建筑環(huán)境差異化對人體熱舒適的影響及評價研究

工位空調是一種既具有提高熱舒適性和改善空氣品質功能、同時又具備降低能耗優(yōu)勢的新的空調方式。根據(jù)其基本原理和送風結構，勢必在空調房間內形成一定的、人為控制的環(huán)境參數(shù)差異，因而人體的舒適性已不能采用穩(wěn)態(tài)空調環(huán)境下評價人體熱感覺的國際通用指標來評價。目前這種環(huán)境參數(shù)的差異化對人體舒適性的影響尚未得到充分的揭示，因而無法實現(xiàn)這種舒適節(jié)能的空調方式。本課題旨在通過深入的實驗研究和理論分析，揭示人體在不同環(huán)境參數(shù)間活動時生理熱平衡狀態(tài)與人體熱感覺之間的關系，基于人體熱平衡理論探討環(huán)境參數(shù)差異條件下人體熱感覺的機理和規(guī)律，其成果有望為空調方式的新突破打下理論基礎。 2100433B

項目針對醫(yī)療建筑熱濕環(huán)境對人體健康舒適影響的基礎問題，綜合建筑環(huán)境學、微生物學、流行病學和衛(wèi)生學的相關科學理論及國內外最新研究成果，采用理論方法研究醫(yī)療建筑主要空氣微生物的生態(tài)特性、感染毒性及生長熱濕響應特性，建立微生物單因子特性與熱濕參數(shù)的數(shù)學描述；通過對醫(yī)療建筑主要功能區(qū)域的舒適性問卷調查、現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)測試和空調系統(tǒng)濾塵采集，獲取主客觀基礎數(shù)據(jù)及微生物群落樣本;采用云模型結合熱舒適理論和灰色系統(tǒng)理論分析熱濕環(huán)境主客觀數(shù)據(jù)，挖掘影響病人熱舒適的關鍵參數(shù)，建立病人熱舒適反映描述和預測方法；采用實驗方法研究濾塵樣本微生物群落生態(tài)結構、污染水平、菌種豐度及生長熱濕響應特性，結合神經(jīng)網(wǎng)絡理論分析微生物群落存活階段感染毒性，形成醫(yī)療建筑熱濕環(huán)境健康舒適評價理論及預測方法。研究成果將對空調系統(tǒng)營造舒適安全醫(yī)療服務環(huán)境設計及運行調控提供理論支撐，也為將來修訂《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》提供科學依據(jù)。

目前醫(yī)院的環(huán)境控制系統(tǒng)設計及運行控制還基本沿用普通公共建筑的系統(tǒng)設計及控制標準及方法，本項目針對醫(yī)院室內病人等易感人群及病原微生物相對集中的特點，通過理論、實驗及模擬等研究方法，對醫(yī)院普通病房室內熱環(huán)境需求、室內人員產生的飛沫污染特征以及室內環(huán)制方式等展開了深入的研究。通過理論研究，獲得了空氣中與室內熱濕環(huán)境有關聯(lián)的主要生物污染物滋生與非生物污染物釋放隨溫濕度變化的規(guī)律及對人體的健康影響，創(chuàng)新性地建立了空氣細菌真菌污染的分級評價方法并給出分級評價標準；分析獲得人體不同呼吸活動產生的飛沫粒徑分布特征、飛沫噴出速度、飛沫質量流率及組分等基礎數(shù)據(jù)；分析給出了常壓環(huán)境病人能量代謝預測模型；發(fā)展建立了常壓環(huán)境及低氣壓環(huán)境普通住院病病人的熱舒適評價模型。通過對綜合醫(yī)院冬夏季現(xiàn)場實驗研究，發(fā)現(xiàn)按現(xiàn)有設計及控制管理模式，醫(yī)院空調房間冬夏都存在較嚴重中的空氣微生物污染，夏季為空氣細菌污染，冬季則主要是空氣真菌污染，給出了病房環(huán)境空氣細菌及真菌氣溶膠濃度與粒徑分布特征，真菌孢子的中值直徑小于3.19μm，細菌中值直徑小于5.73μm細菌；獲得了常壓環(huán)境及低氣壓環(huán)境冬夏季病房熱環(huán)境狀況、病房人員的熱中性溫度與可接受溫度，分析給出常壓環(huán)境冬季病人預測熱與實測熱中性溫度分別為20.7℃與20.9℃，夏季預測與實測熱中性溫度分別為23.2℃與24.8℃，低氣壓環(huán)境冬季病人預測與實測熱中性溫度，分別為22℃與22.4℃，夏季預測與實測熱中性溫度分別為24.6℃與24.8℃；通過場模擬與網(wǎng)絡模擬方法對病房通風模式的數(shù)值實驗及飛沫污染的感染風險評價，指出采用目前普遍采用的貼附射流為病房人員感染風險更小氣流組織模式，在疾病暴發(fā)時所需的應急通風量遠高于現(xiàn)有規(guī)范給出的2次/h新風標準。項目的研究成果可為修訂醫(yī)院室內空氣環(huán)境設計與控制標準提供理論與數(shù)據(jù)支撐，提出的常壓及低氣壓環(huán)境的病人熱舒適模型可補充與完善現(xiàn)有熱舒適理論體系。 2100433B

體育運動場所因人員活動量高，所需舒適的環(huán)境溫濕度偏低，夏季空調能耗高。空氣流動作為低能耗的夏季降溫方式，在體育運動場所的設計中卻使用不足，其關鍵原因是對運動狀態(tài)下空氣流動對人體熱舒適的影響缺乏系統(tǒng)研究，無法對體育場所空氣流動的應用進行指導。本課題擬以“運動狀態(tài)下空氣流動對溫濕度升高的補償規(guī)律”為關鍵點，系統(tǒng)研究運動狀態(tài)下人體對空氣流動的熱舒適反應規(guī)律，提出運動狀態(tài)下空氣流動的評價指標，獲取不同運動狀態(tài)下人體舒適的溫濕度和風速范圍，提出空氣流動在體育運動場所的應用策略。研究成果將有助于擴展對運動狀態(tài)下人體熱舒適的認識，提升我國體育運動場所室內熱環(huán)境設計水平，在保證建筑熱環(huán)境質量的同時縮短空調運行時間，從而大大節(jié)省建筑能耗。