一种建筑热湿环境等级的评估系统及方法
【专利摘要】本发明提供的建筑热湿环境等级的评估系统及方法，能够根据不同的建筑冷热源类型选择不同的评估方法，适用于人工冷热源建筑及非人工冷热源建筑，能够客观得给出建筑的热湿环境等级和建筑室内舒适的温度范围，有利于有效改善室内的热舒适环境，并且节省建筑能耗。能够判定不同区域、不同季节、不同建筑、不同环境下的建筑室内热湿环境等级，评价方法比较全面。
【专利说明】一种建筑热湿环境等级的评估系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑室内热湿环境评估领域，具体涉及一种建筑热湿环境等级的评价 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济、技术的发展和生活水平的不断提高，人们对室内环境热舒适的要求越 来越高，热舒适是指人对于热湿环境的主观满意程度。同时中央政府高度重视居民的居住 生活水平，提出要努力创建更舒适的居住条件、更优美的环境。因此营造一种健康、舒适、环 保、节能的室内环境显得尤为重要。
[0003] 目前，现有的室内热湿环境评价系统一般采用丹麦工业大学Fanger教授所提出 的PMV-PH)模型，利用人体热感觉指标，以人体热平衡为依据，结合心理学的主观感受得到 一个综合性的热舒适方程来评价室内环境的热舒适性。然而，实践证明，PMV-PH)模型认为 环境参数不随时间改变，而且把人体看作是外界热刺激的被动接受者。这类模型规定了一 个相对狭窄的舒适区，是在把人体作为环境被动的接受者的基础上建立起来的稳态热舒适 模型，此模型在人工冷源环境下（即房间内采用空调/采暖等方式）评估室内热湿环境等 级较为精确。然而，PMv-pro模型中并没有考虑人们心里-行为适应性的调节作用，在非人 工冷热源环境下（即房间内没有采取空调或采暖等方式）评估热湿环境等级时会出现较大 变差，得到的结果并不能真实评价室内热湿环境的等级。因此非人工冷热源环境的评价方 法因有异于人工热冷源环境的评价方法，应能体现人的心里-行为适应性。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的上述不足，本发明所解决的问题在于，怎样提供一种在非 人工冷热源环境下，评估室内热湿环境等级精确，并且同时适用于人工冷热源建筑和非人 工冷热源建筑的热湿环境等级的评价系统及方法，用于解决现有技术中，在非人工冷热源 环境下评估热湿环境等级时会出现较大变差的问题。
[0005] 为解决上述技术问题，实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] -种建筑热湿环境等级的评估系统，包括数据测试模块、数据储存模块和数据处 理模块；数据测试模块安装在室内，用于检测室内热湿环境参数，室内热湿环境参数包括室 内空气温度、室内空气相对湿度、室内平均辐射温度以及室内风速；数据测试模块包括膨胀 式温度感应器、露点式湿度感应器、球形黑球温度计和风速探头，膨胀式温度感应器用于实 时检测室内空气温度，露点式湿度感应器用于检测室内空气相对湿度，球形黑球温度计用 于实时检测室内平均辐射温度；风速探头用于实时检测室内风速；数据储存模块用于存储 数据测试模块检测到的数据；数据处理模块根据输入的建筑冷热源类型选择室内热湿环境 类型参数，并结合数据测试模块检测到的室内热湿环境参数，获得建筑的热湿环境等级、室 内的预测热中性温度和热舒适温度范围，将建筑的热湿环境等级、室内的预测热中性温度 和热舒适温度范围作为建筑热湿环境等级的评估结果；建筑冷热源类型包括人工冷热源建 筑和非人工冷热源建筑。
[0007] 作为上述方案的进一步优化，还包括数据显示模块，数据显示模块中设有切换按 键、最值按键和清除按键；切换按键用于对所述室内热湿环境类型参数进行切换，最值按键 用于显示所述室内热湿环境参数的最值，清除按键用于清除数据储存模块存储的数据。
[0008] -种建筑热湿环境等级的评估方法，由上述建筑热湿环境等级的评估系统运行， 包括以下步骤：
[0009] 1)获取数据测试模块检测到的室内热湿环境参数：室内空气温度、室内空气相对 湿度、室内平均辐射温度和室内风速，并将检测到的数据进行储存；
[0010] 2)数据处理模块输入当前室内热湿环境类型参数：热工气候分区、季节、建筑类 型和建筑冷热源类型；
[0011] 3)数据处理模块根据当前室内热湿环境类型参数获取预设的建筑相关参数；
[0012] 4)数据处理模块判断当前室内热湿环境类型参数中建筑冷热源类型为人工冷热 源建筑，执行步骤5 ;判断当前室内热湿环境类型参数中建筑冷热源类型为非人工冷热源 建筑，执行步骤6 ;
[0013] 5)数据处理模块根据检测到的室内热湿环境参数和建筑相关参数，求取预计平均 热感觉和预计不满意百分数，并得出当前热湿环境的等级，计算并给出当前室内预测热中 性温度和热舒适温度范围，评估结束；
[0014] 6)数据处理模块根据检测到的室内热湿环境参数和建筑相关参数，求取预计适应 性平均热感觉，并得出当前热湿环境的等级，计算并给出当前室内预测热中性温度和热舒 适温度范围，评估结束。
[0015] 作为上述方案的进一步优化，所述步骤4中，所述建筑相关参数包括服装热阻和 活动代谢率，活动代谢率由建筑类型和活动状态确定，建筑类型包括住宅、办公和商场，活 动状态包括静坐和行走；服装热阻按以下方法确定：现场统计人员在不同热工分区和不同 季节的情况下不同着装的服装热阻，并计算不同着装的服装热阻的平均值。
[0016] 作为上述方案的进一步优化，所述步骤5中，预计平均热感觉PMV的计算公式为：
[0017]
【权利要求】
1. 一种建筑热湿环境等级的评估系统，其特征在于，包括数据测试模块、数据储存模块 和数据处理模块；数据测试模块安装在室内，用于检测室内热湿环境参数，室内热湿环境参 数包括室内空气温度、室内空气相对湿度、室内平均辐射温度以及室内风速；数据测试模块 包括膨胀式温度感应器、露点式湿度感应器、球形黑球温度计和风速探头，膨胀式温度感应 器用于实时检测室内空气温度，露点式湿度感应器用于检测室内空气相对湿度，球形黑球 温度计用于实时检测室内平均辐射温度；风速探头用于实时检测室内风速；数据储存模块 用于存储数据测试模块检测到的数据；数据处理模块根据输入的建筑冷热源类型选择室内 热湿环境类型参数，并结合数据测试模块检测到的室内热湿环境参数，获得建筑的热湿环 境等级、室内的预测热中性温度和热舒适温度范围，将建筑的热湿环境等级、室内的预测热 中性温度和热舒适温度范围作为建筑热湿环境等级的评估结果；建筑冷热源类型包括人工 冷热源建筑和非人工冷热源建筑。
2. 如权利要求1所述的建筑热湿环境等级的评估系统，其特征在于，还包括数据显示 模块，数据显示模块中设有切换按键、最值按键和清除按键；切换按键用于对所述室内热湿 环境类型参数进行切换，最值按键用于显示所述室内热湿环境参数的最值，清除按键用于 清除数据储存模块存储的数据。
3. -种建筑热湿环境等级的评估方法，其特征在于，由权利要求1所述的建筑热湿环 境等级的评估系统运行，包括以下步骤： 1) 获取数据测试模块检测到的室内热湿环境参数：室内空气温度、室内空气相对湿 度、室内平均辐射温度和室内风速，并将检测到的数据进行储存； 2) 数据处理模块输入当前室内热湿环境类型参数：热工气候分区、季节、建筑类型和 建筑冷热源类型； 3) 数据处理模块根据当前室内热湿环境类型参数获取预设的建筑相关参数； 4) 数据处理模块判断当前室内热湿环境类型参数中建筑冷热源类型为人工冷热源建 筑，执行步骤5 ;判断当前室内热湿环境类型参数中建筑冷热源类型为非人工冷热源建筑， 执行步骤6 ; 5) 数据处理模块根据检测到的室内热湿环境参数和建筑相关参数，求取预计平均热感 觉和预计不满意百分数，并得出当前热湿环境的等级，计算并给出当前室内预测热中性温 度和热舒适温度范围，评估结束； 6) 数据处理模块根据检测到的室内热湿环境参数和建筑相关参数，求取预计适应性平 均热感觉，并得出当前热湿环境的等级，计算并给出当前室内预测热中性温度和热舒适温 度范围，评估结束。
4. 如权利要求3所述的建筑热湿环境等级的评估方法，其特征在于，所述步骤4中，所 述建筑相关参数包括服装热阻和活动代谢率，活动代谢率由建筑类型和活动状态确定，建 筑类型包括住宅、办公和商场，活动状态包括静坐和行走；服装热阻按以下方法确定：现场 统计人员在不同热工分区和不同季节的情况下不同着装的服装热阻，并计算不同着装的服 装热阻的平均值。
5. 如权利要求3所述的建筑热湿环境等级的评估方法，其特征在于，所述步骤5中，预 计平均热感觉PMV的计算公式为：
其中，exp⑴=e1 ;M为所述活动代谢率;W为人体所做的机械功，取值为Ο ; 匕为环境的水蒸气分压力
，ta为所述室内空气温度，Η为所述室 内空气相对湿度；fd为服装的面积系数，
d为服 装热阻；为衣服外表面温度，ξ为所述室内平均辐射温度，h。为对流换热系数，
预计不满意百分数PPD的计算公式为： PPD = 100-95exp[-(0. 03353PMV4+0. 2179PMV2)]； 按照下表得出当前热湿环境的等级：
当前室内预测热中性温度的计算方法为：所述预计平均热感觉PMV的计算公式中，取 室内空气相对湿度H、室内风速V、室内平均辐射温度?为当前数据测试模块测量得到的数 据，活动代谢率Μ和服装热阻Id为当前的建筑相关参数，PMV值为0时，计算得到的室内空 气温度ta即为当前室内预测热中性温度tn ; 热舒适温度范围的计算方法为：所述预计平均热感觉PMV的计算公式中，取室内空气 相对湿度H、室内风速V、室内平均辐射温度ξ为当前数据测试模块测量得到的数据，活动代 谢率Μ和服装热阻Id为当前的建筑相关参数，PMV值为-0. 5时，计算得到的室内空气温度 1为下限空气温度tal ;取室内空气相对湿度H、室内风速V、室内平均辐射温度ξ为当前数据 测试模块测量得到的数据，活动代谢率Μ和服装热阻Id为当前的建筑相关参数，PMV值为 〇. 5时，计算得到的室内空气温度ta为上限空气温度ta2 ; [tal，ta2]形成的温度区间即为热 舒适温度范围。
6.如权利要求3所述的建筑热湿环境等级的评估方法，其特征在于，所述步骤6中，预 计适应性平均热感觉APMV的计算公式为： APMV = PMV/(1+A . PMV)； 其中，λ为自适应系数，λ的计算方法如下： 采用热感觉投票方法获得建筑中任意一个非人工冷热源环境中不同温度下，若干个人 员的包含有人体实际热感觉投票值的训练样本；根据每个训练样本对应的室内热湿环境参 数和建筑相关参数计算出每个训练样本对应的PMV值；将所有的训练样本的PMV值按照预 设的分箱间隔进行划分；统计位于每个被划分区间内的训练样本的人体实际热感觉投票值 和PMV值，并分别计算出该区间内训练样本的人体实际热感觉投票值和PMV的平均值；利用 分箱法分别对所有的人体实际热感觉投票值和PMV的平均值进行平滑处理；以每个被划分 区间的PMV的平均值作为自变量，位于该被划分区间内的人体实际热感觉投票值的平均值 AMV作为因变量，建立以下方程：
其中，Xi为被划分区间的PMV的平均值，yi为位于该被划分区间内的人体实际热感觉 投票值的平均值AMV ; 利用最小二乘法求得Π 最小时λ的取值； 按照下表得出当前热湿环境的等级:_ι
当前室内预测热中性温度的计算方法为：所述预计适应性平均热感觉APMV的计算公 式中，取室内空气相对湿度Η、室内风速V、室内平均辐射温度ξ为当前数据测试模块测量得 到的数据，活动代谢率Μ和服装热阻I d为当前的建筑相关参数，APMV值为0时，计算得到 的室内空气温度ta即为当前室内预测热中性温度t n ; 热舒适温度范围的计算方法为：所述预计适应性平均热感觉APMV的计算公式中，取室 内空气相对湿度H、室内风速v、室内平均辐射温度ξ为当前数据测试模块测量得到的数据， 活动代谢率Μ和服装热阻Id为当前的建筑相关参数，APMV值为-0. 5时，计算得到的室内空 气温度1为下限空气温度tal ;取室内空气相对湿度H、室内风速V、室内平均辐射温度ξ为 当前数据测试模块测量得到的数据，活动代谢率Μ和服装热阻Id为当前的建筑相关参数， APMV值为0. 5时，计算得到的室内空气温度ta为上限空气温度ta2 ; [tal，ta2]形成的温度区 间即为热舒适温度范围。
7.如权利要求6所述的建筑热湿环境等级的评估方法，其特征在于，所述分箱间隔为 0. 25。
【文档编号】G06F17/50GK104102789SQ201410363090
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】李百战, 姚润明, 喻伟, 刘红, 李楠, 贾洪愿, 张明 申请人:重庆大学