一種建筑熱濕環(huán)境等級的評估系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的建筑熱濕環(huán)境等級的評估系統(tǒng)及方法，能夠根據(jù)不同的建筑冷熱源類型選擇不同的評估方法，適用于人工冷熱源建筑及非人工冷熱源建筑，能夠客觀得給出建筑的熱濕環(huán)境等級和建筑室內(nèi)舒適的溫度范圍，有利于有效改善室內(nèi)的熱舒適環(huán)境，并且節(jié)省建筑能耗。能夠判定不同區(qū)域、不同季節(jié)、不同建筑、不同環(huán)境下的建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境等級，評價方法比較全面。
【專利說明】一種建筑熱濕環(huán)境等級的評估系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑室內(nèi)熱濕環(huán)境評估領(lǐng)域，具體涉及一種建筑熱濕環(huán)境等級的評價 系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟、技術(shù)的發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們對室內(nèi)環(huán)境熱舒適的要求越 來越高，熱舒適是指人對于熱濕環(huán)境的主觀滿意程度。同時中央政府高度重視居民的居住 生活水平，提出要努力創(chuàng)建更舒適的居住條件、更優(yōu)美的環(huán)境。因此營造一種健康、舒適、環(huán) 保、節(jié)能的室內(nèi)環(huán)境顯得尤為重要。
[0003] 目前，現(xiàn)有的室內(nèi)熱濕環(huán)境評價系統(tǒng)一般采用丹麥工業(yè)大學Fanger教授所提出 的PMV-PH)模型，利用人體熱感覺指標，以人體熱平衡為依據(jù)，結(jié)合心理學的主觀感受得到 一個綜合性的熱舒適方程來評價室內(nèi)環(huán)境的熱舒適性。然而，實踐證明，PMV-PH)模型認為 環(huán)境參數(shù)不隨時間改變，而且把人體看作是外界熱刺激的被動接受者。這類模型規(guī)定了一 個相對狹窄的舒適區(qū)，是在把人體作為環(huán)境被動的接受者的基礎(chǔ)上建立起來的穩(wěn)態(tài)熱舒適 模型，此模型在人工冷源環(huán)境下（即房間內(nèi)采用空調(diào)/采暖等方式）評估室內(nèi)熱濕環(huán)境等 級較為精確。然而，PMv-pro模型中并沒有考慮人們心里-行為適應性的調(diào)節(jié)作用，在非人 工冷熱源環(huán)境下（即房間內(nèi)沒有采取空調(diào)或采暖等方式）評估熱濕環(huán)境等級時會出現(xiàn)較大 變差，得到的結(jié)果并不能真實評價室內(nèi)熱濕環(huán)境的等級。因此非人工冷熱源環(huán)境的評價方 法因有異于人工熱冷源環(huán)境的評價方法，應能體現(xiàn)人的心里-行為適應性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明所解決的問題在于，怎樣提供一種在非 人工冷熱源環(huán)境下，評估室內(nèi)熱濕環(huán)境等級精確，并且同時適用于人工冷熱源建筑和非人 工冷熱源建筑的熱濕環(huán)境等級的評價系統(tǒng)及方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中，在非人工冷熱源 環(huán)境下評估熱濕環(huán)境等級時會出現(xiàn)較大變差的問題。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種建筑熱濕環(huán)境等級的評估系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)測試模塊、數(shù)據(jù)儲存模塊和數(shù)據(jù)處 理模塊；數(shù)據(jù)測試模塊安裝在室內(nèi)，用于檢測室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)，室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)包括室 內(nèi)空氣溫度、室內(nèi)空氣相對濕度、室內(nèi)平均輻射溫度以及室內(nèi)風速；數(shù)據(jù)測試模塊包括膨脹 式溫度感應器、露點式濕度感應器、球形黑球溫度計和風速探頭，膨脹式溫度感應器用于實 時檢測室內(nèi)空氣溫度，露點式濕度感應器用于檢測室內(nèi)空氣相對濕度，球形黑球溫度計用 于實時檢測室內(nèi)平均輻射溫度；風速探頭用于實時檢測室內(nèi)風速；數(shù)據(jù)儲存模塊用于存儲 數(shù)據(jù)測試模塊檢測到的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)輸入的建筑冷熱源類型選擇室內(nèi)熱濕環(huán)境 類型參數(shù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)測試模塊檢測到的室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)，獲得建筑的熱濕環(huán)境等級、室 內(nèi)的預測熱中性溫度和熱舒適溫度范圍，將建筑的熱濕環(huán)境等級、室內(nèi)的預測熱中性溫度 和熱舒適溫度范圍作為建筑熱濕環(huán)境等級的評估結(jié)果；建筑冷熱源類型包括人工冷熱源建 筑和非人工冷熱源建筑。
[0007] 作為上述方案的進一步優(yōu)化，還包括數(shù)據(jù)顯示模塊，數(shù)據(jù)顯示模塊中設(shè)有切換按 鍵、最值按鍵和清除按鍵；切換按鍵用于對所述室內(nèi)熱濕環(huán)境類型參數(shù)進行切換，最值按鍵 用于顯示所述室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)的最值，清除按鍵用于清除數(shù)據(jù)儲存模塊存儲的數(shù)據(jù)。
[0008] -種建筑熱濕環(huán)境等級的評估方法，由上述建筑熱濕環(huán)境等級的評估系統(tǒng)運行， 包括以下步驟：
[0009] 1)獲取數(shù)據(jù)測試模塊檢測到的室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)：室內(nèi)空氣溫度、室內(nèi)空氣相對 濕度、室內(nèi)平均輻射溫度和室內(nèi)風速，并將檢測到的數(shù)據(jù)進行儲存；
[0010] 2)數(shù)據(jù)處理模塊輸入當前室內(nèi)熱濕環(huán)境類型參數(shù)：熱工氣候分區(qū)、季節(jié)、建筑類 型和建筑冷熱源類型；
[0011] 3)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)當前室內(nèi)熱濕環(huán)境類型參數(shù)獲取預設(shè)的建筑相關(guān)參數(shù)；
[0012] 4)數(shù)據(jù)處理模塊判斷當前室內(nèi)熱濕環(huán)境類型參數(shù)中建筑冷熱源類型為人工冷熱 源建筑，執(zhí)行步驟5 ;判斷當前室內(nèi)熱濕環(huán)境類型參數(shù)中建筑冷熱源類型為非人工冷熱源 建筑，執(zhí)行步驟6 ;
[0013] 5)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)檢測到的室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)和建筑相關(guān)參數(shù)，求取預計平均 熱感覺和預計不滿意百分數(shù)，并得出當前熱濕環(huán)境的等級，計算并給出當前室內(nèi)預測熱中 性溫度和熱舒適溫度范圍，評估結(jié)束；
[0014] 6)數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)檢測到的室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)和建筑相關(guān)參數(shù)，求取預計適應 性平均熱感覺，并得出當前熱濕環(huán)境的等級，計算并給出當前室內(nèi)預測熱中性溫度和熱舒 適溫度范圍，評估結(jié)束。
[0015] 作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述步驟4中，所述建筑相關(guān)參數(shù)包括服裝熱阻和 活動代謝率，活動代謝率由建筑類型和活動狀態(tài)確定，建筑類型包括住宅、辦公和商場，活 動狀態(tài)包括靜坐和行走；服裝熱阻按以下方法確定：現(xiàn)場統(tǒng)計人員在不同熱工分區(qū)和不同 季節(jié)的情況下不同著裝的服裝熱阻，并計算不同著裝的服裝熱阻的平均值。
[0016] 作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述步驟5中，預計平均熱感覺PMV的計算公式為：
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 一種建筑熱濕環(huán)境等級的評估系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)測試模塊、數(shù)據(jù)儲存模塊 和數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)測試模塊安裝在室內(nèi)，用于檢測室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)，室內(nèi)熱濕環(huán)境參 數(shù)包括室內(nèi)空氣溫度、室內(nèi)空氣相對濕度、室內(nèi)平均輻射溫度以及室內(nèi)風速；數(shù)據(jù)測試模塊 包括膨脹式溫度感應器、露點式濕度感應器、球形黑球溫度計和風速探頭，膨脹式溫度感應 器用于實時檢測室內(nèi)空氣溫度，露點式濕度感應器用于檢測室內(nèi)空氣相對濕度，球形黑球 溫度計用于實時檢測室內(nèi)平均輻射溫度；風速探頭用于實時檢測室內(nèi)風速；數(shù)據(jù)儲存模塊 用于存儲數(shù)據(jù)測試模塊檢測到的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)輸入的建筑冷熱源類型選擇室內(nèi) 熱濕環(huán)境類型參數(shù)，并結(jié)合數(shù)據(jù)測試模塊檢測到的室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)，獲得建筑的熱濕環(huán) 境等級、室內(nèi)的預測熱中性溫度和熱舒適溫度范圍，將建筑的熱濕環(huán)境等級、室內(nèi)的預測熱 中性溫度和熱舒適溫度范圍作為建筑熱濕環(huán)境等級的評估結(jié)果；建筑冷熱源類型包括人工 冷熱源建筑和非人工冷熱源建筑。
2. 如權(quán)利要求1所述的建筑熱濕環(huán)境等級的評估系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)顯示 模塊，數(shù)據(jù)顯示模塊中設(shè)有切換按鍵、最值按鍵和清除按鍵；切換按鍵用于對所述室內(nèi)熱濕 環(huán)境類型參數(shù)進行切換，最值按鍵用于顯示所述室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)的最值，清除按鍵用于 清除數(shù)據(jù)儲存模塊存儲的數(shù)據(jù)。
3. -種建筑熱濕環(huán)境等級的評估方法，其特征在于，由權(quán)利要求1所述的建筑熱濕環(huán) 境等級的評估系統(tǒng)運行，包括以下步驟： 1) 獲取數(shù)據(jù)測試模塊檢測到的室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)：室內(nèi)空氣溫度、室內(nèi)空氣相對濕 度、室內(nèi)平均輻射溫度和室內(nèi)風速，并將檢測到的數(shù)據(jù)進行儲存； 2) 數(shù)據(jù)處理模塊輸入當前室內(nèi)熱濕環(huán)境類型參數(shù)：熱工氣候分區(qū)、季節(jié)、建筑類型和 建筑冷熱源類型； 3) 數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)當前室內(nèi)熱濕環(huán)境類型參數(shù)獲取預設(shè)的建筑相關(guān)參數(shù)； 4) 數(shù)據(jù)處理模塊判斷當前室內(nèi)熱濕環(huán)境類型參數(shù)中建筑冷熱源類型為人工冷熱源建 筑，執(zhí)行步驟5 ;判斷當前室內(nèi)熱濕環(huán)境類型參數(shù)中建筑冷熱源類型為非人工冷熱源建筑， 執(zhí)行步驟6 ; 5) 數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)檢測到的室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)和建筑相關(guān)參數(shù)，求取預計平均熱感 覺和預計不滿意百分數(shù)，并得出當前熱濕環(huán)境的等級，計算并給出當前室內(nèi)預測熱中性溫 度和熱舒適溫度范圍，評估結(jié)束； 6) 數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)檢測到的室內(nèi)熱濕環(huán)境參數(shù)和建筑相關(guān)參數(shù)，求取預計適應性平 均熱感覺，并得出當前熱濕環(huán)境的等級，計算并給出當前室內(nèi)預測熱中性溫度和熱舒適溫 度范圍，評估結(jié)束。
4. 如權(quán)利要求3所述的建筑熱濕環(huán)境等級的評估方法，其特征在于，所述步驟4中，所 述建筑相關(guān)參數(shù)包括服裝熱阻和活動代謝率，活動代謝率由建筑類型和活動狀態(tài)確定，建 筑類型包括住宅、辦公和商場，活動狀態(tài)包括靜坐和行走；服裝熱阻按以下方法確定：現(xiàn)場 統(tǒng)計人員在不同熱工分區(qū)和不同季節(jié)的情況下不同著裝的服裝熱阻，并計算不同著裝的服 裝熱阻的平均值。
5. 如權(quán)利要求3所述的建筑熱濕環(huán)境等級的評估方法，其特征在于，所述步驟5中，預 計平均熱感覺PMV的計算公式為：
其中，exp⑴=e1 ;M為所述活動代謝率;W為人體所做的機械功，取值為Ο ; 匕為環(huán)境的水蒸氣分壓力
，ta為所述室內(nèi)空氣溫度，Η為所述室 內(nèi)空氣相對濕度；fd為服裝的面積系數(shù)，
d為服 裝熱阻；為衣服外表面溫度，ξ為所述室內(nèi)平均輻射溫度，h。為對流換熱系數(shù)，
預計不滿意百分數(shù)PPD的計算公式為： PPD = 100-95exp[-(0. 03353PMV4+0. 2179PMV2)]； 按照下表得出當前熱濕環(huán)境的等級：
當前室內(nèi)預測熱中性溫度的計算方法為：所述預計平均熱感覺PMV的計算公式中，取 室內(nèi)空氣相對濕度H、室內(nèi)風速V、室內(nèi)平均輻射溫度?為當前數(shù)據(jù)測試模塊測量得到的數(shù) 據(jù)，活動代謝率Μ和服裝熱阻Id為當前的建筑相關(guān)參數(shù)，PMV值為0時，計算得到的室內(nèi)空 氣溫度ta即為當前室內(nèi)預測熱中性溫度tn ; 熱舒適溫度范圍的計算方法為：所述預計平均熱感覺PMV的計算公式中，取室內(nèi)空氣 相對濕度H、室內(nèi)風速V、室內(nèi)平均輻射溫度ξ為當前數(shù)據(jù)測試模塊測量得到的數(shù)據(jù)，活動代 謝率Μ和服裝熱阻Id為當前的建筑相關(guān)參數(shù)，PMV值為-0. 5時，計算得到的室內(nèi)空氣溫度 1為下限空氣溫度tal ;取室內(nèi)空氣相對濕度H、室內(nèi)風速V、室內(nèi)平均輻射溫度ξ為當前數(shù)據(jù) 測試模塊測量得到的數(shù)據(jù)，活動代謝率Μ和服裝熱阻Id為當前的建筑相關(guān)參數(shù)，PMV值為 〇. 5時，計算得到的室內(nèi)空氣溫度ta為上限空氣溫度ta2 ; [tal，ta2]形成的溫度區(qū)間即為熱 舒適溫度范圍。
6.如權(quán)利要求3所述的建筑熱濕環(huán)境等級的評估方法，其特征在于，所述步驟6中，預 計適應性平均熱感覺APMV的計算公式為： APMV = PMV/(1+A . PMV)； 其中，λ為自適應系數(shù)，λ的計算方法如下： 采用熱感覺投票方法獲得建筑中任意一個非人工冷熱源環(huán)境中不同溫度下，若干個人 員的包含有人體實際熱感覺投票值的訓練樣本；根據(jù)每個訓練樣本對應的室內(nèi)熱濕環(huán)境參 數(shù)和建筑相關(guān)參數(shù)計算出每個訓練樣本對應的PMV值；將所有的訓練樣本的PMV值按照預 設(shè)的分箱間隔進行劃分；統(tǒng)計位于每個被劃分區(qū)間內(nèi)的訓練樣本的人體實際熱感覺投票值 和PMV值，并分別計算出該區(qū)間內(nèi)訓練樣本的人體實際熱感覺投票值和PMV的平均值；利用 分箱法分別對所有的人體實際熱感覺投票值和PMV的平均值進行平滑處理；以每個被劃分 區(qū)間的PMV的平均值作為自變量，位于該被劃分區(qū)間內(nèi)的人體實際熱感覺投票值的平均值 AMV作為因變量，建立以下方程：
其中，Xi為被劃分區(qū)間的PMV的平均值，yi為位于該被劃分區(qū)間內(nèi)的人體實際熱感覺 投票值的平均值A(chǔ)MV ; 利用最小二乘法求得Π 最小時λ的取值； 按照下表得出當前熱濕環(huán)境的等級:_ι
當前室內(nèi)預測熱中性溫度的計算方法為：所述預計適應性平均熱感覺APMV的計算公 式中，取室內(nèi)空氣相對濕度Η、室內(nèi)風速V、室內(nèi)平均輻射溫度ξ為當前數(shù)據(jù)測試模塊測量得 到的數(shù)據(jù)，活動代謝率Μ和服裝熱阻I d為當前的建筑相關(guān)參數(shù)，APMV值為0時，計算得到 的室內(nèi)空氣溫度ta即為當前室內(nèi)預測熱中性溫度t n ; 熱舒適溫度范圍的計算方法為：所述預計適應性平均熱感覺APMV的計算公式中，取室 內(nèi)空氣相對濕度H、室內(nèi)風速v、室內(nèi)平均輻射溫度ξ為當前數(shù)據(jù)測試模塊測量得到的數(shù)據(jù)， 活動代謝率Μ和服裝熱阻Id為當前的建筑相關(guān)參數(shù)，APMV值為-0. 5時，計算得到的室內(nèi)空 氣溫度1為下限空氣溫度tal ;取室內(nèi)空氣相對濕度H、室內(nèi)風速V、室內(nèi)平均輻射溫度ξ為 當前數(shù)據(jù)測試模塊測量得到的數(shù)據(jù)，活動代謝率Μ和服裝熱阻Id為當前的建筑相關(guān)參數(shù)， APMV值為0. 5時，計算得到的室內(nèi)空氣溫度ta為上限空氣溫度ta2 ; [tal，ta2]形成的溫度區(qū) 間即為熱舒適溫度范圍。
7.如權(quán)利要求6所述的建筑熱濕環(huán)境等級的評估方法，其特征在于，所述分箱間隔為 0. 25。
【文檔編號】G06F17/50GK104102789SQ201410363090
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】李百戰(zhàn), 姚潤明, 喻偉, 劉紅, 李楠, 賈洪愿, 張明 申請人:重慶大學