集装箱活动房热舒适性的影响因素及评价指标(完)

2013年7月6日

式中:

集装箱活动房舒适方程

PMV指标代表了同一环境下绝大多数人的感觉，但人与人之间存在生理差别，如性别、年龄、体格和体型、肤色等。因此PMV指标并不一定能够代表所有人的感觉。所以这里引入PPD的指标。在ISO7730中规定了PPD的值:

式中:

M - 人体表面能量代谢率，W/m²；

W - 人体所作的机械功，w/m²，集装箱活动房主要用于办公和休息，大部分情况可以取零；

I_cl - 衣着的热阻，m²·℃/W；

f_cl - 穿衣面积系数，及人体衣服的覆盖率，与衣服热阻有关；

t_a - 人体周围空气温度，℃；

集装箱活动房舒适公式参数含义

公式(1)可知，PMV与人体能量代谢率、衣着量、空气温度、平均辐射温度、空气流速和空气湿度有关，集装箱活动房该六个参数的取值可以参照下列范围：

集装箱活动房舒适公式参数取值范围

可以根据集装箱活动房所在的具体位置及活动房的室内气候条件、人员情况，直接带入公式(l)和公式(5)计算出PMV和PPD，也可以实现根据不同的值，列出表格，然后采用插值法进行计算求取。得到的PMV指标代表了集装箱活动房条件下工作人员的冷热感觉，可以用以指导活动房设计和室内环境参数的调整，但人与人之间存在生理的差别，PPD指标用以表示工作人员对环境不满意的百分数。ISO7730对PMV-PPD的推荐值为PPD<10%，PMV在-0.5~+0.5之间取值。利用概率分析法得到PMV和PPD的关系曲线如图3所示。

集装箱活动房PMV-PPD关系曲线

图3 PMV-PPD关系曲线

3 提高集装箱活动房舒适性及节能的措施

以PMV和PPD指标作为集装箱活动房供暖系统和空气处理系统的室内参数控制方法，不仅可以为处在严寒地区的工作人员创造舒适健康的环境，还有利于降低系统的能耗。但是PMV和PPD指标与人体舒适性的关系较为复杂，并不是线性关系或存在一定的规律，所以还需采用计算流体力学(CFD)的仿真技术对室内空气环境参数进行必要的仿真，来预测环境温湿度场、速度场及流场的分布情况，从而确定合理的设计方案。对于集装箱活动房的设计，不仅要考虑到室内环境的热舒适性，同时还要兼顾节能因素。在围护结构和室外设计参数一定的情况下，供暖时每降低1℃，耗能可降低10%以上。

3.1 降低室内环境参数

结合PMV和PPD的评价指标，适当降低室内环境参数，不仅可以满足舒适性的需要，还有助于节能。设计的时候不应该盲目的套用设计手册和国外标准，不结合实际情况追求高标准。国内外一些暖通空调的设计标准也是在不断变化的。对于集装箱活动房，结合其使用环境的特殊性，室内外温差较大，可以考虑在维持舒适度的前提下适当降低设计标准，室内环境温度控制在20℃以下，相对湿度控制在50%一60%，即可满足要求。

3.2 墙体内表面布置预热装置

集装箱活动房地处寒冷地区，房间供热系统开启后房间内的气温很快就会上升到设定值，但鉴于墙体和窗体有热惰性，墙体和窗体壁面温度上升较慢，如果此时对房间加湿，就会因壁面温度低于机器露点而出现结露甚至结霜的现象。门窗会冻结，工作人员会因地板结霜而出现粘连现象。同时，由于壁面温度较低，增加了辐射冷感，降低了房间舒适度。所以，设计的时候可以考虑在房间墙体布置电加热或其他预热装置，提升墙体内表面的温度，缩小与气温的温差。当墙体温度达到设定值后，预热装置退出供暖系统，此时由于围护结构的保温作用和室内空气与墙体的对流换热，将维持墙体壁面与房间气温的温差在设定范围内。

3.3 合理设置换气时间

集装箱活动房为寒冷地区工作人员提供了舒适的工作和休息环境，一般工作人员在这样的场合从事脑力劳动或者休息，室内空气受污染的程度不高。集装箱活动房设有排风扇，用以调节室内空气清新度。由于室外空气温度较低，频繁的换气，将室外低温空气引入房间势必会造成能量的消耗。可以考虑在工作人员外出作业，供暖系统停止工作时，将排风扇打开换气，或者在工作人员休息时，定时将少量冷空气送入房间，冲淡污浊空气浓度，提高室内空气品质，还有助于节能。

3.4 保证工作人员活动区域的供暖

供暖系统采用电加热或者热水散热片加热，有时采用空调供暖的方式来满足活动房室内气温的需求，送风方式或者散热方式的不同，势必会在房间内局部存在“死角”。这些区域由于气流不畅，温升较慢。采用CFD仿真技术，设置送风速度、温度、送风方式等边界情况，根据气流组织形式，寻求活动房室内温湿度场及流场的分布规律。根据仿真结果，调整封口及送风方式，将流场分布均匀的区域调整到人员活动频繁的区域，也有助于增加人体舒适感。

4 结论

集装箱活动房的目标是为在特殊环境下从事科考、勘探及军事等工作人员提供一个舒适健康的环境，是暖通空调的个例，从事这一领域研究的学者较少，尤其是对集装箱活动房舒适性的研究就更少了。笔者对活动房舒适性做了理论性的分析研究，对活动房的设计具有一定的参考价值，但这与实际目标还存在一定的距离，还应从以下几个方面做进一步的研究。

4.1 室内动态热舒适性的研究

在动态环境下，研究集装箱活动房温湿度场根据不同气流组织的分布情况，不同工作人员对热舒适性空气参数的反应，及不同地区所对应的人体舒适区域。对供热或者空调集装箱活动房分别研究，寻求在制冷与制热不同工况下人体舒适性区域的变化。

4.2 高效的空调或供暖控制方式

合理有效的控制方式是实现室内热舒适性和高室内气体品质的重要手段。PMV-PPD引入到控制中无疑是一个重要的突破，结合模糊控制技术，必将会为暖通空调的控制研究提供全新的研究方向。

4.3 理论与实践相结合

该领域的研究需要有实验数据相结合，需从事相关的实验研究来佐证理论成果。