人体局部接触式热暴露对热舒适的影响研究

With the background of rapid increasing of building energy consumption, it is necessary to rethink about the solution of occupants’ thermal comfort in order to reduce energy consumed by HVAC system. Using individual conditioning devices with effective local thermal exposure could significantly improve thermal comfort in non-neutral thermal environment, which could be a good supplement to the traditional heating and cooling methods..As one of several types of local thermal exposure, the contacting thermal exposure achieves heat conduction between heating/cooling resource and human body by means of making both sides contacting each other. Being different from most of the traditional ones, this method provides a new view to the mechanism of heat exchange between human body and environment. In the proposed project, the following research are planned to be conducted: 1) the effect of local contacting thermal exposure on thermal comfort; 2) the relationship between local thermal comfort and whole-body thermal comfort under the condition of local contacting thermal exposure; 3) the prototype of a wearable thermal conditioning device. Contributions are expected to deepen the understanding of mechanism on local thermal comfort, meanwhile to provide technical support to the development of related devices.

在我国建筑能耗高速增长的背景下，为了降低空调采暖系统的能耗，有必要对人体热舒适解决方案进行新的思考。采用个性化冷热调节措施，对于人体局部实施有效的热暴露，可以在很大程度上缓解人体对非中性热环境的不适感，能够成为传统空调采暖方式的重要补充。.作为局部热暴露多种方式中的一类，接触式热暴露通过将冷热源与人体接触，以热传导的形式与人体直接进行换热。该方式区别于以往绝大多数热舒适解决方案，对其进行研究，将从一个新的视角深入认识人体与环境的换热机理。为此，本项目将开展以下工作：1）研究局部接触式热暴露对热舒适的影响效果；2）研究局部接触式热暴露条件下局部热舒适与全身热舒适的内在关系；3）研发一种可穿戴的局部接触式热舒适调节模块。希望通过本项目研究，在理论层面进一步加深热舒适领域中关于局部热舒适的机理认识，同时在实践层面为相关设备的研制提供支持。

局部接触式热暴露通过将冷热源与人体接触，以热传导的形式对人体进行冷热调节，可以在很大程度上缓解人体对非中性热环境的不适感，成为传统空调采暖方式的重要补充。本项目针对局部接触式冷热调节装置进行了研发，并在人工气候室中开展受试者实验，主要包括：1）开发了基于半导体的局部冷却模块，以及具有良好保温性能的加热座椅；2）开展了偏热环境下局部接触式冷却对人体热舒适影响的实验研究，发现在环境温度32oC以下时，背部冷却效果最好；当环境温度达到34oC时，局部冷却因造成部位之间热感觉不均匀而带来较强的不适感，对提升整体热舒适起反作用；3）开展了偏冷环境下座椅加热对人体热舒适影响的实验研究，发现当环境温度下降到14oC时，座椅加热对整体热舒适起到显著的改善效果；当环境温度不低于16oC时，只要座椅的保温性能良好，是否加热并不会对人体热舒适产生显著的影响，而应该对冷感最强烈的手、脚等肢端部位采取措施；4）研发了服务于局部接触式热舒适研究的软硅胶表面暖体假人，由17个独立的控温模块组成，各部位可实现±0.3oC的控温精度，可用于支持后续研究。基于项目研究成果，发表SCI论文4篇，申请专利3项（已授权2项），参与并组织多次国内外学术交流，完成了任务书中提出的预期成果目标。