅从主观评价由经验推导得到的有效温度指标，标准有效温度SET指标综合考虑了不同的活动水平和衣服热阻，更合理且更具通用性；计算时根据Gagge的两节点模型，采用加州大学伯克利分校的建筑环境中心利用Excel软件编制的SET计算程序(如图4)，将测试得到的热环境参数(空气温度Ta、相对湿度空气流速v、辐射温度Tr、人体着衣量Clo和新陈代谢率Met)输入计算软件，经计算可得标准有效温度SET的值。
具体而言，步骤3中所述的运动人群的热舒适主观问卷调查必须和步骤1的热环境参数测量同时进行。调查内容为请体育馆内的运动人群对室内总体热舒适感觉进行主观评价(包括舒适、稍不舒适、不舒适和极不舒适4点指 标)(如图3)；调查对象设定为在体育场馆中穿着短衣短裤运动装打篮球的青年运动者，年龄15岁至35岁，身高160mm至180mm。调查安排在运动受试者篮球运动15分钟后进行，保证受试者达到一定的运动量。调查时间为9:00至18:00，每小时每场馆平均调查5人，按一小时的最终调查平均值为1个样本。
具体而言，步骤4中，以SET值作为横坐标，以热舒适投票值作为纵坐标进行线性拟合，得出SET与热舒适投票值的散点图(如图5、图6)，从而求出线性回归方程：TCV(热舒适投票值)＝0.007SET2-0.356SET+4.614，相关系数R2为0.65，表明热舒适度投票值与标准有效温度SET存在较好的二项式关系。当0≤TCV≤0.5时，18.5℃≤SET#≤30.8℃，其物理意义为90％运动人群感觉舒适时所对应的新标准有效温度SET的范围为18.5℃至30.8℃。此范围即为最终运动热舒适度范围。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种计算湿热地区体育馆内运动人体热舒适度范围的方法，包括如下步骤：
步骤1、对湿热地区的体育馆内的热环境参数进行测量；
步骤2、将测量得到的热环境参数输入标准有效温度SET计算软件进行加权求值，计算得出SET值；
步骤3、与热环境测量同步进行对湿热地区体育馆内的运动人群的热舒适主观问卷调查，统计得出热舒适投票值TCV；
步骤4、以SET值作为横坐标，以热舒适投票值TCV作为纵坐标进行线性拟合，得出SET与热舒适投票值TCV的散点图，从而求出线性回归方程，得出热舒适范围。
2.根据权利要求1所述的计算湿热地区体育馆内运动人体热舒适度范围的方法，其特征在于：
步骤1中，所述的热环境参数测量测量地点为在广州地区的3个体育训练馆建筑；测量的热环境参数包括空气温度Ta、相对湿度空气流速v、辐射温度Tr、人体着衣量Clo和新陈代谢率Met；测量时间和频率为8月、10月和1月，每月选取4天具有典型代表该月气候的测试日进行测试，测试时段为9:00至18:00，每隔10分钟测量并记录一次数据；测点布置为能更准确的求得各场馆的物理数据平均值，仪器需在场地内均匀分布，每个场馆设置五个实测点，测点高度取在地面垂直高度1.1m处。
3.根据权利要求2所述的计算湿热地区体育馆内运动人体热舒适度范围的方法，其特征在于：测量热环境参数的仪器包括TES-1341型热线风速仪和台湾衡AZ-8778黑球温度计。
4.根据权利要求1所述的计算湿热地区体育馆内运动人体热舒适度范围的方法，其特征在于：步骤2所述的标准有效温度SET作为热舒适评价指标，它是以人体生理反应模型为基础，由人体传热的物理过程分析得出；计算时根据Gagge的两节点模型，采用加州大学伯克利分校的建筑环境中心利用Excel软件编制的SET计算程序，将测试得到的热环境参数输入计算软件，经计算可得标准有效温度SET的值。
5.根据权利要求1所述的计算湿热地区体育馆内运动人体热舒适度范围的方法，其特征在于：步骤3中，运动人群的热舒适主观问卷调查必须和步骤1的热环境参数测量同时进行，调查内容为请体育馆内的运动人群对室内总体热舒适感觉进行主观评价，包括舒适、稍不舒适、不舒适和极不舒适4点指标；调查对象设定为在体育场馆中穿着短衣短裤运动装打篮球的青年运动者，年龄15岁至35岁，身高160mm至180mm；调查安排在运动受试者篮球运动15分钟后进行，保证受试者达到一定的运动量；调查时间为9:00至18:00，每小时每场馆平均调查5人，按一小时的最终调查平均值为1个样本。
6.根据权利要求1所述的计算湿热地区体育馆内运动人体热舒适度范围的方法，其特征在于，步骤4中，以SET值作为横坐标，以热舒适投票值作为纵坐标进行线性拟合，得出SET与热舒适投票值TCV的散点图，从而求出线性回归方程：热舒适投票值TCV＝0.007SET2-0.356SET+4.614，相关系数R2为0.65，表明热舒适度投票值与标准有效温度SET存在较好的二项式关系，当0≤TCV≤0.5时，18.5℃≤SET#≤30.8℃，其物理意义为90％运动人群感觉舒适时所对应的新标准有效温度SET#的范围为18.5℃至30.8℃，此范围即为最终运动热舒适度范围。
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