基于非接触式室内热舒适性评价系统与方法技术方案

本发明专利技术属于建筑热环境领域，提供了一种基于非接触式室内热舒适性评价系统与方法，包括获取室内环境参数以及人体行走速度；采用非接触的方式获取皮肤表面平均温度和服装表面平均温度；根据室内环境参数确定平均辐射温度；基于室内环境参数、人体行走速度、皮肤表面平均温度、服装表面平均温度以及平均辐射温度，确定服装热阻；根据服装热阻、平均辐射温度以及人体代谢率，确定人体热反应的评价指标，并根据人体热反应的评价指标对室内热舒适性进行评价；本发明专利技术采用非接触式评价方法自动采集环境参数和个体参数，计算PMV，实现非接触式实时评价人体热舒适的目的。时评价人体热舒适的目的。时评价人体热舒适的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于非接触式室内热舒适性评价系统与方法


[0001]本专利技术属于建筑热环境
，具体涉及一种基于非接触式室内热舒适性评价系统与方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]在智能化技术的日益普及下，对空调末端设备进行智能控制，以保证室内环境的舒适性，成为主要趋势，但以往经常采用对受试者进行问卷调查，获得人体热舒适评价的方法，不能实时监测及向空调系统反馈人体对热环境的满意度，不能满足智能控制的要求。为给空调智能控制系统提供基础热舒适参数，需要自动采集环境和个体参数(代谢率和服装热阻值)，计算PMV，以实时预测室内人员热舒适性。
[0004]在智能化的数据采集过程中，往往需要采用不干扰室内人员的非接触式测试方法，室内环境参数可由智能检测设备自动测量和上传，代谢率与人所处的活动状态有关，例如办公场所，人员会有阅读、打字和整理文件等活动状态，代谢率可按照热舒适标准确定。但是人体可以根据自身感觉对服装热阻进行个性化调节，相关研究表明，在实际着装状态下，服装热阻与环境和活动水平有关，仅仅根据服装搭配参照热舒适标准，将服装热阻取为固定值，会导致热感觉预测的误差。另外，由于衣着习惯不同，很多服装搭配难以查到相应的热阻值。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于非接触式室内热舒适性评价系统与方法，用以解决以往采用对受试者进行问卷调查，获得人体热舒适评价，不能实时评价人体热舒适的缺点，本专利技术采用非接触式评价方法自动采集环境参数和个体参数，计算PMV，实现非接触式实时评价人体热舒适的目的。
[0006]根据一些实施例，本专利技术的第一方案提供了一种基于非接触式室内热舒适性评价方法，采用如下技术方案：
[0007]一种基于非接触式室内热舒适性评价方法，包括：
[0008]获取室内环境参数以及人体行走速度；
[0009]采用非接触的方式获取皮肤表面平均温度和服装表面平均温度；
[0010]根据室内环境参数确定平均辐射温度；
[0011]基于室内环境参数、人体行走速度、皮肤表面平均温度、服装表面平均温度以及平均辐射温度，确定服装热阻；
[0012]根据服装热阻、平均辐射温度以及人体代谢率，确定人体热反应的评价指标，并根据人体热反应的评价指标对室内热舒适性进行评价。
[0013]进一步地，所述室内环境参数包括室内环境温度数据、室内风速数据、相对湿度数
据、黑球温度数据。
[0014]进一步地，所述根据室内环境参数确定平均辐射温度，具体为：
[0015][0016]式中，t
g
—黑球温度，℃；t
a
—空气温度，℃；ε
g
—发射率，取0.95；D—黑球温度计直径，m。
[0017]进一步地，所述基于室内环境参数、人体行走速度、皮肤表面平均温度、服装表面平均温度以及平均辐射温度，确定服装热阻，具体为：
[0018][0019]其中，
[0020][0021][0022][0023][0024]其中，υ
ar
—室内风速，m/s；t
a
—室内空气温度，℃；—人体行走速度，m/s；t
cl
—服装表面平均温度，℃；t
sk
—皮肤表面平均温度，℃；—平均辐射温度，℃；I
cl
—服装热阻，Clo；C
orr，ia
、C
orr，cl
—分别为空气流速(υ
ar
)和人体行走速度(υ
w
)的修正因子；α—皮肤和衣服表面之间的温度梯度除以单位裸体表面积的吸热损失(对流和辐射)；C
orr，tot
—修正因子；I
a_st
—静态空气绝缘热阻值，Clo。
[0025]进一步地，所述根据服装热阻、平均辐射温度以及人体代谢率，确定人体热反应的评价指标，具体为：
[0026]PMV＝(0.303*e
‑
0.036M
+0.028)TL
[0027]TL＝(M
‑
W)
‑
3.05[5.733
‑
0.007(M
‑
W)
‑
P
a
]‑
0.42(M
‑
W
‑
58.15)
‑
0.0173M(5.87
‑
P
a
)
‑
0.014M(34
‑
t
a
)
‑
3.96*10
‑8[(t
cl
+273)4‑
(t
r
+273)4]‑
f
cl
h
c
(t
cl
‑
t
a
)
[0028]其中，M—新陈代谢率，W/m2；t
cl
—服装表面平均温度，℃；W—人体所做机械功，W/m2；t
r
—平均辐射温度，℃；P
a
—空气中水蒸气分压力，KP
a
；h
c
—人体与环境对流换热系数，W/(m2·
℃)；t
a
—空气温度，℃；f
cl
—服装的面积系数，％。
[0029]进一步地，所述采用非接触的方式获取皮肤表面平均温度和服装表面平均温度，具体为：
[0030]利用红外热像仪获取人体红外热像图；
[0031]基于人体红外热像图，进行服装轮廓识别，区分人体面颈部与着装部位；
[0032]取所区分出来的面颈部的平均皮肤温度为皮肤表面平均温度；
[0033]取所区分出来的着装部位的表面温度为服装表面平均温度。
[0034]进一步地，根据人体热反应的评价指标对室内热舒适性进行评价，具体为：
[0035]根据人体热反应的评价指标的大小与不同等级的室内热舒适性阈值进行对比；
[0036]得出室内热舒适性的等级。
[0037]根据一些实施例，本专利技术的第二方案提供了一种基于非接触式室内热舒适性评价系统，采用如下技术方案：
[0038]一种基于非接触式室内热舒适性评价系统，包括：
[0039]室内环境参数及人体行走速度采集模块，被配置为获取室内环境参数以及人体行走速度；
[0040]人体服装温度采集模块，被配置为采用非接触的方式获取皮肤表面平均温度和服装表面平均温度；
[0041]室内辐射确定模块，被配置为根据室内环境参数确定平均辐射温度；
[0042]服装热阻确定模块，被配置为基于室内环境参数、人体行走速度、皮肤表面平均温度、服装表面平均温度以及平均辐射温度，确定服装热阻；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非接触式室内热舒适性评价方法，其特征在于，包括：获取室内环境参数以及人体行走速度；采用非接触的方式获取皮肤表面平均温度和服装表面平均温度；根据室内环境参数确定平均辐射温度；基于室内环境参数、人体行走速度、皮肤表面平均温度、服装表面平均温度以及平均辐射温度，确定服装热阻；根据服装热阻、平均辐射温度以及人体代谢率，确定人体热反应的评价指标，并根据人体热反应的评价指标对室内热舒适性进行评价。2.如权利要求1所述的一种基于非接触式室内热舒适性评价方法，其特征在于，所述室内环境参数包括室内环境温度数据、室内风速数据、相对湿度数据、黑球温度数据。3.如权利要求1所述的一种基于非接触式室内热舒适性评价方法，其特征在于，所述根据室内环境参数确定平均辐射温度，具体为：式中，t
g
—黑球温度，℃；t
a
—空气温度，℃；ε
g
—发射率，取0.95；D—黑球温度计直径，m。4.如权利要求1所述的一种基于非接触式室内热舒适性评价方法，其特征在于，所述基于室内环境参数、人体行走速度、人体皮肤表面平均温度、服装表面平均温度以及平均辐射温度，确定服装热阻，具体为：其中，其中，其中，其中，其中，其中，υ
ar
—室内风速，m/s；t
a
—室内空气温度，℃；υ
w
—人体行走速度，m/s；t
cl
—服装表面平均温度，℃；t
sk
—皮肤表面平均温度，℃；—平均辐射温度，℃；I
cl
—服装热阻，Clo；C
orr，ia
、C
orr，cl
—分别为空气流速(υ
ar
)和人体行走速度(υ
w
)的修正因子；α—皮肤和衣服表面之间的温度梯度除以单位裸体表面积的吸热损失(对流和辐射)；C
orr，tot
—修正因子；I
a_st
—
静态空气绝缘热阻值，Clo。5.如权利要求1所述的一种基于非接触式室内热舒适性评价方法，其特征在于，所述根据服装热阻、平均辐射温度以及人体代谢率，确定人体热反应的评价指标，具体为：PMV＝(0.303*e
‑
0.036M
+0.028)TLTL＝(M
‑
W)
‑
3.05[5.733
‑
0.007(M
‑
W)
‑
P
a
]
‑
0.42(M
‑
W
‑
58.15)
‑
0.0173M(5.87
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国丹，张瑶，纪铱行，姜珊，梁树维，李文斌，杨洋，乔美杰，邹纪新，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：