Méthode dévaluation du confort de lenvironnement thermique basée sur un mannequin thermi

La présente invention concerne le domaine de la technologie de climatisation, en particulier, un procédé d'évaluation du confort d'environnement thermique basé sur un mannequin thermique.

Technologie de fond :

Afin d'obtenir des données précises sur le confort thermique de la climatisation, le plan d'amélioration du climatisation et nouveautés La conception des produits de climatisation de confort fournit une base de données, et il est généralement nécessaire de réaliser des tests de confort thermique sur des échantillons de climatisation pour obtenir une véritable information de confort. Lors de la réalisation du test de confort thermique des climatiseurs, il est souvent nécessaire d'étudier un grand nombre de personnes. Selon les rapports d'expérience de confort remplis par les testeurs, les données de confort du climatiseur sont obtenues, et selon les données de confort obtenues, des tests correspondants sont effectués sur les échantillons de climatiseur. Débogage, afin que le climatiseur final puisse mieux répondre aux exigences de confort de lacorps humain.

Cependant, en raison de l'influence de facteurs physiologiques et psychologiques individuels et des différences individuelles dans le test de confort de climatisation, l'évaluation du confort de climatisation est soumise à trop de facteurs d'interférence, ce qui entraîne des confort de climatisation La précision des données d'évaluation des performances est médiocre et il est difficile de répondre aux exigences de l'évaluation du confort de climatisation.

Contenu de l'invention :

Le but de la présente invention est de proposer une évaluation du confort d'ambiance thermique basée sur une mannequin Le procédé peut améliorer la précision des données de l'évaluation du confort de la climatisation et répondre aux exigences de l'évaluation du confort de la climatisation.

Selon un aspect de la présente invention, il est proposé un procédé d'évaluation du confort d'environnement thermique basé sur un mannequin thermique, comprenant :

L'obtention de la convection entre le mannequin thermique et l'environnement Radiantéchange de chaleur ;

Obtenir la température cutanée moyenne du corps humain en fonction du transfert de chaleur par rayonnement convectif ;

Obtenir la température spatiale équivalente du mannequin thermique en fonction de la température cutanée moyenne de le corps humain ;

Notez le confort thermique en fonction de la température ambiante équivalente.

De préférence, l'étape d'obtention de la température cutanée moyenne du corps humain en fonction du transfert de chaleur par rayonnement convectif comprend :

Obtention de la valeur de transfert de chaleur respiratoire du corps humain ;

Obtenir la température de la peau du corps humain Valeur de transfert de chaleur par évaporation ;

Déterminer la dissipation thermique totale entre le mannequin thermique et l'environnement en fonction du transfert de chaleur par rayonnement convectif, du transfert de chaleur respiratoire humain et du transfert de chaleur par évaporation de la peau humaine ;

Selon la formule suivante Déterminez la température cutanée moyenne du corps humain :

tsk = 35,77-0,028Qt

où tsk est la température cutanée moyennetempérature du corps humain, Qt est la dissipation thermique totale entre le mannequin thermique et l'environnement, et l'unité de Qt est W/m2.

De préférence, la valeur de transfert thermique de la respiration humaine est déterminée par la formule suivante :

Qres = 1 7 X 10—5M (5867-Pa) +0 0014M (34- ta )

Où Qres est le transfert de chaleur respiratoire du corps humain, l'unité est W/m2, M est la production de chaleur métabolique du corps, l'unité est W/m2, Pa est la pression partielle de vapeur d'eau dans l'environnement, prendre 1500Pa, ta est la température de l'air, prendre 20 °C.

De préférence, la valeur de transfert de chaleur par évaporation de la peau humaine est déterminée par la formule suivante :

Es = 3 05 X 10—3 (5733-6 99M-Pa) +0 · 42 (M-58 · 15)

Es est le transfert de chaleur respiratoire du corps humain, l'unité est W/m2, M est la production de chaleur métabolique du corps, l'unité est W/m2, Pa est l'environnement pression partielle de vapeur d'eau, prendre 1500Pa.

De préférence, l'étape d'obtention de la température ambiante équivalentee du mannequin thermique en fonction de la température cutanée moyenne du corps humain comprend :

Déterminer la température cutanée moyenne pondérée en fonction de la surface du mannequin thermique ;

Déterminer le débit de chaleur de chauffage pondéré par la surface du mannequin thermique ;

Déterminer le mannequin chauffant pondéré par la surface en fonction du taux de température de surface pondéré par la surface et du chauffage pondéré par la surface flux de chaleur du mannequin thermique Température équivalente moyenne de l'espace.

De préférence, le taux de température de surface pondéré en surface du mannequin thermique est obtenu par la formule suivante :

dans laquelle : i est le numéro de section du mannequin thermique, η est un entier naturel supérieur à 1 ; teq, Whole est la température moyenne pondérée équivalente de l'espace de la zone du mannequin thermique, en degrés Celsius, °( : 44, <1 016 est la température cutanée moyenne pondérée de la surface du mannequin thermique, l'unité est °(:; température de surface de la section i du mannequin, en degrés Celsius, °C; Qi est le flux de chaleur de chauffage de la section i du mannequin thermique, en watts par mètre carré, W/m2 ; Ai est la section i du mannequin thermique La surface de est en mètres carrés, m2; heal,whole est le coefficient de transfert de chaleur entre la surface du mannequin thermique et l'environnement, mesuré dans un environnement thermique uniforme standard, et l'unité est W/m2 °C.

De préférence, l'étape de notation le confort de l'environnement thermique en fonction de la température ambiante équivalente comprend :

Détection de la résistance thermique des vêtements du mannequin thermique ;

Basé sur le mannequin thermique Le confort de l'environnement thermique est noté par la résistance thermique des vêtements et la température moyenne pondérée de l'espace équivalent d'une personne.

De préférence, la thermique Les étapes de notation du confort environnemental sont réalisées par la formule suivante :

où Rteq,winter est la résistance thermique du vêtement et prend I. OOclo, l'e indoorscore d'évaluation du mannequin thermique nvironnement ; si Rteq, hiver > 5, alors prendre Rteq, hiver = 5 ; si Rteq, hiver<1, alors prendre Rteq, hiver = 1 〇

Dans la présente invention, un mannequin thermique est utilisé comme objet d'un procédé d'évaluation du confort de l'environnement thermique, qui peut efficacement éviter l'impact personnel de les facteurs physiologiques, psychologiques et les différences individuelles sur la précision du test peuvent réaliser le test d'état de confort thermique de la pièce dans un environnement thermique instable et non uniforme, et peuvent combiner la vitesse du vent, la température, l'humidité, la température de rayonnement, la quantité de vêtements, le métabolisme Il peut traiter de manière exhaustive des facteurs tels que le taux de climatisation, donner des scores de confort précis, simuler et tester le confort de différentes postures du corps humain, fournir des solutions pour améliorer le confort des climatiseurs existants et fournir une base pour la conception de nouveaux climatiseurs de confort produits pour répondre aux exigences d'évaluation du confort des climatiseurs. besoinents.

Il doit être compris que la description générale précédente et la description détaillée suivante sont uniquement exemplaires et explicatives et ne sont pas restrictives de l'invention.

Modes de réalisation spécifiques :

La description suivante et les dessins joints illustrent pleinement les modes de réalisation spécifiques de la présente invention, de sorte que ceux l'homme du métier peut les mettre en pratique. D'autres modes de réalisation peuvent incorporer des modifications structurelles, logiques, électriques, de processus et autres. Les exemples ne représentent que des variantes possibles. Les composants et fonctions individuels sont facultatifs, sauf indication contraire, et l'ordre des opérations peut varier. Des parties et caractéristiques de certains modes de réalisation peuvent être incluses dans ou substituées à celles d'autres modes de réalisation. La portée des modes de réalisation de la présente invention comprend la portée complète des revendications, et tous les équivalents disponibles des revendications. Divers modes de réalisation peuvent être mentionnés ici individuellement ou collectivementivement par le terme "invention", qui n'est utilisé que pour des raisons de commodité et n'est pas destiné à limiter automatiquement la portée de cette demande à toute invention si en fait plus d'une invention est divulguée. Une invention unique ou un concept inventif. Ici, les termes relationnels tels que premier et deuxième, etc. sont utilisés uniquement pour distinguer une entité ou une opération d'une autre sans exiger ou impliquer une quelconque relation ou relation réelle entre ces entités ou opérations. ordre. En outre, le terme "comprend", "comprend" ou toute autre variante de celui-ci est destiné à couvrir une inclusion non exclusive telle qu'un procédé, un procédé ou un appareil comprenant un ensemble d'éléments comprend non seulement ces éléments mais également d'autres éléments non expressément énumérés. éléments, ou comprennent également des éléments inhérents à un tel procédé, procédé ou appareil. Sans autre limitation, un élément qualifié par la phrase "comprenant un..." n'exclut pas la présence d'éléments identiques supplémentaires dans le processus, rencontréshotte ou appareil comprenant ledit élément. Chaque mode de réalisation est décrit de manière progressive dans cet article, et ce sur quoi chaque mode de réalisation se concentre est la différence par rapport aux autres modes de réalisation. Les parties identiques et similaires entre les différents modes de réalisation se réfèrent les unes aux autres.Can. Pour les procédés, produits, etc. divulgués dans les modes de réalisation, étant donné qu'ils correspondent aux procédés divulgués dans les modes de réalisation, la description est relativement simple, et pour les parties pertinentes, veuillez vous reporter à la description des procédés.

Reportez-vous à la Figure 1 et à la Figure 2, qui sont des diagrammes schématiques de la structure de division du mannequin thermique et de sa zone de contrôle du chauffage. Le système de test sur mannequin thermique est un système de test qui peut être utilisé pour tester l'échange de chaleur entre le corps humain et l'environnement dans un environnement thermique instable et non uniforme. Dans ce mode de réalisation, le mannequin thermique utilisé pour les tests adopte une conception en 16 sections, chaque section peut être contrôlée indépendamment, les articulations principalespeut être tourné et la posture du corps humain peut être ajustée en fonction des besoins mesurés. Le système de contrôle de la température adopte la stratégie de contrôle de couplage du flux de chaleur du corps humain et de la température de la peau basée sur l'équation de l'équilibre thermique du corps humain. Pendant le test, la température moyenne de la surface du corps et son flux de chaleur dans n'importe quelle section peuvent être surveillés en temps réel. Le système de test de mannequin thermique introduit des indicateurs d'évaluation tels que la température équivalente moyenne et la température équivalente locale, qui peuvent évaluer le confort thermique des environnements thermiques en régime permanent et instable.

Chaque zone du mannequin thermique utilise une alimentation basse tension pour un contrôle de chauffage séparé et dispose de capteurs de température pour mesurer la température de surface. Pour les zones présentant de grandes différences dans les conditions d'échange de chaleur, plusieurs capteurs sont installés pour mesurer la température de surface, comme les jambes, le torse et les fesses. Le flux de chaleur de chauffage et la température de surfacede chaque zone du mannequin sont contrôlées par mesure informatique.

Le modèle physique du mannequin thermique est en cuivre, qui a une très bonne conductivité thermique, et l'uniformité de température des surfaces intérieure et extérieure est très élevée. La partie chauffante du mannequin thermique est agencée sur la surface intérieure, et la puissance de chauffage est uniformément répartie sur la surface spatiale tridimensionnelle de la cloison correspondante du mannequin. Un côté du dispositif de chauffage est fixé à la surface intérieure du mannequin et l'autre côté est recouvert d'un film thermoconducteur, ce qui peut en outre assurer l'uniformité de la température de surface dans la même zone. L'isolation est réalisée à l'extérieur du film de conduction thermique, de sorte que tout le flux de chaleur de chauffage est transféré vers l'environnement extérieur sous forme de dissipation thermique à la surface du mannequin, et le flux de chaleur de dissipation thermique entre le mannequin et le l'environnement peut être mesuré avec précision.

Les 22 appareils de chauffageLes composants du système de contrôle thermique du mannequin sont utilisés pour chauffer différentes zones du mannequin, y compris le visage, l'arrière de la tête, la poitrine, l'abdomen, l'arrière de la tête, la poitrine, l'abdomen, le dos, les fesses , le bras intérieur supérieur gauche, le bras supérieur gauche extérieur, le bras supérieur droit intérieur, le bras supérieur droit extérieur, l'avant-bras gauche, l'avant-bras droit, la main gauche, la main droite, l'extérieur de la cuisse gauche, l'intérieur de la cuisse gauche, l'extérieur de la cuisse droite, l'intérieur de la cuisse droite, mollet gauche, mollet droit, pied gauche, pied droit Attendez 22 places. Le logiciel de mesure et de contrôle informatique adopte le processus PID intégral à vitesse variable pour contrôler le rapport de service de chauffage de chaque appareil de chauffage. En contrôlant la marche-arrêt des commutateurs de relais respectifs 1 à 22 des 22 appareils de chauffage, le temps de chauffage et la puissance de chauffage des appareils de chauffage dans les 22 zones de chauffage sont ajustés. Atteindre l'objectif de contrôler l'état thermique de chaque cloison.

Comme le montre la figure 3, selon un mode de réalisation de la présente invment, le procédé d'évaluation du confort de l'environnement thermique basé sur le mannequin thermique comprend : l'obtention de l'échange de chaleur par rayonnement convectif entre le mannequin thermique et l'environnement ; Obtenir la température moyenne de la peau du corps humain sur la base du transfert de chaleur par rayonnement convectif ; obtenir la température spatiale équivalente du mannequin thermique sur la base de la température cutanée moyenne du corps humain ; obtenir l'équivalent

La température de l'espace est utilisée pour évaluer le confort de l'environnement thermique.

Dans cette invention, un mannequin thermique est utilisé comme confort d'environnement thermique. L'objet du procédé d'évaluation des performances peut efficacement éviter l'impact des facteurs physiologiques et psychologiques personnels et des différences individuelles sur la précision du test pendant le processus de test humain, et réaliser l'état de confort thermique. test de la pièce dans un environnement thermique instable et non uniforme, et peut La vitesse du vent,la température, l'humidité, la température radiante, la quantité de vêtements, le taux métabolique et d'autres facteurs sont traités de manière exhaustive pour donner un score de confort précis, qui peut simuler et tester le confort de différentes postures du corps humain et fournir des solutions pour améliorer le confort de l'air existant climatiseurs et fournir de nouvelles solutions pour les nouveaux climatiseurs. La conception du produit de climatisation de confort fournit une base pour répondre aux exigences d'évaluation du confort de climatisation.

Les étapes d'obtention de la température cutanée moyenne du corps humain en fonction du transfert de chaleur par rayonnement convectif comprennent : l'obtention la valeur de transfert de chaleur respiratoire humaine ; obtenir la température de la peau humaine Valeur de transfert de chaleur par évaporation ; déterminer la dissipation thermique totale entre le mannequin thermique et l'environnement en fonction du transfert de chaleur par rayonnement convectif, du transfert de chaleur respiratoire humain et du transfert de chaleur par évaporation de la peau humaine ;

Déterminer le ski moyenn température du corps humain selon la formule suivante :< br />

Où Es est l'échange de chaleur respiratoire du corps humain, l'unité est le W/m2, M est le production de chaleur métabolique du corps, l'unité est W/m2, Pa est la pression de vapeur d'eau ambiante, prenez 1500Pa.

Le mannequin thermique est contrôlé selon l'équation du bilan thermique dans l'état confortable du corps humain, et la valeur de la température de surface du mannequin dépend de l'échange de chaleur entre le corps humain et le milieu environnant. Sans tenir compte du travail externe du corps humain Dans certaines circonstances, l'équation du bilan thermique du corps humain dans un état confortable est la suivante :

Cette formule est l'équation de contrôle de la régulation de la température de surface du mannequin thermique, et de la température de surface du mannequin thermique. La température dépend de la dissipation thermique entre le mannequin et l'environnement ou de la puissance de chauffage du mannequin.

After déterminer la relation entre la température moyenne de la peau du corps humain et le transfert de chaleur par rayonnement convectif entre le corps humain et l'environnement, la La température moyenne équivalente de l'espace de toute la surface du corps humain peut être déterminée en fonction du transfert de chaleur par rayonnement convectif entre le corps humain et l'environnement, puis la température moyenne équivalente de l'espace peut être utilisée pour évaluer le confort de l'environnement thermique.

Dans l'évaluation Au cours du processus, le mannequin calibré est placé dans le mannequin thermique spécifié position de détection, ainsi que la température et la température de la tête du mannequin, des bras gauche et droit, des avant-bras gauche et droit, des mains gauche et droite, du dos, de la poitrine, des fesses, des cuisses gauche et droite, des mollets gauche et droit et des pieds gauche et droit sont testés. Chauffez le flux de chaleur et, lorsque l'environnement intérieur atteint un état thermiquement stable et que le mannequin thermique répond aux exigences de contrôle, enregistrez le testdonnées dans le délai de collecte. La relation entre la température ambiante équivalente et la sensation thermique du corps humain dépend du niveau d'activité humaine et de l'état des vêtements. Lors d'activités en intérieur, le taux métabolique est de 70W/m2, et la résistance thermique des vêtements est de 0,50clo et 1,00clo.

Les étapes d'obtention de la température ambiante équivalente du mannequin thermique en fonction de la température cutanée moyenne de le corps humain comprend: Déterminer la zone du mannequin thermiqueTempérature moyenne pondérée de la peau; déterminer le débit de chaleur de chauffage pondéré en fonction de la surface du mannequin thermique ; déterminer la température spatiale équivalente moyenne pondérée en surface du mannequin thermique sur la base du taux de température de surface pondéré en surface et du débit de chaleur de chauffage pondéré en surface du mannequin thermique.

Le taux de température de surface pondéré par la surface du mannequin thermique est obtenu par la formule suivante :

Où : i est segment de mannequin chaud number, η est un entier naturel supérieur à 1 ; teq, Whole est la température moyenne pondérée équivalente de l'espace de la zone chaude du mannequin, l'unité est Celsius, °( : 44, <1!016 est le mannequin chaud La température moyenne pondérée de la peau d'une personne, l'unité est °( :;^^11〇16 est le débit de chaleur de chauffage pondéré par la surface du mannequin thermique, l'unité est le watt par mètre carré et 1/1112^81^4 est le mannequin thermique La température de surface de la section i, l'unité est Celsius, °C ; Qi est le flux de chaleur de chauffage de la section i du mannequin thermique, et l'unité est le watt par mètre carré, W/m2 ; Ai est la surface de la section i du mannequin thermique, L'unité est le mètre carré, m2 ; heal, whole est le coefficient de transfert de chaleur entre la surface du mannequin thermique et l'environnement, mesuré dans un environnement thermique uniforme standard, et l'unité est W/m2 °C.

Grâce à ce qui précède, la formule peut déterminer la température moyenne pondérée de l'espace équivalent de la zone du mannequin thermique.

Après avoir déterminé la température d'espace équivalente moyenne pondérée de la zone du mannequin thermique, le confort de l'environnement thermique. Les étapes de notation comprennent : la détection de la résistance thermique des vêtements du mannequin thermique ; notation du confort de l'environnement thermique en fonction de la résistance thermique des vêtements du mannequin thermique et de la température moyenne de l'espace équivalente pondérée.

Dans différentes saisons, en raison des différents vêtements du corps humain, la résistance thermique de les vêtements changeront également en conséquence. Prenons l'exemple typique de l'été et de l'hiver lors de l'utilisation de climatiseurs. En été, il y a moins de vêtements, donc la résistance thermique des vêtements est plus faible. Généralement, 0,50 clo est pris. En hiver, car il y a beaucoup de vêtements, la résistance thermique des vêtements est relativement importante et 1,00 clo est généralement pris. Bien sûr, en raison de la grande différence de température dans la région, la résistance thermique des vêtements changera également en conséquence wvec les changements dans la région. La résistance thermique appropriée des vêtements sera sélectionnée en combinaison avec les caractéristiques régionales. Dans cet exemple, seuls le refroidissement d'été typique et le chauffage d'hiver seront utilisés pour illustrer la méthode d'évaluation thermique.

Selon la résistance thermique des vêtements du mannequin thermique et les étapes de notation du confort de l'environnement thermique par équivalent moyen pondéré en fonction de la surface température de l'espace sont réalisées par la formule suivante :

où Rteq,winter sont la résistance thermique des vêtements Lorsque 1.00clo est pris, la température de l'environnement intérieur score d'évaluation du mannequin ; si Rteq, hiver>5, alors obtenir Rteq, hiver=5 ; si Rteq, hiver<1, alors obtenir Rteq, hiver=1. La résistance thermique des vêtements obtient 1 .OOclo, la température ambiante équivalente du mannequin thermique teq, l'ensemble doit être compris entre 19,5°C et 26,7°C, point auquel la notation est effectuée selon cette formule.

Dans ce mode de réalisation, le score d'évaluation de l'environnement intérieurLe mannequin thermique est divisé en 5 niveaux, parmi lesquels le score de 0 ~ 1 est le premier niveau, 1 ~ 2 est le deuxième niveau et 2 ~ 3 est le deuxième niveau Trois niveaux, 3 à 4 est le quatrième niveau, 4 à 5 est la cinquième note, plus la note est élevée, meilleur est le confort de l'environnement thermique et plus le confort du corps humain est élevé.

Grâce à la méthode ci-dessus, le mannequin thermique peut être utilisé pour évaluer le confort de l'environnement thermique du climatiseur, afin de fournir une base de données précise pour le plan d'amélioration du confort du climatiseur et la conception du produit du climatiseur confortable.

Il doit être entendu que la présente invention n'est pas limitée aux procédés et structures décrits ci-dessus et illustrés dans les dessins annexés, et diverses modifications et changements peuvent être apportés sans sortir de la portée de celle-ci. La portée de l'invention n'est limitée que par les revendications annexées.