基于体表温度感应的舒适度模型研究和应用研发(夏季)概述

基于体表温度感应的舒适度模型研究和应用研发（夏季）研发内容技术方案QCD指标研发成果风险及措施一、研发内容1基于红外传感器的应用研究，建立红外侦测温度运行模式，完成多点侦测数据比对算法

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建立体表温度与活动模式的关系模型和数据库3基于算法的模式自动处理机制4完成功能库接口定义与研发二、技术方案1舒适度模型分析人体内部调节机制变化的自然界环境概念：热舒适

b动态

a稳态中性

特点：完全无差别、对人感觉无刺激型层次：卓越环境品质追求特点：对人感觉具一定刺激的、环境参数具波动性层次：人体基本能接受+电力节能人类生存矛盾之一自然通风、无空调非均匀环境局部热舒适

动态含义:空气参数(tairtfVairφ)中一个或几个随时间波动变化a稳态热环境简介

评价指标：

PMV-PPD（预测平均投票数-预期不满意百分率）应用参数：环境四要素（气温、相对湿度、空气流速、表面（辐射）温度）+人体热反应感觉（人体活动程度、衣着及其热阻）计算方程：人体热平衡方程热舒适方程技术判断：PMV-PPD要素全面、科学性高，已归入ASHRAE和ISO标准目录--->室内热环境标准的依据

二、技术方案b动态热环境简介评价对象的环境模式两种评价方法：二、技术方案

空调人群的流行病学调查；

人体在动态热环境中的热反应状况；

改变室内热环境调节策略的节能效果；

其他可能的采取的具体调节方式；空调环境非空调环境评价指标：TSV（热感觉评价）

计算方程：TSV=-8.068+0.319*t0

（条件:自然通风无空调）注:t0--操作温度t0=（hc*tair+hr*tmrt）/（hc+hr）hc--对流换热系数tair--室内温度hr--辐射换热系数tmrt--室内表面平均辐射温度二、技术方案b.1动态热环境研究成果时间地点季节类型、方法结论1992年泰国曼谷夏季两种类型研究（自然通风、有无空调）t舒适温高于PMV的空气温度1998年北京夏季自然通风模式PPD用数值比较：TSV（热感觉评价）<PMV（预测平均评价）2000年8～9月安徽泾县查济村夏季自然通风模式PPD用数值比较：TSV普遍低于PMV与PPD对应来讲，一般为TSV≈0.7*PMV

结论：动态风在较暖环境中对人体的致冷作用强于稳态气流二、技术方案b.1动态热环境研究成果解决常见的“空调病”较佳的处理方案项目优点与PMV比较动态或仿自然的较热环境的热舒适处理1）热舒适同效果2）人的生理体温调节机制处于活跃状态改进3）保持自我保护能力改进4）提高室内温度达到电力节能举例：北京夏季办公室南向24℃升至28℃，冷负荷降低15%、供冷时间缩短22%二、技术方案b.2最新的动态热环境成果：

非均匀热环境(环温26℃～30℃时)下，人的头部、面部、颈部的热感觉对全身热感觉有主导性影响，局部致冷起到全身冷却的相同效果。试验项目生理作用优点夏季对人体面部通风（风速0.4～0.8m/s环温28℃等温送风;环温30℃时,26℃风温送风）1）提高人体吸入空气质量极好2）降低空调冷负荷（夏季）电力节能二、技术方案ｃ本人对体表温度感应舒适性的含义分析计算方程：人体热平衡方程热舒适方程（借鉴PMV-PPD）技术依据：对室内热环境分析，PMV-PPD全球认可。

原因：PMV要素全面、科学性高，已归入ASHRAE和ISO标准目录原概念所用参数与体表(tb)之相关量（动态时）PMV环境四要素气温√(强)相对湿度弱相关空气流速√(弱风时,关联性弱)表面（辐射）温度√(墙壁隔热差时:强)人体热反应感觉人体活动程度√(强)衣着及其热阻√(强)面对研究环境:室内空调热环境分析人体:久居室内居民tb与PMV参数的相关性：二、技术方案ｃ.1本人初步分析结果从相关量分析:体表状况(符号tb)与PMV的四个参数强烈相关,tb是这些参数变化后的综合结果体现。从人体生理现象观察：人体有适应热环境的自我调整生理机能，表现之一即体表状态（汗液、皮温等）计算方程：人体热平衡方程热舒适方程（使用tb使参数值模糊化）个人认为:tb是PMV中几个参量变化后的集中体现，对热舒适评价讲是较接近人体生理现状的生理指标，具有变化性。该指标稳定后，即认为达到了最后主动人体机能调节与外部被动影响下相适应、确定的结果。二、技术方案项目工作思路用途tb模式1测定舒适性指标tb建立tb标准库2计算运行1）确定动态tb与标准值的偏差2）进行比较计算3）提出空调当前设定值的修正量4）发送数据c.1.1工作思路

对于tb模式（暂时简称），有一定的参数非定量化特性。如果要实施之，下面为本项组工作思路，正确与否请评价。二、技术方案项目要素判断分析渠道解决措施tb模式1红外传感器的确认市场化关键项2tb<--->“舒适性”之间符合度确认试验数据修改或补充c.1.2技术难点

二、技术方案２基于红外传感器的应用研究体表温度的获得方式：红外传感器或红外测温仪①红外传感器特点区域性--根据待测目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。高复杂性--对人体的多区域识别并找到最高的、移动目标体表温度的技术难度较大且成本较高注：

热探测器对入射的各种波长的辐射能量全部吸收，它是一种对红外光波无选择的红外传感器热探测器是利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后引起温度升高，进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化，便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射，引起非电量的物理变化时，可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。热敏探测器对红外辐射的响应时间一般在ms以上。

现有产品特点应用厂家人体空间传感器可探测移动人体红外目标并跟踪可选择GE近距体表温传感器探头距目标距离：10～30cm；精度较高可选择GE红外传感器的应用思路：二、技术方案②红外测温仪分析：包括几个重要概念其中，发射率分析：影响发射率的主要因素材料种类表面几何形状(平面,凹面,凸面)透过率(例如塑料薄膜)测量温度（有变化趋势）测量角度（有变化趋势）波长发射率距离系数物体红外能量的传播

发射率决定了实际物体的红外辐射特性

“理想黑体”“实际物体”既是完全吸收体也是完全发射体部分能量被反射部分能量透过IIIIRATEEEE二、技术方案探头到目标的距离测量斑直径大小2.50.17.50.3140.6210.8331.3mm英寸002515027631305mm英寸测斑直径测量距离=D:S距离系数分析：二、技术方案实际物体的测温示意图目标探头RTE三要素：反射率,透射率,发射率环境温度II =入射能量R = 反射能量T = 透射能量E = 发射能量二、技术方案目标与视场要确保目标大于仪器所测圆点的大小。目标越小，则应离得越近。如果精度非常重要，则要确保目标至少是测量圆点大小的两倍。最好一般差探头目标大于测量视场目标等于测量视场目标小于测量视场二、技术方案红外测温仪工作原理窗口和光学系统目标环境探测器显示及输出453SP1470EMS?85红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚集在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温度值。二、技术方案测温范围/响应波长距离系数（测量距离与目标大小）发射率设定测量精度/重复性响应时间瞄准方式（激光、透镜、视频、目视、瞄准灯/镜）现场环境要求/输出方式测温仪的选型参数二、技术方案与“真实值”比较当测量位置不同或使用不同仪器测同一物体时，精度非常重要

指相同条件下输出比较(距离、发射率、精度）建立当地“基准”，测量与基准的偏差工艺监控中实际起作用，“工艺精度”精度重复性二、技术方案优点缺点应用易操作精度高属独立产品；成本较高备选方案红外测温仪的应用思路：二、技术方案人员分类（i）1老年人2儿童3孕妇4成年男子5成年妇女活动模式（j）a站着活动（家务）b坐着休息（办公、住房、学习）c躺着d睡眠e（夏季默认）着衣量=0.8mettb范围记录测量Δti,j(其中，i=1,5j=a,e)方法1：将人员及活动模式分类，分别计量体表的测量范围（特点：建立大数据库）方法2：从某时刻开始测量室内人体的体表温度并记录，然后让测试人员按方法1进行定时活动，同时计量体表的变化量。（特点：建立小数据库）测量顺序测量初始tb--->人体活动--->测量tb变化量３建立体表温度与活动模式的关系模型和数据库３.1建立测试人员与活动模式数据库，进行数据采集二、技术方案变量默认值

1风速0.3m/s2辐射温度室内干球温度3衣着0.5clo4大气压当地值３.3测试数据tb与PMV比较，建立相应的数据库３.2建立PMV的初始默认值，并计算结果

热舒适方程：f(M,W,ta,Pa,tf,Icl,hc)=0;三、QCD指标Q指标：1基于红外传感器的应用研究1.1、确认红外传感器应用方案（室内使用）（此为关键项）；感测红外辐射距离：1.5～5ｍ获取温度范围：20～50℃温度感应精度：＜1％扫描区域：水平范围：±50℃垂直范围：水平向下5～32℃或±30℃1.2、对该方案进行技术验证，完成多点侦测数据比对算法。1.3、在试验过程中，申请“红外侦测体表温度新模式”的实用新型专利；2建立体表温度与活动模式的关系模型和数据库2.1、制定“体表温度差-设定值（室内温度、风速、风向）修正量”对应曲线：2.2、申请“体表温度感应的舒适度模型”发明专利。三、QCD指标Q指标（续）3基于算法的模式自动处理机制3.1、申请“

”发明专利。4完成功能库接口定义与研发4.1、申请“

”发明专利。三、QCD指标C指标：一人力资源计划

子项目经理：项目责任人1建立体表温度与活动模式的关系模型和数据库2基于红外传感器的应用研究，建立红外侦测温度运行模型，完成多点侦测数据比对算法3基于算法的模式自动处理机制4完成功能库接口定义与研发三、QCD指标项目数量价格厂家MicrothermWBGT热指数测定仪黑球温度计11北京博隆蓝谱科技有限公司/矩阵式人体空间传感器5GE多点体表红外传感器5GE/盛荣株式会社样机1ＣＯ２传感器１GEPM611非接触测温传感器2深圳市唐正电子有限公司LZ118额温计1东莞市虎门立置丰电子厂传感器demo板2精密公司空调公司二基于红外传感器的应用研究1、该项目需外购相应的器件：总计成本：18260元～22060（人民币）三、QCD指标三建立体表温度与活动模式的关系模型和数据库1、该项目需测试人员及劳务报酬：人员分类数量报酬1老年人130元/小时2儿童130元/小时3孕妇130元/小时4成年男子130元/小时5成年妇女130元/小时2、需一间温度可控的房间

（房间面积：4*6=24m2）每个人员共需10小时，共支付300元。总计支付5*300＝1500元（人民币）三、QCD指标D指标：项目关键节点进度1建立体表温度与活动模