VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

В повседневной жизни люди проводят много времени в транспортных средствах. Вождение автомобиля стали частью жизни. При этом тепловой комфорт в нем способствует много удобству жизни и работы. В противоположном случае вредная или неудобная тепловая окружающая среда может стать для человека даже источником риска для жизни. При этом, сделать измерения и оценку теплового комфорта в автомобиле – остается сложной задачей [1].

В методике, представленной в стандарте ASHRAE Standard 55 [2], тепловой комфорт определен параметром интенсивность теплонакоплений, Q, W/m², как реакции человека и его отклик на воздействие окружающей среды [3]:

Q = M±W±R±C±K―E―D (1)

где M – интенсивность метаболического производства тепла; W – интенсивность механической работы; R – интенсивность теплообмена радиацией; интенсивность C – теплообмена конвекцией; K– интенсивность теплообмена проводимостью; E – интенсивность теплообмена испарением; D – интенсивнсоть теплообмена дыханием (респираторные).

Здесь дыхание (респираторные потери) [3]:

D = С res + E res （2）

где C res = 0.0014 * М * (34 – Tv) - допустимый тепловой ущерб от конвекции;

E res = 0.0173 * М * (5.87 – Pv) - скрытый тепловой ущерб от испарения при высокой температуре и влажности; Pv- давление водяного пара в атмосферном воздухе (в kPa), Тv - температура окружающего воздуха.

Из уравнения видно, тепловой комфорт человеческого тела определен факторами окружающей среды и личными факторами. Температура воздуха окружающей среды, скорость воздуха и относительная влажность составляют факторы окружающей среды, а метаболическое тепло человеческого тела и уровень изоляция тканей составляют личные факторы. Люди производят высокую температуру во время метаболизма, нагреваются, далее происходит обмен с окружающей средой путем проводимости, конвекции, радиации и испарения. Обеспечение теплового баланса всех представленных в уравнении (1) компонент системы направлен на поддержание комфорта человека в автомобиле, в частности [1].

Первоначальный тепловой индекс комфорта был установлен на основе эмпирических данных, статистическом обзоре и мнении людей, но этих результатов было не достаточно. Для более всестороннего теплового индекса комфорта в работе [4] было представлено дополнительное уравнение теплового комфорта:

F (M, Icl, v, tmrt, tv, Pv) = 0 (3)

где M = скорость метаболизма; Icl = тепловое сопротивление ткани, clo; v = скорость воздуха, m/s; tmrt = температура излучения; tv = температура окружающего воздуха, Pv - давление водяного пара в атмосферном воздухе.

Авторами [4] был выдвинут показатель средних субъективных ощущений PMV, который основан на уравнении теплового комфорта и индексе [4] по семи пунктам (табл.1).

Т а б л и ц а 1. Шкала средних субъективных показателей тепловых ощущений человека в автомобиле (PMV)

PMV	Тепловое ощущение
+3	Горячо
+2	Тепло
+1	Слегка тепло
0	Нейтрально
-1	Слегка прохладно
-2	Прохладно
-3	Холодно

Взаимодействие между PMV и тепловыми факторами представлено в уравнении (4), [4]:

(4)

где M / FDu – уровень активности; fcl – отношение поверхностей тела, являющихся открытыми и покрытыми тканью; η– эффективность механической работы; tcl – поверхностная температура одежды; tmrt– температура излучения окружающих поверхностей; t_v и p_v - аналогично уравнению (2) .

Параметры, представленные в уравнении PMV опираются на средние значения t_v , p_v, t_mrt. Такие упрощения подходят в для относительно большой и гомогенной окружающей среды, типа внутреннего пространства зданий, но может вызвать большую ошибку в автомобильной окружающей среде.

_____________________________________________________________________________

1. QIAO ZHOU. THERMAL COMFORT IN VEHICLES / Bachelor’s Thesis in Energy Systems. – University of Gävle, 2013 – 31p.

2. ASHRAE American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Standard 55, “Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy”, Atlanta, 1992.

3. ASHRAE 2009, Handbook of Fundamentals, American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Inc. Atlanta, 2009.

4. Fanger, P.O., Thermal Comfort-Analysis and Applications in Environmental Engineering, Danish Technical Press, Copenhagen, 1970.

Код для цитирования: Скопировать