PMV

PMV

PMV英文全稱為 Predicted Mean Vote ,即預測平均投票數。PMV值是丹麥的范格爾(P.O.Fanger)教授提出的表征人體熱反應(冷熱感)的評價指標,代表了同一環境中大多數人的冷熱感覺的平均。PMV 熱舒適模型是基於體溫調節和熱平衡理論得出的。他根據McNall, 等的研究數據推導了運動水平和出汗率之間的線性關係, 該線性關係根據183 位受試人員在給定運動水平下感覺處於熱中性時的投票得到的。PMV 指標代表了同一環境下絕大多數人的熱感覺, 但人與人之間存在生理差別,PMV 指標並不一定能夠代表所有人的感覺。

定義產生

PMV的定義

PMV-PPD熱舒適模型是人體體溫調節最早的數學模型為,該模型提出的指標表示大多數人對熱環境的平均投票值,其有七級感覺,即冷(-3)、涼(-2)、稍涼(-1)、中性(0)、稍暖(1)、暖(2)、熱(3)。

PMVPMV

PMV = 0時意味著室內熱環境為最佳熱舒適狀態。ISO7730對PMV的推薦值為PMV 值在= -0.5~+0.5之間。 PMV指數可通過估算人體活動的代謝率及服裝的隔熱值獲得,同時還需有以下的環境參數:空氣溫度、平均輻射溫度、相對空氣流速及空氣濕度。PMV指數是根據人體熱平衡計算的。當人體內部產生的熱等於在環境中散失的熱量時,人處於熱平衡狀態。但是PMV-PPD的局限於人在穩定狀態下的評價,且對人體的體溫進行整體的描述,不夠準確。

PMV的產生

PMV 熱舒適模型是基於體溫調節和熱平衡理論得出的。根據這些理論, 人體通過生理過程, 如出汗、打冷顫和調節皮膚血流量等, 來保持新陳代謝產熱量和身體失熱量的平衡。保持熱平衡是達到熱中性感覺的首要條件, Fanger 認為人體的體溫調節是非常高效的, 即便在不舒適的環境中, 人體也能在較大的環境參數變化範圍內達到熱平衡。

為了預測出熱中性感覺, Fanger 研究了人體接近熱中性時的生理過程, 認為此時影響熱平衡生理過程的只有出汗率和平均皮膚溫度, 並取決於人體的運動水平 。他根據McNall, 等的研究數據推導了運動水平和出汗率之間的線性關係, 該線性關係根據183 位受試人員在給定運動水平下感覺處於熱中性時的投票得到的。Fanger 還對20 位受試人員在4 種運動水平( 靜坐、低運動水平、中等運動水平和較高運動水平) 下的皮膚溫度進行了測試, 得到了皮膚溫度和運動水平的線性關係, 實驗是在McNall,等研究得到的熱中性條件下進行的, 並沒有讓受試人員直接進行熱舒適的投票測試, 這也使得一些人對PMV 熱舒適模型的公式提出了疑問。Fanger 將上述2 個線性關係式代入熱平衡方程, 得到了舒適方程 。該方程表述了6 個影響變數在人體處於熱中性時的關係。

舒適方程僅預測了人員感到熱中性時的情況,而實際套用中人員感覺不是中性時的情況也很重要。

Fanger 將Nevins 和McNall, 等的研究與自己的研究結合起來, 根據總計1 396 位受試人員構成的數據擴展了舒適方程,如下。

實驗得出的 4 種新陳代謝率下的熱感覺數據進行曲線回歸分析,得到曲線方程

PMV =(0.303*exp( -0.036M)+0.0275)Q

其中M為人體新陳代謝率,Q為熱舒適系統的能量傳輸率,這一項是由人體熱平衡方程得出。

該方程描述了給定熱環境下, 人體處於一定運動水平時的實際散熱量和達到最佳舒適( 熱中性) 所需的散熱量的差值。該擴展方程將熱環境和ASHRAE 的7 點熱感覺等級聯繫在一起, 成為PMV 指標。

PMV-PPD評價指標

PMV 指標代表了同一環境下絕大多數人的熱感覺, 但人與人之間存在生理差別,PMV 指標並不一定能夠代表所有人的感覺。因此Fanger 又提出了預測不滿意百分比PPD 指標來表示人群對熱環境不滿意的百分數, 並用機率分析方法, 給出了PMV 與PPD 之間的定量關係。Fanger教授根據pmv指標統計了大量的數據並製成了表格,由這些數據推演出PPD指標,兩者合稱PMV-PDD評價指標。

PPD英文全稱為(Predicted Percentage of Dissatisfied)即為預測不滿意百分數。其公式為:

PPD = 100-95×exp [-( 0.03353PMV^4+0.2179PMV^2)]

由於 PMV的最初實驗對象是西方國家的 1396 受試者,Fanger 教授在最近的文獻中指出,針對不同國家和氣候,應分別乘以 0.5~1.0 的修正係數,對於中國,這一係數應為 0.7。由於中國人與歐美人的體格不同、經濟文化背景與生活習俗不同,所以對環境熱舒適的要求不同,對熱環境的接受程度會存在差異。有研究認為中國人對環境的接受度比歐美人相對較高。我國現有《採暖通風與空氣調節設計規範》(以下簡稱“規範”)規定:採暖與空氣調節室內的熱舒適性應按照《中等熱環境PMV 和PPD 指數的測定及熱舒適條件的規定》(GB/T 18049-2000),採用預計的平均熱感覺指數(PMV)和預計不滿意者的百分率(PPD)評價,其值宜為:-1≤PMV≤+1,PPD≤27%。

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