導語：如何才能寫好一篇室內溫度與濕度的變化關系，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一引言

隨著我國房地產業(yè)的蓬勃發(fā)展，各種新技術、新建材在住宅建筑中得到充分的開發(fā)和利用，使沿用了幾二年的燃煤鍋爐供暖以及近兩年開發(fā)應用的燃氣燃油供暖，包括即占用室內有效空間又妨礙美觀的鑄鐵散熱器的采暖方式，都有了較大的改變，地板供暖是近年來逐步獲得住戶和開發(fā)商認可的一種采用以水為媒介在地板墊層中輔設排管后種輻射采暖方式地板供暖。方式之所以在眾多的采暖方式中備受歡迎，主要有節(jié)能、舒適、衛(wèi)生等方面的優(yōu)點。目前，大連市的諸多精品住宅小區(qū)皆有用低溫輻射地板供暖裝置，為了了解其實際運行狀況，2001年冬季，對大連市地板供暖前后的室內熱濕環(huán)境進行了實測調查及問卷調查。

二實測調查的目的和方法

1目的

本次實測調查的目的主要是為了比較采暖前后室內熱濕環(huán)境的變化及進入采暖期后，冷風滲透、樓板雙向傳熱、分室控制熱量等多種復雜因素對室內水平、垂直溫度分布的影響。同時還調查了居住者對室內環(huán)境的滿意程度。

2調查方法

調查分兩種方式進行，一種是對環(huán)境物理參數(shù)的測定，包括室內的溫度、相對濕度、風速，室外空氣的溫度及相對濕度。所使用的儀器為日本產數(shù)字式溫濕度記錄儀及清華同方熱球形式風速表。其中溫濕度每隔10分鐘自動記錄一次數(shù)據(jù)。空氣流動速度的測定為某一時間段內的不連續(xù)記錄。由于調查住宅11月15日正式開始采暖，測試時間分為兩段，11月9日～11月14日為采暖前的6天，11月20日～11月25日為采暖后的6天。另一種是對居住者主觀感受的問卷調查，在采暖前后分別進行了一次。

三實測調查

1概要

本次調查對象為位于大連市中心的一座新建高層住宅。建筑平面圖及測點位置見圖1。另在該住宅的露天陽臺上布置有溫濕度記錄儀，用于記錄室外溫濕度變化。對象住宅于2000年竣工，為框架結構，建筑面積122m2的，家庭成員由一對中年夫婦和女兒組成。

圖1建筑平面圖

2實測結果和分析

（1）室外溫度的變化對室內溫度的影響

圖2表示在測試期間內，不同房間的溫度變化曲線。采暖前后，室外溫度變化不大。但在11月24日，出現(xiàn)了明顯的降溫天氣，室外溫度下降了10℃左右。測試期間內，由不同房間室內平均溫度（表1）可知，主臥室溫度在采暖前后，與其他房間的溫度相比均是最低的，這是由于主臥室有兩面外墻。采暖前不同房間之間溫差不大，其中客廳溫度略高。主要因為客廳朝西，且西外墻為落地窗受西曬的影響較大。采暖后，不同房間之間的溫差較采暖前有所增加。據(jù)調查，居住者經常根據(jù)自身的體感溫度對不同房間的供熱量進行量調節(jié)，否則感覺室內溫度偏高。由圖2可知，當室外天氣出現(xiàn)急劇降溫時，室內溫度場仍然很穩(wěn)定。充分體現(xiàn)了該住宅的三大節(jié)能特性：保溫性能好的墻體結構（墻厚450mm），新型的隔熱密封性中空玻璃窗，地板供暖的蓄熱能力。

不同房間室內平均溫度表1

客廳主臥室次臥室廚房

采暖前18.1℃17.0℃17.4℃17.2℃

采暖后25.0℃23.1℃24.8℃27.1℃

在測試期間內，不同房間逐時的平均溫度變化見圖3。采暖前后，室內溫度的最低值均出現(xiàn)在上午8：00～9：00，主要是由于居住者每是在此時間段內有開窗換氣的習慣。一日內，主臥室和客廳的溫度變化大于次臥室和廚房的溫度變化。采暖前，主臥室和客廳的溫度變化在5.5℃左右，次臥室和廚房的溫度變化在2.7℃左右。采暖后，主臥室溫度變化最大，為4℃，其次是客廳的溫度變化為2.6℃，次臥室和廚房的溫度變化最小，為1.3℃。由此可見，采暖后，一日內室內溫度變化較之采暖前減小了。

圖2采暖前后各房間溫度變化曲線

圖3一日內，不同房間溫度的變化

早晚團聚時，主臥室和客廳的平均溫度和標準偏差見圖4。采暖前后，客廳溫度均高于主臥室溫度。采暖前的早晚溫差為2.4℃～3.8℃，采暖后室內的早晚溫差1℃左右，且采暖后的標準明顯小于采暖前，表明采暖后的室溫變化小于采暖前的室溫變化。

圖4早晚團聚時，主臥室和客廳的溫度

（2）垂直溫度分布狀況

為了考察室內垂直溫度分布，本次實測調查在垂直方向主臥室選取了三個測點（0.1m、1.2m、2.3m），客廳選取了兩個測點(0.1m、1.2m)。主臥室的垂直溫度分布見圖5。采暖前后，主臥室溫度均是由下向上逐步遞增的趨勢，且上下溫差地明顯變化?？紤]原因有兩點：1）測點位置離窗戶較近，近窗面的冷風滲透使是在窗戶附近形成低溫區(qū)，冷空氣下沉，地板表面處的空氣溫度反而低于地面上1.2m的空氣溫度[1]。2）樓板雙向傳熱的影響，使得靠近頂部的空氣溫度升高。

圖5主臥室垂直溫度分布圖

圖6表示的客廳室內外溫差與上下溫差的關系。采暖前后，上下溫差同室內外溫差的比值分別為0.11、0.06，該值越小，說明室內溫度受室外溫度影響的程度越小，室內越容易形成舒適的熱環(huán)境[2]。采暖前，客廳的上下溫差在0.1℃～3.7℃范圍內，采暖后，客廳的上下溫差多集中于-1.3℃～1.0℃范圍內。

圖6客廳室內外溫度與上下溫差的關系

圖7為采暖后某一日主臥室上下溫度隨時間推移的變化圖。其中，白天12時的溫度最高，上下溫差最小，地板上0.1m和2.3m的溫度差為1.3℃。深夜的室內溫度高于早晨的室內溫度，主要是因為混凝土板蓄熱作用造成的。

圖7主臥室上下溫度隨時間推移的分布

（3）室內外相對濕度的變化

客廳的相對濕度逐時變化曲線見圖8。室外的相對濕度在采暖后比采暖前高21.8%，室內平均相對濕度采暖前為45.9%，采暖后為43.6%。室內相對濕度的變化范圍，采暖后為41.5%～45.8%，采暖前為35.1%～50.5%。圖9為室內外相對濕度的變化關系。采暖前的室內相對濕度多高于采暖的比值分別為0.19、0.13，說明室外相對濕度對室內的影響在采暖后較之采暖前小。低溫輻射地板供暖的供暖方式為遠紅外線輻射，輻射面表面溫度較低，水分的蒸發(fā)速度較慢，并且紅外線輻射空過透明的空氣，不改變空氣的濕度，較好地克服了傳統(tǒng)供暖方式造成的室內燥熱、口干舌燥等不適，明顯改善皮膚的微循環(huán)，使室內濕度適中。

圖8一日內，室內外相對溫度的變化

圖9室內相對濕度的關系

（4）居住者對室內環(huán)境的主觀評價

根據(jù)問卷調查結果，居住者對室內環(huán)境的主觀評價在采暖前后無顯著差別，均感到舒適。對室內濕度的評價，即使采暖后也不感到干燥。由于采暖形式為輻射傳熱，不會導致室內空氣因對流而產生的塵埃飛揚，因此居住者對室內空氣品質的評價良好。熱感覺的投票值采用ASHRAE的7級指標表示（-3冷，-2涼，-1稍涼，+1稍暖冷，+2暖，+3稍暖），采暖前后的實際熱感覺值（TSV）與Fanger的PMV計算值比較結果如表2所示，PMV值明顯低于實測的熱感覺值（TSV）?？紤]其原因，在計算PMV值時，近似認為室內平均輻射溫度等于空氣溫度，實際上該住宅采光效果好，而且采用輻射采暖形式，室內平均輻射溫度實際上高于空氣溫度。采暖后，依據(jù)居住者的個人需求分室控制供熱量，使得不同房間存在溫差，但在暖和的室溫中，人體并未到溫差的存在。

PMV和TSV的比較表2

TSV-0+2

測定項目單位采暖前采暖后

空氣流速m/s0.130.10

相對濕度%45.943.6

空氣溫度%18.125.0

衣服熱阻clo0.540.54

PMV---2.010.05

PPD%77.345.04

四結論

2001年冬季，對大連市一戶地板供暖住宅在采暖前后的室內外溫濕度善及人體舒適性進行了實測調查，其主調查結果如

下：

1．地板供暖住宅具有蓄熱能力。表現(xiàn)在三個方面：一日內室內溫度波動范圍采暖后小于采暖前：室外溫度降低了10℃，室內仍保持穩(wěn)定的溫度；采暖后，凌晨（0：00）的溫度高于早晨（6：00）的溫度。

2．采暖后，由一居住者可根據(jù)個人需要分室調節(jié)控制供熱量，不同房間的溫差較采暖前有所增加同時室溫也升高了，人體在暖和的室溫中，并未感到不同房間之間的溫差。

3．在測試期間，主臥室溫度低于客廳溫度，其原因為主臥室有西南兩面外墻，客廳僅有朝西的外墻。

4．受冷風滲透及樓板雙向傳熱的影響，主臥室內靠近窗戶的垂直方向出現(xiàn)了上部溫度高，地面溫度低的溫度分布狀況。但就住宅其他位置的垂直溫度分布看，客廳的上下溫差（0.1m、1.2m）多集中在-1.3℃～1℃，地板供暖的舒適性仍很高。

篇2

關鍵詞：吊炕； 地炕 ；室內物理環(huán)境

中圖分類號：X32 文獻標識碼： A

炕作為建筑的能量供給設施，被普遍地運用于遼寧省農村住宅中。能量設施與建筑結構相結合而不與非承重的護層相結合，當然是一項古老的技術，這一技術始源至少可追溯到古代高句麗的暖炕于羅馬的土坑供暖。而人們?yōu)榱烁纳剖覂葻岘h(huán)境而創(chuàng)造的炕，卻因不同的形式對室內物理環(huán)境存在著不同的影響。

1、遼寧省農村炕形式

根據(jù)2010年遼寧省農村調研結果表明，按采暖與炊事的關系形式分，遼寧省農村住宅總體分為兩類，一是采暖與炊事混合型；二是采暖與炊事分離型。第一類采暖與炊事混合型，即冬季采暖與炊事相結合，在做飯的過程中即燒炕取暖，這種類型的炕形式有傳統(tǒng)的落地炕和改進后的預制組裝架空炕（吊炕）兩種；第二類，采暖與炊事分離型，炊事烹飪主要用電能或燃氣，而采暖則單獨采用地炕、地暖等方式。

1.1 落地炕

圖1落地炕外觀

落地炕（如圖1）是我省傳統(tǒng)的炕形式。落地式炕灶雖然經過多年實踐，創(chuàng)造了一些良好的結構和搭砌經驗，但仍存在著結構不甚合理，性能沒有充分發(fā)揮的缺陷。落地式炕灶綜合熱效率不足45%。農民冬季生活在日均不到5℃的環(huán)境中，居住環(huán)境的熱舒適性很差。隨著高能效新型炕體的普及，落地炕有被取替之勢。

2.2預制組裝架空炕（吊炕）

預制組裝架空炕俗稱吊炕（如圖2）,架空火炕的底板是用幾個立柱支撐而成，炕體吊于半空，故又名吊炕。預制組裝架空炕由底板支柱、底板、面板支柱、面板、后阻煙墻、煙插板等組成，其構件均可工廠化生產，進行組裝式搭砌。

圖2吊炕外觀

近幾年在農村大力推廣的高效節(jié)能炕灶,可提高直接燃燒的熱能利用率。高效節(jié)能炕灶是指組裝架空炕與節(jié)能灶的組合系統(tǒng)。在改革了灶膛、灶壁與灶膛之間相對距離和吊火高度、煙道和通風、炕內結構等設計, 擴大了火炕的受熱面和散熱面的同時，在炕灶方面增設了保溫措施,提高了熱量的利用效率。因此炕灶綜合熱效率可以達到70%以上。

1.3地炕

地炕是朝鮮族民居的特有的形式，是將傳統(tǒng)炕面下降至地面，在炕面及部分室內地面下做為“爐膛”，在“爐膛”內填進鋸末、碎秸稈、牛馬糞等燃料，使其在厭氧條件下自燃供熱（如圖3）。

圖3 地炕外觀

地炕面積根據(jù)室內面積確定,室內面積與地炕面積比為6:1炕深1.3～1.7m?？粔τ么u砌筑,炕底用混凝土澆筑,炕面長×寬為3×2m,混凝土預制板覆蓋,也可現(xiàn)場澆筑。在炕面上煙道的對角處留一個進(出)料口, 大小可選用500×500mm, 并用水泥預制板做1個蓋板。在靠近進(出) 料口的房墻內埋設1根直徑100mm的鋼管或陶管,使炕內與室內外相通作為通風口。在炕與煙囪之間砌一條煙道與進料口對角線分布,以利煙氣流通。煙道橫截面積可選擇240×240mm。在煙道和煙囪交接處設一個240×270mm的煙囪插板,以調節(jié)出煙量,控制室內溫度。地炕的炕面及預制板四周、煙道、煙囪、進(出)料口等要密封抹嚴,以防通風或冒煙。

地炕的特點：

⑴將冬季取暖與炊事耗能分離開來，用戶可以使用能效更高的電能或燃氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃煤爐灶來做飯，從而節(jié)約了因為爐灶的燃燒效率較低帶來的能耗，另外可避免由于在室內生火引起的空氣污染；

⑵減少地面熱損失面積。在傳統(tǒng)供暖住宅中，散熱面為六個，屋面、地面和四個外墻面，而地炕由于地面采暖，減少了地面的散熱面積；

⑶室溫穩(wěn)定且可控制。室內溫度可達18℃,晝夜溫差小，室溫可用進風插板和注水等方法調控；

⑷高效省時。地炕填一次料可連續(xù)供暖2個月,一個冬季填上2～3次料即可；

⑸增加了居室使用面積。由于地炕的結構獨特，將傳統(tǒng)的火炕拆掉，改為地下式火炕，可擴大房間使用面積, 美化居室環(huán)境；

⑹燃料來源廣泛。鋸末、碎秸稈、稻殼、樹葉、牛馬糞等均可。

2、典型住戶的選取

圖4典型住戶平面形式

為進行相對準確的比較分析，本文采用的住宅形式均以遼寧省最為普遍的“一明兩暗”三開間的農村住宅形式為基礎，對炕的形式和室內與炕有關的物理環(huán)境加以說明。圖4為典型住戶平面形式。

遼寧省農村住宅中的房間類型主要有臥室、起居室、（外屋）、廚房、衛(wèi)浴室和儲藏室。臥室、起居室和外屋是人們日常生活的主要活動空間，朝向一般都位于南向，廚房、衛(wèi)浴室和儲藏室的位置在北向。

3、農村采暖與炊事混合型室內物理環(huán)境

室內物理環(huán)境包括室內的聲、光、熱、濕環(huán)境和空氣品質等，而在遼寧省農村與炕有關的室內物理環(huán)境主要是熱、濕環(huán)境和空氣品質。

3.1室內熱環(huán)境

室內熱環(huán)境是我國北方居民評價室內環(huán)境的主要因素之一，人們?yōu)榱藨獙涞臍夂?，而發(fā)明了炕，通過炕創(chuàng)造出適宜居住的室內熱環(huán)境。

圖表1 吊炕住宅外墻內表面溫度變化曲線

2012年1月26日至1月28日，我們對遼寧省本溪市的一戶吊炕住戶進行了室內物理環(huán)境測試，對室內聲、光、熱、濕環(huán)境做了詳細的跟蹤監(jiān)測。室內熱環(huán)境監(jiān)測采用熱電偶,我們在外墻內表面、室內地面、外墻轉角、窗內表面等多處布置監(jiān)測點，數(shù)據(jù)由自動數(shù)據(jù)采集器記錄下來。表1所示外墻內表面溫度變化曲線。

由表1可知，鄰臥室的南向外墻內表面溫度受炊事、采暖和太陽輻射得熱等因素影響變化較大。清晨溫度最低，隨著早飯、采暖和接受太陽輻射，溫度達到最高值，待到晚上炊事、采暖時，又形成一個溫度峰值，而后逐漸下降直至次日凌晨。臨廚房、衛(wèi)浴室的北向外墻內表面溫度由于不能接受到太陽輻射，所以僅受炊事和采暖影響，在炊事和采暖時段溫度較高，晚間炊事和采暖時溫度最高，而在其他時段溫度均較低，甚至在冰點溫度以下。

3.2室內濕環(huán)境

對于室內濕環(huán)境而言，較舒適的相對濕度范圍在30%～60%之間。圖表2是典型住宅主要用房冬季一天內室內濕度變化曲線。由圖表2可以看出，臥室平均濕度為51%，濕度在40%～65%范圍內波動。在做飯時分室內濕度會增加，但只要關閉與外屋的門，避免與外屋有直接的空氣流動，臥室或起居室室內的濕度雖有增加，但仍可滿足要求。

圖表2吊炕住宅主要用房冬季一天內室內濕度變化

受生活規(guī)律影響，廚房屬于間歇性高濕房間，平均濕度為65%。在早上6:30～7:30做早飯期間，廚房內濕度迅速上升，到8:00時左右濕度達到峰值，之后隨著室內空氣流動，廚房內的水蒸汽逐漸散失，濕度會逐漸下降；在午后13:00時左右，達到濕度最低值；從下午14:00時開始，濕度又會逐漸上升，但上升幅度較慢，在下午16:00時左右，開始做晚飯，廚房內又會產生大量水蒸汽，濕度又一次迅速上升，作完飯后，還要燒水燒炕，所以晚上廚房內的濕度會高于早上，到18:00時左右，廚房內濕度達到最大值，此后，逐漸降低直至次日。

如果臨廚房的護結構保溫性能不夠理想，內表面溫度在露點溫度或以下，廚房內產生的大量水蒸汽便會在室內墻壁上結露、結霜；如果護結構內部溫度在露點溫度或低于露點溫度，水蒸汽會滲入護結構內部，并在內部凝結，這對護結構極為不利，既降低護結構的保溫性能，又降低結構和材料的耐久度。圖5為冬季廚房護結構結霜現(xiàn)象。同時水蒸汽會沿著門窗縫隙

圖5冬季廚房護結構結霜現(xiàn)象 圖6 冬季臨廚房外窗結冰現(xiàn)象

向室外滲透，外門和外窗更是保溫薄弱環(huán)節(jié)，水蒸汽會在外窗內表面結露、結冰，凍堵門窗縫隙，常此反復最終形成外窗窗臺上結成很厚的冰，外窗縫隙均被冰霜封堵，喪失透氣性（如圖6）。此后，廚房內的炊事蒸汽不便排出室外，便繼續(xù)凝結在護結構內表面上?？上攵?，護結構內表面如此強的冷輻射，會嚴重影響室內的舒適度。

外屋是連接臥室或起居室、廚房和外門的空間，有些住戶不在外屋作室內陳設，因為緊臨外門溫度較低，僅作過廳之用；但有些經濟條件較好的住戶，在外門處加設了門斗，使外屋的溫度有了明顯改善，便可作為餐廳或客廳之用。因其與廚房僅一門之隔，所以在廚房做飯時產生的水蒸汽對外屋影響較大，所以外屋的濕度變化曲線與廚房的相似，只是因為外屋在南向，且空間較大，利于水蒸汽散失，所以，外屋的濕度低于廚房的濕度。村鎮(zhèn)住宅外屋的平均濕度為58%，滿足濕度要求。

3.3室內空氣品質

農村住宅室內空氣品質是很多復雜因素相互影響的結果，每種因素有不同的效果。影響農村住宅IAQ的因素主要有四類: ①建筑材料和家具的污染②微生物污染③采暖系統(tǒng)的使用與維護④畜禽養(yǎng)殖污染。

農村住宅冬季采暖多采用火炕，如火炕不定時清理維護，則可能造成嗆煙、倒煙等現(xiàn)象，此時有害氣體及懸浮顆粒會對室內空氣品質造成極大影響；添柴、添火也會使不完全燃燒的有害爐煙放入室內，這些由炕灶帶來的污染影響著室內空氣品質，同樣也損害人們的健康。一天中室內空氣品質有著明顯的變化，尤其在炊事時間段內，室內空氣品質變化明顯。

4、農村采暖與炊事分離型室內物理環(huán)境

在遼寧省農村，地炕是采暖與炊事分離型住宅的主要采暖方式。由于采暖與炊事單獨進行，由于地炕采暖方式的不同，所以地炕采暖對室內的物理環(huán)境有較明顯的影響。

2012年2月7日至9日，我們對遼寧省撫順市的一戶地炕住戶進行了室內物理環(huán)境監(jiān)測，對室內聲、光、熱、濕環(huán)境做了詳細的跟蹤監(jiān)測。圖表3為地炕住宅外墻內表面溫度變化曲線

圖表3地炕住宅外墻內表面溫度變化曲線

由表3可知，南向外墻內表面溫度變化波動幅度較小，且平均溫度在8.5℃左右，與南向外墻相鄰的臥室熱環(huán)境較好。而鄰廚房的北向外墻內表面溫度則受地炕的位置影響，并沒有持續(xù)的直接熱量供給，因此，溫度與吊炕住宅的溫度變化相似。

地炕住宅的室內濕度略低于吊炕住宅，除廚房、衛(wèi)浴室外的其他功能用房，相對濕度均在舒適范圍內。

地炕采暖由于不必在室內燃柴或燃煤做飯，避免了室內空氣污染源，室內空氣品質未出現(xiàn)采暖與炊事混合型住宅的明顯變化。

5、不同形式的炕對室內物理環(huán)境影響的比較

5.1室內熱環(huán)境

采暖與炊事混合型的住宅，由于炕灶的爐火夜間要熄滅，所以，室內溫度存在較大落差，在清晨時分室內溫度很低，臥室內溫度隨時間變化波動明顯；而采暖與炊事分離型的住宅，由于地炕的熱源不斷，所以能夠保證住宅臥室內溫度的穩(wěn)定性，從而使住宅室內熱環(huán)境更加舒適。

5.2室內濕環(huán)境

受遼寧省氣候和建筑形式的影響，無論采暖與炊事混合型的住宅還是采暖與炊事分離型的住宅，在不單獨對廚房、衛(wèi)浴室等北向房間進行供給能量的條件下，北向功能用房很難達到舒適的要求。廚房的大量水蒸汽如不能有效地及時排除，勢必會結露甚至結冰，極大影響室內物理環(huán)境和建筑物壽命。因此，改善農村住宅廚房問題，除增大北向外墻熱阻和選擇內表面憎水材料外，如何及時排出過多的水蒸汽也是有待解決的關鍵技術問題。

5.3室內空氣品質

采暖與炊事混合型住宅，冬季常常會出現(xiàn)倒煙等現(xiàn)象，嚴重影響室內空氣品質；而采暖與炊事分離型住宅，由于采暖與炊事分離開來，住戶不需要在室內燃柴或燃煤做飯，避免了在室內空氣污染源和因生火所引起的一系列影響空氣品質的問題，改善了室內空氣品質。

6、結語

通過對遼寧省農村住宅的室內物理環(huán)境的研究與分析，使我們認識到對遼寧省農村住宅炕的研究，不能只局限在炕本身的熱效和能效上。建筑是一個系統(tǒng)，要從系統(tǒng)觀點出發(fā)，對護構件、能量供給設施、給排水系統(tǒng)等子系統(tǒng)巧妙地組織設計，從而測算住宅能耗及環(huán)境負荷等因素，實現(xiàn)相對的優(yōu)化。在遼寧省農村經濟和管理相對落后的條件下，在無力提高建筑系統(tǒng)各要素材料性能的基礎上，只有通過設計來改變要素間的結構，從而實現(xiàn)整個建筑系統(tǒng)功能的趨優(yōu)化。例如在建筑設計階段，如何將能量供給設施所供給的能量，巧妙地分配給各功能用房，使農村住宅各功能用房在滿足相應使用功能所需熱、濕等環(huán)境的同時，提高能效、熱效等技術問題還有待進一步研究。

參考文獻：

[1] T?A?馬克斯E?N?莫里斯 著 陳士嶙 譯. 建筑物?氣候?能量. 中國建筑工業(yè)出版社.1990-10

[2] 郭繼業(yè). 吊炕搭砌技術. 農業(yè)工程. 2001年 第3期

篇3

關鍵詞:溫濕度;二氧化碳濃度;調節(jié)與控制;方案設計

中圖分類號:S126　文獻標識碼:A　文章編號:1009-8631(2010)02-0200-02

引　言

隨著國民經濟的迅速增長,農業(yè)的研究和應用技術越來越受到重視,特別是溫室大棚已經成為高效農業(yè)的一個重要組成部分。因此,為了實現(xiàn)高效農業(yè)生產的科學化并提高農業(yè)研究的準確性,推動我國農業(yè)的發(fā)展,迫切需要一種價格適中,自動化程度高的農業(yè)設施多點測控系統(tǒng)。

1、溫室大棚內重要參數(shù)的調節(jié)與控制

1.1　溫度的調節(jié)與控制

目前,溫室內溫度的調節(jié)和控制包括加溫、降溫和保溫三個方面。具體表現(xiàn)在:

(1)加溫。加溫有熱風采暖系統(tǒng)、熱水采暖系統(tǒng)、土壤加溫三種形式。熱風采暖系統(tǒng)由熱風爐直接加熱空氣及蒸汽熱交換空氣兩種,前者適用于塑料大棚,后者適用于有集中供暖設備的溫室:熱水采暖系統(tǒng)的穩(wěn)定性好,溫度分布均勻,北方溫室大都采用此種方式;土壤加溫有釀熱物加溫、電熱加溫和水暖加溫。

(2)降溫。降溫最簡單的途徑是通風,但在溫度過高,依靠自然通風不能滿足作物的要求時,必須進行人工強制降溫。降溫包括遮光降溫法、屋面流水降溫法、蒸發(fā)冷卻法及強制通風法。遮光降溫法一種是在室外與溫室屋頂部相距40cm處張掛遮光幕,對溫室降溫很有效,另一種在室內掛遮光幕,但降溫效果比掛在室外差;屋面流水降溫法采用時須考慮安裝成本,清除玻璃表面的水垢污染問題;蒸發(fā)冷卻法使空氣先經過水的蒸發(fā)冷卻降溫后再送入室內,達到降溫目的。蒸發(fā)冷卻法有濕簾――風機降溫法、細霧降溫法、屋頂噴霧法。

(3)保溫。保溫包括減少貫流放熱和通風換氣量、增大保溫比、增大地表熱流量。減少貫流放熱和通風換氣量包括減少向溫室內表表面的對流傳熱核輻射傳熱、減少覆蓋材料自身的熱傳導散熱、減少溫室外表面向大氣的對流和輻射傳熱、減少覆蓋面的漏風而引起的換氣傳熱;增大保溫比是適當?shù)臏p低溫室的高度,縮小夜間保護設施的散熱面積,有利于提高溫室內晝夜的氣溫和地溫;增大地表熱流量可以采用增大保護設施的透光率,且經常保持覆蓋材料干潔,及設置防寒溝,防止地中熱量橫向流出。

1.2　濕度的調節(jié)與控制

大棚內空氣濕度的調節(jié)與控制,從環(huán)境調控的觀點來說,空氣濕度的調控,主要是防止作物沾濕和降低空氣濕度兩個直接目的。而防止作物沾濕主要是為了抑制病害。

除濕的方法有通風換氣、加溫除濕、覆蓋地膜、適當?shù)乜刂乒嗨?、使用除濕機、除濕型熱交換通風裝置。一般采用在不加溫的溫室里自然通風,達到降低溫室內濕度的目的,其效果顯著;在有條件的情況下,可采用強制通風,可由風機功率和通風時間計算出通風量,而且便于控制;其他的方法如覆蓋地膜、熱泵除濕等也能達到除濕的目的。

加濕的方法包括噴霧加濕、濕簾加濕、溫室內頂部安裝噴霧系統(tǒng)。噴霧加濕時可根據(jù)溫室面積選擇合適的噴霧器,此法效果明顯,常與降溫結合使用:濕簾加濕主要用來降溫,同時也可達到增加室內濕度的目的;溫室內頂部安裝噴霧系統(tǒng),降溫的同時也可以加濕。

1.3　溫度、濕度之間的耦舍

溫度與濕度之間有一定的耦合關系,對一個因子的控制常會帶來另一個因子的變化。在冬季溫室環(huán)境控制中,默認為溫度控制優(yōu)先的原則,在溫度條件滿足后,再來滿足濕度條件。如溫度過低、濕度過大的情況下,以加溫為主導,只有當溫度上升到一定值后,才能通風降濕,另一方面,溫度提高本身可以使相對濕度降低。在夏季降溫加濕的過程中,采用以濕度優(yōu)先的原則。當濕度過小時,開啟蒸發(fā)降溫加濕裝置。而當溫度過高需要啟動蒸發(fā)降溫執(zhí)行機構時,必須先檢測室內的相對濕度,只有濕度低于某一設定范圍時。才能啟動蒸發(fā)裝置。

1.4　二氧化碳含量的調節(jié)與控制

大氣中二氧化碳平均濃度一般為0.03%,變幅較小。在冬春設施蔬菜生產中,為了保溫,設施經常處于密閉狀態(tài),缺少內外氣體交換,二氧化碳濃度變幅較大,中午設施內由于光合作用,二氧化碳濃度下降,接近甚至低于補償點,二氧化碳處于虧缺狀態(tài)應當及時的補充二氧化碳。補充二氧化碳的方法很多,常用的主要有三種:

(1)燃燒法。通過二氧化碳發(fā)生器燃燒液化石油氣、丙烷氣、天然氣、白煤油等產生二氧化碳。當前歐美國家的設施栽培以采用燃燒天然氣增施二氧化碳較普遍,而日本較多地采用燃燒白煤油增施二氧化碳。

(2)化學反應法。即用酸和碳酸鹽類發(fā)生化學反應產生二氧化碳。目前較多采用稀硫酸和碳酸氫銨,在簡易的氣肥發(fā)生裝置內產生二氧化碳氣體,通過管道將其施放于設施內。該法成本較低,二氧化碳濃度容易控制,目前在我國的設施栽培中運用較多。

(3)施用顆粒有機生物氣肥法。將顆粒有機生物氣肥按一定間距均勻施入植株行間,施人深度為3cm,保持穴位土壤有一定水分,使其相對濕度在80%左右,利用土壤微生物發(fā)酵產生二氧化碳。該法無需二氧化碳發(fā)生裝置,使用較為簡便。

2、系統(tǒng)總體方案的設計

2.1　總體方案設計

本文設計和研制上、下位機溫室大棚測控系統(tǒng),以滿足不同的需求。其中,上位機采用PC機,下位機采用單片機。下位機控制器應能完成以下工作:脫離監(jiān)控主機獨立地進行數(shù)據(jù)采集與控制,通過人機接口(鍵盤和顯示器)實現(xiàn)參數(shù)設定、顯示和人工干預控制輸出等功能(可以滿足普通大棚的基本需要)。下位機控制器是以單片機為核心的,整個系統(tǒng)包括主模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、輸出控制模塊、鍵盤顯示模塊和數(shù)據(jù)通信模塊等。數(shù)據(jù)采集與處理模塊能夠完成溫室內溫度、濕度和二氧化碳濃度的模擬量的采集和處理,結果送數(shù)據(jù)存儲器或傳輸給監(jiān)控服務器,由監(jiān)控服務器存儲和管理,輸出控制模塊主要負責溫室執(zhí)行機構的控制;通信模塊則是基于RS-232總線,由雙絞線進行遠程的數(shù)據(jù)傳輸,實現(xiàn)單片機和上位機的通信。

本系統(tǒng)主要由溫室內外環(huán)境自動測試系統(tǒng),自動控制系統(tǒng),人機對話接口和通訊接口四個部分組成。原理框圖如圖1所示。

(1)溫室內外環(huán)境自動測試系統(tǒng)。主要測試溫室外空氣溫度、濕度,溫室內空氣溫度、濕度、CO,濃度等環(huán)境參數(shù)。

(2)溫室內環(huán)境自動控制系統(tǒng)。根據(jù)環(huán)境自動測試系統(tǒng)得到的結果控制相應執(zhí)行機構的執(zhí)行,為作物提供良好的生長環(huán)境。

(3)人機對話接口。LED顯示系統(tǒng):顯示溫室內的空氣溫度、濕度和C02濃度等環(huán)境參數(shù)值。鍵盤:用以人工預置各適宜環(huán)境參數(shù)值。報警信號:當對加熱器、排風扇、通風窗和噴水設備的控制失效時,以及某環(huán)境參數(shù)值超過限定界限時,發(fā)出聲光報警信號。提醒農藝人員采取相應措施。

(4)通訊接口。用來實現(xiàn)與PC機的通訊,將存儲的測試數(shù)據(jù)

傳送給PC機,可以方便的實現(xiàn)集中式管理。

2.2　方案設計

大棚蔬菜栽培,主要以冬、春兩季為主。溫度條件是促進蔬菜生長發(fā)育的動力。大棚內的溫度變化規(guī)律是:晝夜溫差大;晴天溫差大于陰天,且棚溫回升快;陰天棚溫增溫效果不明顯。大棚內的蔬菜花卉在不同的季節(jié)所需要的具體的溫度、濕度和二氧化碳的濃度是不同的,而且具體的不同的農作物所需要的溫、濕度和二氧化碳的濃度也是不同的。本設計主要選取某一特定的農作物為研究對象,根據(jù)其需要,而供應不同范圍的參數(shù)。

通過以上對大棚蔬菜中的參量及其相互關系的分析研究,筆者對系統(tǒng)總體方案進行設計,采用ATMEL公司生產的AT89S52單片機、AD公司生產的AD590集成溫度傳感器、電容式濕度傳感器HSll01,美國生產的紅外CO2傳感器6004。單片機通過ICL7135A/D轉換器把從傳感器輸出的模擬信號轉換成數(shù)字信號。而對濕度傳感器HSll01的信號處理完之后的信號為脈沖信號,針對濕度的變化,脈沖的寬度會發(fā)生變化,所以可以直接把HSIIOI處理完之后的信號送到單片機的外部中斷口0(INTO),來實現(xiàn)脈沖信號寬度的測量。顯示部分由比較廉價的LED數(shù)碼管對溫度、濕度、二氧化碳濃度進行分時顯示。

本設計采用的是聲光報警,聲光報警主要是控制蜂鳴器的發(fā)聲頻率和控制指示燈,使其在指定的區(qū)域一亮一滅,從而達到報警的目的。由于本系統(tǒng)所控制的溫度、濕度以及二氧化碳濃度都是大慣量環(huán)節(jié),大棚容量大,而控制精度要求相對不高,所以用常規(guī)的乒乓控制方法即可滿足控制要求。具體的控制過程是:濕度低于某一值即打開滴灌電磁閥進行噴水,當濕度在期望值的范圍內即關閉電磁閥;當溫度高于期望的上限或濕度高于期望值上限時,單片機控制風扇進行排風;當溫度低于期望值下限時,單片機驅動加熱器進行加熱;當二氧化碳的濃度低于要求的下限時,單片機控制二氧化碳容器排放適量的二氧化碳;當二氧化碳的濃度高于指定的上限時,單片機控制電磁閥打開天窗或者側窗。這里采用光電隔離器主要是排除外界的干擾。具體的系統(tǒng)框圖如圖z所示:

3、小　結

本文綜述了溫室大棚內溫濕度、二氧化碳濃度常用的調節(jié)與控制方法,并針對溫室大棚的環(huán)境,提出了溫度、濕度和二氧化碳濃度測控系統(tǒng)的方案設計,為溫室大棚內溫度、濕度,以及二氧化碳濃度測控系統(tǒng)詳細設計做前期準備工作。

參考文獻:

[1]張福漫設施園藝學[M],北京:中國農業(yè)大學出版社,2000:35-70

篇4

關鍵詞：定溫控制；空調系統(tǒng)；舒適性；節(jié)能

中圖分類號：TU831.3+5文獻標識碼： A 文章編號：

環(huán)境保護與能源節(jié)約是目前國家發(fā)展中的重要問題，在我國，建筑能耗占據(jù)總能耗的30%左右，而暖通空調系統(tǒng)的能耗占據(jù)了建筑能耗的30%-60%。隨著空調的發(fā)展，暖通空調系統(tǒng)的能耗也在逐漸增加，所以，節(jié)能的要求是必然的。

1、定溫控制空調系統(tǒng)舒適性分析

以兩間相通，朝向不同的房間為例，對向陽面與背陽面的平均輻射溫度進行比較，闡述定溫控制空調系統(tǒng)的舒適性問題。

1.2不同方向房間的舒適性比較

分別選擇相同大小，不同方向的兩個房間，向陽一間南墻為外墻，背陽一間北墻為外墻，墻內外均抹灰，各有一扇大小相同的窗戶。溫度計放置在房間中央，距離地面一米五處，房間自然通風。則兩間房的平均輻射溫度與時間的關系如圖1所示：

圖1平均輻射溫度與時間關系圖

根據(jù)圖1 可知，這兩個房間的平均輻射溫度相差1-3.5℃。所以可知，在溫度相同時，由于平均輻射溫度的差異，兩個房間的舒適度也是不同的。

1.2不同濕度房間舒適性分析

濕度是人體對外界環(huán)境感應的一個重要因素，由于定溫控制下的濕度往往對人體舒適度有影響，在夏季，相對濕度增加10%，空氣溫度就會降低0.4℃。因此，在溫度相同時，濕度越大，夏季人會感覺越熱，而冬季會感覺越冷。我國北方由于濕度相對比較低，南方濕度相對比較高，因此如果采用相同溫度的定溫空調，在夏季的話北方會感覺較為舒適，而南方就會出現(xiàn)偏熱的現(xiàn)象。

1.3不同建筑用途的舒適性分析

不同的環(huán)境下，人體的代謝率也是不同的，在同等溫度條件下，不同人體的熱舒適度是不同的，例如辦公建筑、酒店等，人體能量代謝相對較低，定溫控制空調系統(tǒng)相對能夠接受，而對于超市、餐廳等服務性建筑，由于室內人員的人體能量代謝比較高，人體就會感覺到過熱，舒適度也就降低。而在冬季的話，情況正好相反。

溫度只是人體舒適度的一個影響因素，不同環(huán)境、不同區(qū)域的溫度相同時，會存在其它影響熱舒適度的因素，因此統(tǒng)一的溫度設定在空調系統(tǒng)中的應用，會出現(xiàn)一些滿足不了用戶舒適性需求的現(xiàn)象。

2、定溫控制空調系統(tǒng)節(jié)能性分析

隨著熱舒適性指標控制空調系統(tǒng)的發(fā)展，逐漸把空調控制目標從單一的室內溫度轉變?yōu)閷θ梭w綜合熱舒適指標的控制，在保證人體最佳舒適感的基礎上，對空調系統(tǒng)的參數(shù)進行優(yōu)化組合，從而實現(xiàn)降低能耗的要求。本文主要對定溫控制空調系統(tǒng)與定PMV指標控制的空調系統(tǒng)進行對比研究，分析定溫控制空調系統(tǒng)的節(jié)能性。

通過對定溫控制與定PMV指標控制的空調系統(tǒng)的節(jié)能差異進行對比，在定PMV時，所有的環(huán)境要素都可以變動，為了簡單的對這一問題進行說明，本文假設房間風速0.2m/s，濕度50%，只有室內空氣溫度和平均輻射溫度進行改變，房間條件與上文相同，通過對夏季與冬季典型工況進行分析發(fā)現(xiàn)。在夏季定溫如果是26℃時，對各參數(shù)進行測量，PMV的平均值為0.33，通過迭代計算，得到各小時的空氣溫度，從而實現(xiàn)定PMV控制。對空調的負荷進行計算，和定溫26℃進行對比；冬季與夏季的方法相同，PMV=-0.5，溫度設置在20℃。則夏季與冬季的空調能耗變化如圖2、圖3所示：

圖2夏季空調負荷隨時間變化圖 圖3冬季空調負荷隨時間變化圖

由圖2、3可知，夏季，在舒適度可接受范圍內，定溫26℃時的能耗與定PMV=0.33相差不大，降低了0.04%；而冬季，定溫20℃的能耗與定PMV=-0.5相差也不大，降低了0.28%。由此可以看出，夏季控制溫度26℃、冬季控制溫度20℃的定溫控制和PMV指標控制的節(jié)能效果基本一致。由于節(jié)能效果和舒適度與PMV控制空調系統(tǒng)差別不大，甚至PMV控制空調系統(tǒng)節(jié)能效果更好，因此，可以看出以熱舒適指標控制的空調系統(tǒng)不但滿足舒適性的要求，節(jié)能效果也比較理想。

結束語

通過對定溫控制空調系統(tǒng)的舒適性及節(jié)能性進行分析，可知在夏季定溫26℃，冬季定溫20℃的控制時，都存在舒適性和節(jié)能性的問題，通過與PMV值控制進行對比分析，可知，兩種空調系統(tǒng)在能耗方面差別不大，而對PMV值進行控制要比定溫控制空調系統(tǒng)的舒適性更好，因此是保證節(jié)能與舒適兼具的最佳選擇。隨著空調系統(tǒng)的研究與發(fā)展，在舒適性和節(jié)能性控制方面，定會有更好的控制系統(tǒng)出現(xiàn)。

參考文獻

[1]許朝陽.熱濕獨立控制的復合空調系統(tǒng)能耗分析[J].流體機械,2008(7).

[2]李申,沈嘉,張學軍,鄭幼明.恒溫恒濕空調系統(tǒng)的優(yōu)化控制與性能模擬[J].制冷學報,2012(1).

篇5

1引言

家具是室內或建筑環(huán)境中常見的功能元素。統(tǒng)計顯示，人類超過87%的生命都在室內或建筑環(huán)境中度過［1］，即不可避免地長久與家具相伴。一般來說，常見的家具主要有木家具(如實木、板式、竹藤)、軟體家具(沙發(fā)、床墊)以及其他家具(金屬、玻璃、石材)。其中，板式家具對室內空氣質量影響最為嚴重，其所產生的主要化學有害物質是甲醛。甲醛是“病棟癥候群”(SBS)重要致因之一，已被國際癌癥研究署(IARC)定為致癌物質。具體來說，其還有多方面危害:例如，引起皮膚過敏或危害呼吸、神經或生殖系統(tǒng)。

研究甲醛釋放要追溯板材的制造過程，而人造板為實木與膠粘劑熱壓而成。膠粘劑的主要成分為縮醛樹脂，常由過量甲醛和尿素、苯酚、三聚氰胺等物質縮聚制得，因此經常存在一定量未完全聚合的游離甲醛。板材飾面涂料的主要成分盡管是聚乙烯醇，但也常會加入一定量甲醛為佐劑［3］。一方面，如果封邊或貼面質量不理想，板材中的游離甲醛便會在使用過程中不斷釋放出來。另一方面，由于甲醛含于板材內部，故甲醛釋放具有一定的長期性和頑固性:即使在空氣流通較好的情況下，釋放完全也常需要3－15年;并且，歷經長時間使用者常與剛熱壓成型者之釋放相差不大，有時甚至有所增加。

一般來說，通風是改善室內空氣的有效手段。但上世紀70年代后，能源危機迫使人類提高建筑物密閉性，導致以我國北方為代表的寒冷地區(qū)室內空氣質量嚴重下降。王琨曾經對寒冷地區(qū)室內裝修和家具導致的甲醛污染進行了研究，涵蓋商用與民用住宅;但是，相關研究缺乏對家具產品釋放的針對性［4－5］。事實上，室內裝修多在入住之前進行，故只要在施工后通風一段時間便能有效移除污染;但是，新家具常為現(xiàn)買現(xiàn)用，缺乏通風處理的機會;加之寒冷地區(qū)室內通風不暢，在一定程度上可近似為密閉。如此一來，甲醛缺乏衰減的機會，將長時間以高濃度存在于室內。綜上，家具才是危害室內空其質量的主要隱患。長久以來，多數(shù)研究僅關注基本建材的釋放，很少有人對家具成品進行測試。故為確定有人員入住后的寒冷地區(qū)特征室內空氣質量，有必要模擬類似環(huán)境并以板式家具為研究主體進行釋放測試，并據(jù)此結果對相關人群的衛(wèi)生保健提出指導建議。

2材料與方法

2．1材料

由于樣式規(guī)整，故選取某中密度纖維板柜子作為被試:規(guī)格(0．9×0．45×1．8)m3，板厚0．02m，表面積12．5m2。北京某家具廠生產，出廠時間在一個月內。該家具屬于中檔產品，能在一定層面反映當前普遍的產品質量。具體來說，E1級板材匯銀板，全部用PU漆生產;出廠后至測試之前，用塑料薄膜密封以阻止計劃外釋放。

2．2測試方法

(1)儀器設備。測試設備:自行研制的30m3環(huán)境艙;采樣設備:QC－2型大氣采樣儀，氣泡吸收管，聚四氟乙烯膠管。(2)樣品預處理:為保證測試時濃度變化平滑溫度，避免拆封后直接測試。將樣品置于與測試條件類似的環(huán)境艙內，預處理2周。(3)啟動環(huán)境艙:清理環(huán)境艙過濾裝置，用膠棉拖把依次蘸取去離子水、有機溶劑、去離子水擦洗艙內壁。徹底清洗后啟動環(huán)境艙，設置溫度23℃，相對濕度45%，承載率0．4m2/m3，以30L/min通風≥5h至穩(wěn)定，保證艙內清潔空氣混合均勻。(4)進樣:根據(jù)相關建材預測試驗結果，在保證濃度能達穩(wěn)定前提下，將測試定為3日。第1日8:00測試環(huán)境艙背景濃度，8:30關閉通風，開艙進樣。家具擺放方式為:面朝艙內壁面裝設的風扇，柜門開90度。關上艙門，開始計時。此時，艙內風扇依然工作，保證艙內主流空氣在測試階段混合均勻，家具表面氣速約0．1－0．3m/s。(5)采樣:采樣口位于艙門兩側，平行采樣。為客觀反應主流空氣濃度，測點應遠離任何壁面;故從采樣口艙內一面拉出兩根聚四氟乙烯膠管，將采樣點延伸至管口樣品和風扇之間。考慮到兒童受到的影響比成人嚴重，將采樣高度定為兒童呼吸帶所處的1．3m左右。

由于釋放速率會隨時間衰減，故采樣頻率要配合釋放特性安排;根據(jù)相關預測實驗結果，暫定測試時間為3日:第1日10:30－18:30，每1h采樣1次;第2日6:30－18:30，每2h采樣1次;第3日6:30－18:30，每4h采樣1次。測試全程共采樣品22組44個，每組以2平行樣的均值作該時刻濃度。另外，根據(jù)環(huán)境艙傳感器的監(jiān)測結果記錄每次采樣時的溫濕度。

2．3分析方法

(1)儀器設備。ShimadzuUV1700型紫外可見分光光度計，比色管，比色皿。(2)試劑。標線試劑:10mg/mL甲醛標樣(中國標準化研究院);富集試劑:酚試劑，硫酸高鐵銨，濃鹽酸，蒸餾水。(3)方法?？紤]到國際通行的HPLC方法成本較高且使用不便，故根據(jù)我國HJ/T167－2004《室內環(huán)境空氣質量監(jiān)測技術規(guī)范》中推薦的“酚試劑分光光度法”進行分析。分析發(fā)現(xiàn)，樣品整體趨勢穩(wěn)定且平行度較好，故認為全部有效。

3結果與討論

3．1結果描述

首先，對數(shù)據(jù)進行直觀分析。背景濃度為0．006mg/m3，符合該環(huán)境艙設計性能。進樣之后，甲醛濃度迅速上升:首日(0－10h)起于0．025而止于0．107mg/m3，次日(22－34h)出現(xiàn)峰值0．186mg/m3:第二日最后3樣的變異系數(shù)CV=2．69%＜5%，符合“艙穩(wěn)定濃度”［6］的要求;因此，可以認為該家具的甲醛釋放行為已經達到穩(wěn)定，艙穩(wěn)定濃度取3樣均值0．182mg/m3。甲醛濃度在測試時段的濃度足跡可參見圖1值得一提，第三日(46－58h)濃度開始下降而止于0．124mg/m3。由于測試條件為密閉且環(huán)境艙性能良好(不會出現(xiàn)大幅度漏氣)，故第二日出現(xiàn)的最高濃度應為理論上的艙穩(wěn)定濃度。第三日的濃度下降可能另有原因，具體將在下文討論。這樣來看，該家具的艙穩(wěn)定濃度超過GB/T18883－2002《室內空氣質量標準》中推薦的甲醛限值0．1mg/m3幅度為82%，可能對室內空氣質量和使用人群造成嚴重危害。

從測試數(shù)據(jù)中還可發(fā)現(xiàn)一些問題。一方面，溫度在測試全過程始終保持23℃左右，可視為穩(wěn)定而不予討論。另一方面，圖2表示了艙內相對濕度RH的變化?？梢钥闯?，盡管設定RH為45%，但測試過程中卻發(fā)生了較大變化。首先，RH在進樣后立即下降到42%左右，直到2h為止仍低于設定值，這可能是因為打開艙門的行為破壞了艙內的穩(wěn)態(tài)所致。但是，RH在隨后卻逐漸上升，到第二日最后3樣已超過80%且變異系數(shù)同樣＜5%，表現(xiàn)出與甲醛濃度類似的發(fā)展趨勢。另外，第三日數(shù)據(jù)仍與甲醛濃度的變化類似，出現(xiàn)一定程度下降。

3．2濃度時變分析

應注意一個現(xiàn)象，首日的濃度上升比較規(guī)則，而次日的濃度上升則不很規(guī)則;這與一些文獻中的建材測試結果存在差異。究其原因，可能與家具建材的區(qū)別———結構造型有關。因為根據(jù)傳質理論，建材釋放分內部擴散和外部對流兩個過程;其中，對流傳質主要受到環(huán)境中氣流運動的影響。與一般測試人造板時的規(guī)則擺放方式不同，家具本身結構比較復雜，更容易影響氣流的速度與分布。如此一來，每塊板材的釋放行為可能會根據(jù)具體結構而在不同程度上區(qū)別于單獨測試時的情況:例如，在有些位置會形成死角，不利于甲醛自由地運動到主流空氣中;而有些位置又會由于結構關系使得原本氣速得到提升，促使甲醛釋放。

3．3濕度時變分析

室內微氣候指室內熱濕環(huán)境，及室內溫濕度。從測試結果看出，家具主要會影響室內相對濕度，分析這個問題要追溯制造家具的原材料。板式家具主要由木材、膠粘劑、涂料等原材料組成:一方面，這些原材料本身含濕量大，遠高于環(huán)境艙內水平;盡管家具中的涉濕材料等會逐漸固化，但該家具的制造時間較新，故含濕量不一定較低。根據(jù)生產廠家提供的信息，該家具所用中纖板含水約15%;故若被試質量約200kg即含水30kg，這使得艙內帶入的水分負荷率至少為(30/30)=1m2/m3。相對艙內氣相原本的水蒸氣水平而言，如此大的濕度擾動是不應忽略的;其會形成顯著的濕度梯度而為室內增濕。另一方面，木材、板材、漆膜等均屬于多孔介質，能夠通過吸附或脫附作用影響環(huán)境中的含濕量。綜上，家具可能對室內微氣候造成一定影響。

下面對家具影響濕度的可能機理進行分析。

(1)宏觀方面。測試初期，家具內外濃度梯度較大而使艙內水蒸氣處于稀釋狀態(tài)，故濕度上升較快。一段時間后，艙內環(huán)境條件在吸附等過程的作用下逐漸穩(wěn)定，故濕度終現(xiàn)下降;但畢竟為密閉測試且存在有無家具的區(qū)別，故從數(shù)據(jù)也可看出，濕度在60%左右的降幅已經趨緩，即可能難以回落到45%的設定水平。

(2)微觀方面。研究發(fā)現(xiàn)［7］，相對濕度與板材甲醛釋放常呈現(xiàn)正相關，這在測試結果的直觀分析中已經可以看出。造成這種現(xiàn)象一般原因包括:a．弱酸性自來水(pH=6)與例如脲醛樹脂膠粘劑中未反應的游離二甲醇低聚物反應，釋放甲醛;b．膠粘劑中的羥甲基脲與木材中的纖維素在酸性條件下生成羥甲基醚，釋放甲醛;c．濕度上升導致膠粘劑水解。釋放甲醛。d．濕度上升使木材的半纖維素加速分解以及木素中某些共聚體甲基斷鏈，均會釋放甲醛;e．濕度上升使木材本身、膠粘劑、固化劑等固體界面對甲醛的吸附能力會迅速降低，附于其表之甲醛分子迅速脫附，進而使甲醛濃度上升。

值得注意，由于濃度梯度會使得甲醛不斷釋放，故一般考察濕度對甲醛濃度影響時均關注穩(wěn)定濃度。研究發(fā)現(xiàn)，板材界面存在分配系數(shù);在一定溫濕度下，一旦固氣兩項濃度按該數(shù)值達到穩(wěn)定，便不會再發(fā)生變化。一般來說，分配系數(shù)會受到環(huán)境因素的影響;以往研究對溫度的影響關注較多，而對濕度關注較少。在此，認為濕度可能對分配系數(shù)產生影響。

3．4建模

從濃度曲線可以發(fā)現(xiàn)，甲醛在前兩日隨時間的釋放行為與指數(shù)函數(shù)比較相似。因此，采用常用于描述建材釋放的指數(shù)衰減模型C(t)=a*exp(b*t)+c進行擬合，得到密閉條件下家具甲醛濃度的時變模型為:（略）。由于前兩日因濃度尚未穩(wěn)定而使?jié)穸鹊淖饔貌缓芮逦?，故可采用第三日的?shù)據(jù)研究濕度和濃度的關系。第三日中，盡管穩(wěn)定濃度變化，但可看成是分配系數(shù)變化導致的，而非濃度梯度的直接作用。對膠合板測試的結果表明［2］，濕度和穩(wěn)定濃度呈二次多項式關系。因此，嘗試使用二次多項式對第三日的濃度和濕度數(shù)據(jù)進行擬合，得到密閉條件下家具甲醛穩(wěn)定濃度的隨濕度的變化模型為:（略）。從兩個模型的相關系數(shù)可以看出，模型與測試結果吻合良好。結合圖3、圖4發(fā)現(xiàn)，模型與測試結果吻合良好，故可以近似描述和模擬甲醛隨時間和濕度的釋放行為。

篇6

關鍵詞：熱環(huán)境；熱舒適；評價指標

中圖分類號：X8文獻標識碼：A 文章編號：

1．引言

建筑是人們生活與工作的場所，現(xiàn)代人類大約有80%的時間在建筑物中度過，人們漸漸認識到建筑內環(huán)境品質如聲環(huán)境、室內光環(huán)境、熱濕環(huán)境及室內空氣品質對人的身心健康、舒適感及工作效率都會產生直接的影響[1]。隨著經濟的發(fā)展,提高生活質量已日益為人們所關心。改善室內環(huán)境，尤其是室內熱濕環(huán)境,是提高生活質量的主要途徑之一。對熱環(huán)境的評價可根據(jù)三類不同的標準：1)生存標準：由于人的體溫影響體內化學反應速度，尤其是酶系統(tǒng)最佳工作狀態(tài)的維持，只允許體溫在很窄的范圍內波動，因此，機體內熱調節(jié)系統(tǒng)的首要任務是使人在休息時能保持體溫恒定在(37±0.15)℃左右，超過或低于標準體溫2℃時,在短期內還可以忍受，但如持續(xù)時間太長時，就會損害健康,甚至危及生命；2)舒適性標準：人可生存、適應的熱環(huán)境往往并不一定使人感到舒適，在人類賴以生存的熱環(huán)境范圍內，只有一較小的范圍可定義為熱舒適區(qū)域；3)工作效率標準：熱環(huán)境會影響人的敏感、警覺、疲乏、專注和厭煩程度，通過上述作用對體力勞動和腦力勞動的效率產生影響。我們這里討論的主要是熱環(huán)境的舒適性[2]。

熱舒適指標是表示人們對室內熱環(huán)境滿意程度的一項重要指標。從2O世紀初，人們便開始對人體熱舒適性和熱環(huán)境之間的關系進行研究。由于我國各地氣候差異較大，各個地區(qū)又缺乏實際的針對性的研究，降低了人們對夏季舒適性的要求。本論文通過對室內熱環(huán)境舒適性研究狀況的回顧,對影響室內熱環(huán)境的各項評價指標進行了較詳細的綜述，為今后的研究提供了參考。

2.室內熱環(huán)境舒適性的影響因素及研究狀況

人體熱舒適在ASHRAE標準中，定義為人對熱環(huán)境表示滿意的意識狀態(tài)。它通過研究人體對熱環(huán)境的主觀反映，得到人體熱舒適的環(huán)境參數(shù)組合的最佳范圍和允許范圍以及實現(xiàn)這一條件的控制、調節(jié)方法。影響人體熱舒適的環(huán)境參數(shù)主要有四個：空氣溫度、空氣速度、空氣相對濕度和平均輻射溫度，人自身參數(shù)兩個：衣服熱阻和勞動強度[3]。人們對熱舒適性的認識和研究是不斷發(fā)展的。在20世紀初，一些發(fā)達國家的學者就已開始了對室內熱環(huán)境的研究，目前人體熱舒適問題已發(fā)展成為熱工學、建筑物理學、生理學和心理學的交叉學科。早期的熱舒適評價標準只規(guī)定室內溫、濕度，最多加上送風速度要求，例如，夏季溫度26℃、相對濕度50%，冬季18℃、相對濕度40%，風速≤0.125m/s等。稍后，ASHRAE(美國采暖空調制冷工程師學會)提出有效溫度(ET)概念，以綜合考慮溫度和相對濕度的影響。由于房間圍護結構內表面與人體的輻射熱交換對熱舒適性影響極大，在評價房間的熱舒適性時，為了綜合考慮輻射影響，又相繼提出了等感有效溫度、合成溫度、房格爾熱舒適方程、平均輻射溫度(MRT)、作用溫度(OT)、標準有效溫度(SET)、主觀溫度等概念和指標，對人體熱舒適性評價又提高了一步。1984年，國際標準化組織提出了室內熱環(huán)境評價與測量的新標準化方法ISO7730，采用PMV-PPD指標評價人體熱舒適性[4]。目前用于室內熱環(huán)境舒適性的預測評價主要指標見表1。

3.室內熱環(huán)境舒適性的評價指標

3.1 PMV-PPD指標

Fanger的預測平均投票值PMV(Predicted Mean Vote)和預測不滿意百分數(shù)PPD(Predicted Percentage Of Dissatisfied)指標是目前為止公認的最合理的評價方法，它是在大量實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析的基礎上,并以人體的熱舒適方程和ASHRAE七點標度為出發(fā)點，對McNall等在Kansas州立大學所進行的實驗得出的四種新陳代謝率情況下的熱感覺數(shù)據(jù)進行曲線擬合分析，提出的表征人體熱舒適的一個較為客觀的指標。該指標綜合考慮了環(huán)境因素和人的因素，包括人體活動情況(新陳代謝率)，衣著情況(服裝熱阻)，空氣溫度，空氣相對濕度，空氣流速，平均輻射溫度六個因素[1]，并從心理、生理學主觀熱感覺的等級為出發(fā)點,是迄今為止,考慮人體熱舒適感諸多因素最全面的評價指標，但PMV-PPD評價指標只考慮穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境，有一定的使用范圍。PMV與PPD之間的定量關系為：

，1984年國際標準化組織(ISO)提出室內熱環(huán)境評價與測量的新標準化方法ISO 7730，并推薦可接受的熱環(huán)境參數(shù)為-0.5

3.2 卡他冷卻能力

卡他溫度計由一根長為40mm，直徑為20mm的圓柱形大溫包的酒精玻璃溫度計組成。溫度計桿上有38℃和35℃兩條標線，使用時將溫度計加熱到酒精柱高于38℃這一刻度。然后將其掛于流動空氣中,測量酒精柱從38℃下降到35℃所需的時間。根據(jù)這一時間和每一溫度計所配有的校正系數(shù)，即可計算環(huán)境的“冷卻能力”。它綜合了平均輻射溫度、空氣溫度、空氣流速的影響，但未考慮濕度的影響[6]。

3.3 有效溫度

有效溫度的定義為：“這是一個將干球溫度、濕度、空氣流速對人體溫暖感或冷感的影響綜合成一個單一數(shù)值的任意指標。它在數(shù)值上等于產生相同感覺的靜止飽和空氣的溫度?！彼馕吨趯嶋H環(huán)境和飽和空氣環(huán)境中衣著和環(huán)境情況均相等，且平均輻射溫度等于空氣溫度。有效溫度指標的建立是一項卓越的成就，使用了近50年，但曾一度認為有效溫度在低溫時過分強調了濕度的影響，而在高溫是對濕度的影響強調不夠。由于它存在一些缺陷，美國采暖制冷和空氣調節(jié)工程師推薦使用新的有效溫度ET*代替。

3.4 新有效溫度ET*

1971年蓋奇（Gagge）等人引入了皮膚濕潤度的概念從而得到了新有效溫度ET*提供了一個適用于穿標準服裝和坐著工作的人的舒適指標。ET*的定義是：通過對身著0.6clo服裝靜坐在0.15m/s的空氣中的人的熱舒適試驗，采用相對濕度50%時的空氣溫度作為與其冷熱感相同，則后者所處環(huán)境的空氣干球溫度就是前者的ET*。該指標只適用于著裝輕薄，活動量小，風速低的環(huán)境。

3.5 標準有效溫度SET*

在ET*提出后不久，ET*的主要內容又有了擴展，綜合考慮了不同的活動水平和衣服熱阻，產生了目前最通用的指標--標準有效溫度SET*，并且稱為合理的導出指標。標準有效溫度應包含平均皮膚溫度和皮膚濕潤度,以便確定某個人的熱狀態(tài)。其定義是：某個空氣溫度等于平均輻射溫度的等溫環(huán)境中的溫度，其相對濕度為50%，空氣靜止不動，在該環(huán)境中身著標準熱阻服裝的人若與他在實際環(huán)境和實際服裝熱阻條件下的平均皮膚溫度和皮膚濕潤度相同時，則必有相同的熱損失，這個溫度就是實際環(huán)境的SET*[7].

3.6熱舒適指標PD（Percentage of Dissatisfied）[8]

PD被定義為由空氣流動而造成的人體所不希望的局部冷卻。由ISO7730所示的PD計算式為：

式中 --當?shù)乜諝馄骄L速，m/s；

--當?shù)乜諝馕闪鲝姸龋?。

當100%時，取=100%

3.7 主觀溫度

主觀溫度的定義為：一個具有空氣溫度(Ta)等于平均輻射溫度(Tr),相對空氣流速(v)等于0.1m/s和相對濕度50%的均勻封閉空間的溫度，該環(huán)境將產生與實際環(huán)境相同的溫暖感。它要求有兩種數(shù)據(jù)，即居住者需要什么樣的溫度、以及什么樣的物理變量組合會產生這一溫度。主觀溫度取決于主觀溫暖感,利用環(huán)境變量表示的主觀公式無論何時均可由現(xiàn)有的溫暖感數(shù)據(jù)加以確定，因此這是由經驗得出的公式[5]。

4 結合我國氣候特征及國情舉例說明熱舒適評價指標的研究與應用

目前在我國雖然已經有不少人開始著手熱舒適性的理論研究，但人體熱舒適還沒有得到廣泛應用。由于我國的地理特征復雜，幅員遼闊，南北氣候差異較大，人們生活習慣多變。因此需要對各地區(qū)進行實際的針對性的研究，結合當?shù)氐臍夂驐l件和人們的舒適感，選擇最優(yōu)的評價指標，以滿足人們對舒適性的要求。例如：我國北方地區(qū)冬季寒冷干燥，夏季氣溫高，濕度大，生活或工作在非空調建筑中的舒適度成為一個值得研究的問題，用PMV指標對我國北方地區(qū)非空調住宅建筑冬季、夏季的熱舒適性進行分析發(fā)現(xiàn)，對PMV 影響的六個因素中，空氣相對濕度φ與空氣流速v對PMV 的影響不大，而且，如果在空調房間內這兩個值一般為定值；而對PMV 值影響比較大的兩個因素為室內空氣溫度ta 及服裝熱阻Icl ，其實人體的新陳代謝率M 對PMV 的影響也比較顯著，但是在住宅建筑內，人們一般以休息為主，M 為定值。對于北方地區(qū)，冬季供暖技術已比較成熟也得到普及，除一些供暖條件差或室內溫度過高的住宅建筑內，室內的環(huán)境幾乎全部滿足人們的熱舒適度要求；而夏季使用空調的家庭并不是很多，在非空調住宅建筑中很大一段溫度范圍內，人們都處于不舒適狀態(tài)，從人們舒適角度來講，建議普及家庭空調。

5 結論

到目前為止所有的熱舒適指標均存在一定的局限性, 突出表現(xiàn)在所有指標均未反映出某些細節(jié)的但很重要的熱物理參數(shù)的影響, 這主要包括室內氣溫垂直變化程度、壁面熱輻射均勻程度, 氣流的垂直和水平分布情況等[9]。我國是發(fā)展中國家由于經濟狀況、能源狀況不同, 生活習慣等導致的心理期望值不同。因此,我們不能全部照搬國外的研究成果，而應立足于我國的實際情況,研究適合我國國情的室內熱環(huán)境熱舒適理論。這就要求我國科技工作者結合我國人的生理參數(shù)及實際情況，在熱環(huán)境領域尤其是在對室內熱環(huán)境的評價標準和方法方面做較深入的研究，且在暖通空調設計時必須從人體的熱舒適角度考慮其設計方案。

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篇7

關鍵詞：熱舒適；熱環(huán)境；MTS；aPMV

中圖分類號：TU119文獻標志碼：A文章編號：16744764（2017）01003206

收稿日期：20160304

基金項目：國家自然科學基金（51408462、51378411、51678468）；陜西省科技計劃項目（2014KCT01、2016JQ5016）

作者簡介：王登甲（1984），男，副教授，博士，主要從事建筑熱環(huán)境調節(jié)與太陽能采暖研究，（Email）。

Received：20160304

Foundation item：National Natural Science Foundation of China （No. 51408462，51378411，51678468）；Science Planning Subject of Shaanxi Province （No. 2014KCT01，2016JQ5016）

Author brief：Wang Dengjia （1984）， associate professor， PhD， main research interests： building thermal environment regulation and solar heating， （Email） .Thermal comfort of students in rural primary and secondary

schools in winter in Qinghai province

Wang Dengjiaa，Wang Hanxua ，Liu Yanfenga，Jiang Jinga，Liu Jiapingb

（a.School of Environment；b. School of Architecture， Xi'an University of Architecture & Technology， Xi'an 710055，P.R. China）

Abstract：The subjective questionnaires were conducted on dressing condition and thermal sensation for more than 420 students of 10 classrooms in 4 rural primary and secondary schools in Qinghai. At the same time， the indoor and outdoor parameters were measured， such as temperature and relative humidity， air speed and globe temperature etc. The results showed that the measured and predicted thermal neutral temperature were 13.8 ℃ and 14.5 ℃， respectively. The preferred temperature was 16.2 ℃， and the thermal comfort temperature range accepted by 90% students was 15.8 ℃～18.7 ℃. Students had the adaptability to partial cold environment under the facts of cold climate conditions， dressing habit， psychological expectation and physical characters. Adaptive PMV model （aPMV） was proposed to predict students’ mean thermal Sensation. It could provide basis for the design of indoor environment in rural primary and secondary classrooms in winter.

Keywords：thermal comfort； thermal environment； MTS； aPMV

基于穩(wěn)態(tài)熱平衡方程建立的PMV模型僅適用于均勻、穩(wěn)定的熱環(huán)境，但大量熱舒適現(xiàn)場研究表明其與受試者實際平均熱感覺存在較大偏差[1]?；贏SHRAE RP―884項目提出的適應性熱舒適理論，很好的解釋了這種差異產生的原因[2]。中國學者也進行了新的嘗試，姚潤明等[34]將氣候、季節(jié)、社會文化等影響人體熱舒適的因素考慮在內，運用“黑箱”理論提出了預計適應性平均熱感覺指標，并建立了“適應性PMV模型”（aPMV）。受經濟發(fā)展水平影響，鄉(xiāng)域地^無完善的集中采暖措施和明確的設計依據(jù)。而且，中國目前關于熱舒適的研究主要集中在城市辦公[56]、居住[79]、高校教室[1011]等建筑中，對鄉(xiāng)域中小學教室涉及較少。已有研究表明，舒適的室內熱環(huán)境更有利于提高學生的學習效率[1213]，而過高的室內溫度容易使學生感到頭痛、胸悶，導致注意力下降[14]。相比成年人，中小學生擁有更高的新陳代謝水平[15]，對室內熱環(huán)境有其獨特的要求，合理確定冬季教室內熱舒適性參數(shù)，對學生身心健康及學習效率有著重要的影響。

本文通過對青海西寧鄉(xiāng)域地區(qū)中小學教室熱環(huán)境、中小學生熱舒適的大量現(xiàn)場測試和實地調研，獲得該地區(qū)中小學教室內學生冬季熱中性溫度、期望溫度、舒適溫度范圍等，并提出適用于青海鄉(xiāng)域中小學教學建筑的室內熱環(huán)境評價模型，為中小學教室冬季熱環(huán)境設計提供依據(jù)。1熱舒適研究方法

1.1調查對象概況

現(xiàn)場調研于2015年12月5―13日進行，處于一年中教室使用的最冷時段，選取青海西寧地區(qū)4所鄉(xiāng)域中小學校的10間教室，在對室內熱環(huán)境參數(shù)進行測量的同時對420名中小學生進行問卷調查，其中男生214名（占50.8%），女生207名（占49.2%），年齡在10～15歲之間，平均年齡為12.6歲。測試教室內景如圖1所示。

圖1測試教室內景

Fig. 1Interior of test classroom1.2環(huán)境參數(shù)測試

測試的室內參數(shù)有：空氣溫濕度、風速、黑球溫度等；室外參數(shù)有：空氣溫濕度、太陽輻射強度、風速。主要儀器有TBD1型太陽輻射儀、TR72ui自記式溫度計、TR102S黑球溫度計、ZRQFF30風速儀，每隔10 min自動記錄一次。其中TBD1型太陽輻射儀布置于屋頂，四周無遮擋；室內溫濕度采用五點法平均布置在教室內，并以錫箔紙遮蔽；室內風速、黑球溫度布置一個測點，位于教室中間位置；室外溫濕度測點位于屋面背陰處。室內測點高度均為1.1 m，熱環(huán)境參數(shù)測點布置如圖2所示。

圖2室內熱環(huán)境參數(shù)測點布置

Fig. 2Arrangement of measuring points of

thermal environment parameters1.3主觀問卷

問卷內容包括：1）被調查學生的年齡、衣著情況等客觀信息；2）調查時刻學生的熱感覺、舒適感等對室內熱環(huán)境的主觀感受，熱感覺投票采用ASHRAE 7級標尺；3）熱接受度、期望度調查。

1.4熱舒適評價指標

冬季圍護結構內壁面溫度較低，當相對濕度在熱舒適的范圍內、且室內風速很低時，人體熱感覺同時受空氣溫度和平均輻射溫度的影響，應采用操作溫度to作為熱舒適評價指標[16]。

2測試結果與分析

2.1室內外熱環(huán)境參數(shù)

測試期間均為晴天，室外氣象條件相近，選取12月8日的室外熱環(huán)境參數(shù)進行分析，如圖3所示。

圖3室外空氣溫度及太陽輻射強度

Fig. 3Outdoor air temperature and solar radiation由圖3可知，當日室外氣溫變化范圍為-11.1～4.2 ℃，平均值約為-4.0 ℃；室外相對濕度變化范圍為16%～73%，平均值約為45%；日太陽輻射持續(xù)9～10 h，平均太陽輻射強度為306 W/m2，最大值出現(xiàn)在13：00左右，為557 W/m2。可見，該地區(qū)室外氣候寒冷，但太陽能資源豐富。

對室內環(huán)境參數(shù)的統(tǒng)計結果見表1，ta為空氣溫度，to為操作溫度，tr為平均輻射溫度，φ為相對濕度，v為風速。to的分布頻率如圖4所示。表1室內熱環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計表

Table 1Indoor thermal environment parameter table統(tǒng)計值ta/℃to/℃tr/℃φ/%v/（m?s-1）平均值15.915.615.4410.10標準偏差3.53.94.18.00.05最大值23.123.523.8610.39最小值6.25.65.2190

圖4晝間室內操作溫度to的分布頻率

Fig.4The distribution frequency of daytime

indoor operating temperature to由表1可知，晝間（7：00-18：00）教室內空氣溫度變化范圍為6.2～23.1 ℃，平均值為15.9 ℃，低于《中小學校設計規(guī)范》中的規(guī)定值18 ℃[17]；室內相對濕度范圍為19% ～61%，平均值為40%，絕大多數(shù)在30%～60%的正常范圍內，滿足衛(wèi)生要求[18]；風速v≤0.2 m/s的樣本占94.2%。由圖4可知，上課期間室內操作溫度to位于5.6～23.5 ℃之間，平均值為15.6 ℃。

2.2新陳代謝率及服裝熱阻

G.HAVENITH通過研究給出了9～18歲不同年齡中小學生在不同課程類型下所具有的代謝率[19]。中小學生新陳代謝率取值1.2 met（70 W/m2）。

統(tǒng)計分析學生衣著情況，參照ASHRAE標準計算服裝熱阻值，獲得其分布頻率如圖5所示。

圖5學生服裝熱阻分布頻率

Fig.5The distribution frequency of

students' clothing thermal resistance由圖5可知，中小學生的服裝熱阻主要集中在1.3～1.9 clo（約占90%），平均值高達1.6 clo。主要由于青海西寧地處嚴寒地區(qū)，室外氣溫低，學生普遍穿著較厚的衣物，通過自身行為調節(jié)以適應當?shù)睾涞臍夂驐l件；且學生頻繁進出教室，即使室內溫度較高，也沒有頻繁更換衣物的習慣，這一點與城市居住和辦公建筑有很大差別。此外，女生服裝熱阻平均值略高于男生，分別為1.62 clo和1.59 clo，說明女生更期望溫暖的環(huán)境。

2.3熱感覺及熱中性溫度

學生熱感覺投票TSV（Thermal Sensation Vote）采用ASHRAE7級標度表示，青海鄉(xiāng)域中小W教室內學生熱感覺投票分布頻率如圖6所示。

圖6學生熱感覺投票分布頻率

Fig. 6The distribution frequency of

students' thermal sensation vote由圖6可知，學生熱感覺投票值0、+1所占比例為59.8%，男女生熱感覺投票平均值分別為0.46和0.55?？梢姡捎趯W生衣著較厚、教室普遍有取暖措施，學生對室內熱環(huán)境的整體感覺偏暖。

由室內空氣溫度、相對濕度、風速、平均輻射溫度、服裝熱阻和新陳代謝率計算得到預測平均投票值PMV。采用溫度頻率法[16]，得到每個溫度區(qū)間內實測平均熱感覺值MTS（Mean Thermal Sensation）。將MTS和PMV與操作溫度to分別進行線性回歸，結果見圖7。

圖7熱中性溫度的計算

Fig. 7Calculation of thermal neutral temperature由圖7可知，當MTS=0、PMV=0時，實測和預測中性溫度分別為13.8 ℃和14.5 ℃；MTS曲線的斜率明顯小于PMV曲線的斜率。說明由于該地區(qū)冬季室外氣溫低，加之衣著量普遍較大，長期生活于此的學生通過自身調節(jié)形成了對偏冷環(huán)境的適應性，其實際熱中性溫度并沒有預測值高，對溫度變化的敏感程度也比預測值要小。

MTS與PMV之間存在“剪刀差”現(xiàn)象的原因是，教室雖有取暖，但并非標準的采暖系統(tǒng)，使得室內熱環(huán)境仍處于非穩(wěn)態(tài)條件且波動較大，而中小學生對這種非穩(wěn)態(tài)環(huán)境的適應性使得PMV模型并不能準確預測學生的平均熱感覺。

2.4熱接受率和熱舒適區(qū)間

計算某一溫度下的熱不可接受率PPD*（熱感覺投票值為-3、-2、2、3的學生占總投票人數(shù)的百分比），將PPD*與室內操作溫度to進行回歸分析：PPD*=0.93t2o-32.05to+281.46，相關系數(shù)R2=0.79，如圖8所示。

圖8不可接受率與室內操作溫度to的回歸分析

Fig. 8Regression analysis of unacceptable

rates and room temperature to由D8可知，冬季80%的中小學生可接受的溫度下限為13.5 ℃，90%的中小學生感到滿意的舒適溫度范圍為15.8～18.7 ℃。

結合圖4可知，舒適溫度范圍15.8～18.7 ℃約占晝間教室內溫度分布的45%，即由于采暖水平的不同，仍有一半的時刻室內溫度過低或維持過高，室內熱環(huán)境難以滿足熱舒適需求，需要進一步改善。

2.5熱期望溫度

將室內操作溫度to與冷熱期望百分比進行線性回歸，兩條直線的交點即為期望溫度，如圖9所示。

圖9期望溫度的計算

Fig. 9Calculation of expected temperature由圖9可知，期望溫度為16.2 ℃（以to表示），在寒冷地區(qū)冬季學生趨向于達到溫暖的感覺，所期望的溫度比熱中性溫度（to=13.8 ℃）高24 ℃。

3討論

3.1適應性預測平均熱感覺aPMV模型

如前所述，由于教室內熱環(huán)境是非穩(wěn)態(tài)的，PMV并不能準確預測學生的平均熱感覺，人體自身的適應性是引起MTS和PMV產生差異的主要原因。姚潤明等[3]提出的預計適應性平均熱感覺aPMV模型（Adaptive Predicted Mean Vote model），采用自適應系數(shù)λ（λ值反映了人體采取的自適應調節(jié)水平高低或自適應機會的多少）將PMV與aPMV聯(lián)系起來，用以解釋MTS和PMV之間的差異，見式（1）：aPMV=PMV1+λ×PMV（1）利用最小二乘法求得λ=-0.53（PMV0），由λ和PMV值可計算得到aPMV指標，如圖10所示。

圖10PMV、MTS與室內操作溫度的關系對比

Fig. 10A contrastive analysis of the relationship between

PMV， MTS and indoor operating temperature由圖10知，對偏冷和偏熱的熱環(huán)境采取不同水平的自適應調節(jié)后得到的aPMV模型能夠較好的預測學生平均熱感覺。分析發(fā)現(xiàn)，相比于PMV>0的偏熱環(huán)境中，PMV

3.2與其他研究結果的比較

與其他冬季現(xiàn)場研究結果[811]相比，本文模型中的平均熱感覺隨溫度變化的斜率較低（0.13），即中小學生對溫度的敏感程度要低于其他研究結果；同時鄉(xiāng)域中小學教室內學生的中性溫度、舒適溫度均較低。分析其原因是：該地處于嚴寒氣候區(qū)，長期生活于此且頻繁出入室內外的中小學生形成了對冷環(huán)境的心理適應性；鄉(xiāng)域中小學生衣著量普遍較大，且頻繁進出教室并沒有更換衣物的習慣，形成了對冷環(huán)境的行為適應性；此外，相比成年人，中小學生擁有更高的新陳代謝水平，使得其對熱環(huán)境的敏感度要低于成年人。

嚴寒地區(qū)鄉(xiāng)域中小學教室冬季室內設計溫度的取值應結合當?shù)氐臍夂驐l件，充分考慮中小學生的衣著習慣、心理期望、生理特性等因素的特殊性，提出適合于中小學生的熱舒適標準。4結論

1）青海鄉(xiāng)域中小學生冬季服裝熱阻普遍較大（平均值為1.60 clo），其中女生衣著水平高于男生。主要原因是室外氣溫很低，學生頻繁出入室內外，即使室內溫度較高，也沒有頻繁更換衣服的習慣。這一點與城市居住和辦公建筑有很大差別。

2）冬季中小學生的熱中性溫度為13.8 ℃，期望溫度為16.2 ℃，80%學生接受的溫度下限為13.5 ℃，90%感到滿意的舒適溫度范圍為15.8～18.7 ℃。較大的服裝熱阻、偏冷環(huán)境對心理期望的調節(jié)作用以及新陳代謝旺盛的生理特性，使得鄉(xiāng)域中小學生中性溫度、舒適溫度低于城市其他冬季現(xiàn)場研究結果。

3）青海鄉(xiāng)域地區(qū)中小學教室取暖不屬于標準的采暖系統(tǒng)，室內溫度非穩(wěn)態(tài)且波動較大，學生自身的適應性使得PMV與MTS仍存在較大偏差。由實測數(shù)據(jù)計算得到自適應系數(shù)λ=-0.53（PMV0）時的適應性aPMV模型可對該類地區(qū)中小學生的平均熱感覺進行準確預測。分析λ值大小可知，學生對偏熱的環(huán)境較為敏感，對偏冷的環(huán)境有較強的適應性。

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篇8

關鍵詞：PLC 溫室大棚 環(huán)境控制裝置

一、引言

溫室大棚是用于植物生長與農業(yè)生產的保護設施，利用溫室大棚的氣候效應與隔離效果進行農業(yè)生產，起到旱澇保收、空間隔絕、反季節(jié)調控等作用。因此，準確、及時地掌握溫室大棚的環(huán)境數(shù)據(jù)，做到科學適時調控，成為溫室大棚生產中提高產量、品質，抑制各種病害發(fā)生的重要環(huán)節(jié)。但由于我國溫室大棚發(fā)展較晚，大多是在參考借鑒國外技術的基礎上自行開發(fā)的，在設備配套能力、環(huán)境調控技術、機械化與自動化程度、作物栽培與管理等方面的科技含量與技術水平還存在一定差距，難以最大限度地發(fā)揮溫室的技術特點，也無法實現(xiàn)溫室生產的經濟效益最大化，致使我國溫室大棚種植面積雖然位居世界第一，但產品產量與質量并不理想。溫室大棚環(huán)境控制裝置主要用來對溫室環(huán)境（氣象環(huán)境和栽培環(huán)境）進行監(jiān)測和控制。以蔬菜溫室大棚為例，溫室內監(jiān)測項目包括室內氣溫、水溫、土壤溫度、相對空氣濕度、保溫狀況、CO2濃度。室外監(jiān)測項目包括大氣溫度、太陽輻射強度、風向風速、相對濕度等。溫室環(huán)境控制裝置的應用給種植者帶來了一定的經濟效益，提高了決策水平，減輕了技術管理工作量，同時也為種植帶來了極大的方便。

PLC是一種新型的通用自動控制裝置，它將傳感器技術、繼電器控制技術、計算機技術和通信技術融為一體，具有易于編程、可擴展性強、可靠性高等優(yōu)點，適宜長期連續(xù)工作，非常適合智能溫室大棚的控制要求。

二、國內外研究現(xiàn)狀

西方發(fā)達國家如美國、荷蘭、以色列、英國、加拿大、日本等在現(xiàn)代溫室監(jiān)控技術上起步比較早，都大力發(fā)展集約化的溫室產業(yè)，溫室內的溫度、濕度、光照度、C02濃度、水、氣、營養(yǎng)液等實現(xiàn)計算機調控。隨著微型計算機日新月異的進步和價格大幅度下降，以及對溫室控制要求的提高，以計算機為核心的溫室綜合環(huán)境控制系統(tǒng)，在歐美得到了長足的發(fā)展，并邁入網(wǎng)絡化、智能化階段。

近年來，我國溫室控制技術發(fā)展迅速，以及有大量的商業(yè)化產品，這些產品可以實現(xiàn)對溫室大棚內的光照度、溫度、濕度、CO2濃度等環(huán)境因素進行檢測和控制，并且已經逐步發(fā)展到智能化控制階段，但由于價格等方面的原因，普及率并不高，所以開發(fā)價格低廉，且肯有較強實用性的智能溫室大棚控制裝置是非常必要的。

三、智能溫室大棚的環(huán)境控制裝置和控制方案

1.系統(tǒng)硬件結構

智能溫室大棚的環(huán)境控制系統(tǒng)就是依據(jù)室內外裝設的溫濕度傳感器、光照傳感器、風速傳感器等采集或觀測的溫室內外的溫度、濕度、光照強度、風速等環(huán)境參數(shù)信息。通過控制設備對溫室大棚環(huán)境進行調節(jié)控制以達到栽培作物生長發(fā)育的需要，為作物的生長發(fā)育提供最適宜的生態(tài)環(huán)境，以大幅度提高作物的產量和品質。系統(tǒng)硬件結構示意圖如圖1所示。 2.系統(tǒng)控制方案

智能溫室大棚的環(huán)境控制系統(tǒng)采用自動與手動互相切換控制兩種方式來實現(xiàn)對溫室的自動控制，提高設備運動的可靠性。在運行的時候可以通過按鈕對這兩種控制方式進行切換，用模擬傳感器采集現(xiàn)場的溫濕度、光照度、風速和風向等環(huán)境因子數(shù)據(jù)以及用行程、限位開關檢測控制系統(tǒng)的開關狀態(tài)，采集到的數(shù)據(jù)和狀態(tài)送PLC相應的寄存器保存以備利用。

（1）自動控制模式。采用PLC通過傳感器對環(huán)境參數(shù)進行檢測，并對其設定上限值和下限值，當檢測到某一值超過設定值，便發(fā)出信號自動對驅動設備進行啟動和關閉，從而使溫室大棚的環(huán)境參數(shù)控制在設定的范圍內。其運行成本較低，可大大節(jié)約勞動力，降低勞動者的勞動強度。

（2）手動控制模式。手動控制簡單可靠，由繼電器、接觸器、按鈕、限位開關等電氣元器件組成。

根據(jù)廣西南寧市的歷史氣象數(shù)據(jù)和氣候特點，分析溫室的控制對象及其影響因素。由傳感器集的存儲在PLC指定數(shù)據(jù)寄存器中的溫度、濕度、光照強度、風速和風向值以及根據(jù)生產經驗設置的各參數(shù)的上下限，決定各輸出機構的輸出狀態(tài)。由于各環(huán)境參數(shù)的耦合關系，某一環(huán)控設備的啟閉會對多個環(huán)境因子產生影響針對這些情況，取以下相應的措施：①根據(jù)時間的不同（季節(jié)）、環(huán)境參數(shù)的重要性不同，設置不同的優(yōu)先級。在冬季溫室環(huán)境控制系統(tǒng)中，默認為溫度控制優(yōu)先的原則，在溫度條件滿足后，再來滿足濕度條件。如溫度過低、濕度過大的情況下，以加溫為主導，只有當溫度上升到一定值后，才能通風降濕，另一方面，溫度提高本身可以使相對濕度降低。在夏季降溫加濕的過程中，采用以濕度優(yōu)先的原則。當濕度過小時，開啟濕簾風機加濕裝置。②溫度、濕度用聯(lián)合控制策略。③考慮意外情況的影響，如濕度低于濕度下限時，用報警輸出的方式由人工操作濕簾設備。光照強度大于光強上限時，打開內外遮陽網(wǎng)。

四、系統(tǒng)的軟件設計

1.軟件的設計要求和主要功能

根據(jù)基本要求和技術要求列出以下幾點：①防止接點誤動作，利用自鎖電路可防止接點誤動作。②系統(tǒng)自診斷功能，PLC本身具有此項功能。③風機控制。溫室內的風機，能同時啟動與停止，當溫室內的溫度超出預定值時，受PLC的控制先是天窗自動打開，延時5秒后風機啟動，再延時5秒后濕簾泵啟動，從而溫室的溫度降低。④天窗控制，溫室中設有4個天窗，天窗受電機控制，通過電機限位的設定來控制天窗的行程。⑤系統(tǒng)自動/手動控制，可利用一個開關量作為PLC的輸入信號，實現(xiàn)控制程序的轉換。⑥濕簾泵控制。⑦遮陽網(wǎng)控制。⑧可擴展性，在PLC中預留一定的存儲空間和端口。

2.控制系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)中對風扇、天窗、側窗、環(huán)流風機、遮陽幕和濕簾泵的控制是通過PLC發(fā)出開關指令，通過交流接觸器控制相關機構的啟停。由于PLC檢測系統(tǒng)具有較高的靈敏度，能夠把溫室內的擾動快速反應出來，同時由于溫室較大的傳遞滯后，執(zhí)行機構動作頻繁，從而影響使用壽命。為此，在程序中加有時間可調的延時模塊，使用時可根據(jù)具體情況調整延時，使控制效果達到最佳。系統(tǒng)流程圖如圖2所示。利用FPWINGR軟件采用梯形圖語言編寫系統(tǒng)的程序，以溫度控制為例。

3.系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控軟件的設計

組態(tài)軟件是可以從可編程控制器以及各種數(shù)據(jù)采集卡等設備中實時采集數(shù)據(jù)，然后發(fā)出控制命令并監(jiān)控系統(tǒng)運行是否正常的一種軟件包。本系統(tǒng)中的監(jiān)控界面采用的是組態(tài)王kingview6.55，通過與PLC進行通信，用于遠距離溫室監(jiān)控，溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的不間斷連續(xù)收集、整理、統(tǒng)計、制圖以及溫室設備運行狀態(tài)的在線記錄。其主要功能如下：

（1）遠程監(jiān)視功能。它可以通過通訊線遠程監(jiān)視多座溫室的當前狀態(tài)，包括戶外溫度、光照強度、風速、風向、雨雪信號、室內溫度、室內濕度、控制器溫度、獨立通風窗的位置和開關狀態(tài)、內外遮陽簾的位置和開關狀態(tài)以及風扇、濕簾、微霧、加熱器、環(huán)流風扇、補光燈、水暖三通閥的狀態(tài)和多種形式的報警監(jiān)視。

（2）數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能。它可以統(tǒng)計任意時刻的戶外溫度、光照強度、風速、室內溫度、室內濕度、C02濃度等全月、全周、全日的和本時段的最大值、最小值和平均值。

（3）溫室設備運行記錄功能。它能在線記錄各溫室設備狀態(tài)變化時的時間、當前狀態(tài)和位置、當前目標溫度、室內溫度、目標濕度和室內濕度，并能打一印輸出。

（4）遠程設定功能，可以通過通訊線遠程修改可編程控制器的全部設定參數(shù)。

（5）生成曲線圖功能，它能以平面圖或者立體圖的方式同時繪制任意時刻的戶外溫度、光照強度、風速、目標溫度、室內溫度、目標濕度、室內濕度、CO2濃度等全年、全月、全周、全日的變化曲線并打印輸出。

五、結論

溫室大棚環(huán)境控制系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)工程，本研究選擇了溫度、濕度、太陽能總輻射和風速影響等對溫室環(huán)境系統(tǒng)進行調控，實現(xiàn)了對溫室溫度、濕度、光照度、風速等參數(shù)實時采集、人機交互模塊、執(zhí)行機構控制模塊，可實現(xiàn)曲線圖或報表形式顯示歷史溫室環(huán)境參數(shù)。各模塊采用結構化設計，具有良好的擴展性和穩(wěn)定性。PLC工作性能穩(wěn)定，能夠長時間檢測傳感器信號并記錄數(shù)據(jù)，可以根據(jù)需要設置傳感器信號集頻率，并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，能有效提高溫室大棚的生產效率和經濟效益，具有較好的實用價值。

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篇9

人工控制設計

1 相容性原則

很多人提起智能家居就提起一個現(xiàn)象：

“有錢人因為太復雜，不會使用；沒錢人會使用，但買不起”。很多人不會使用智能家居產品，提高系統(tǒng)的相容性有利于改善這一情況。

相容性指控制與系統(tǒng)輸出（顯示）關系與操作者期望一致性的程度。如果一個系統(tǒng)的相容性高，那么用戶學習越快、反應時間越短、失誤較少，使用者有較高的滿意度。

相容性的類型有4種：概念相容性、空間相容性、運動兼容和通道相容性。

概念相容性是指所使用的編碼及符號等的刺激與人們概念聯(lián)想相一致。比如，在空調制冷狀態(tài)顯示為雪花圖案，音樂播放顯示光盤和音樂符號，西餐顯示為刀叉，酒吧用一個抽象的酒杯表示。

在智能家居設計中，界面顯示在注重美觀的同時，一定要注意概念兼容性。否則用戶看到操作界面不知如何操作。

空間相容性是指控制器和與之相關的顯示器在空間位置上的物理排列與布局。例如，燈光控制面板上控制按鈕布局與燈光安裝的物理位置的對應。家庭控制界面布局和實際房間之間的關系等等。

運動兼容性是指顯示器與控制器的移動關系以及控制系統(tǒng)的反應。比如音量的控制，逆時針減小，順時針增大：燈光明暗的控制，往上推變亮，往下拉變暗等。

通道相容性指不同的刺激一反應組合分別適用于不同的任務。比如，人發(fā)送的命令的傳統(tǒng)方式是用語音下達，也就是口頭命令。因此家庭的控制如果適當采取語音控制能使許多任務得以簡化，但前提是識別率要高。

2 功能分配

有人認為智能家居就是人在家里什么都不用做，全部都由系統(tǒng)完成，而且自動化程度越高越好。從人因工程的角度，這種看法是不正確的。下來我們就一起討論一下，智能家居系統(tǒng)的自動化程度究竟多高合適，人在其中扮演什么樣的角色。

目前，智能家居的控制可以分為：人工控制和監(jiān)督控制。

人工控制是通過人按控制終端上操作完成的，比如在平板上操作空調，通過墻上的觸摸開關控制北京音樂的播放等等。

監(jiān)督控制是智能家居系統(tǒng)自動完成某項操作，并把部分告知他的主人。比如早上定時打開電動窗簾，布防之后有人闖入短信報警等等。監(jiān)督控制又可分為設定條件控制和自動學習控制。設定條件控制動作的觸發(fā)是事先設定好的，比如定時關燈、闖入報警等等。自動學習控制是控制器利用人工智能技術根據(jù)主人的習慣、或者喜好，自動學習設備的運行模式，并在適當?shù)臈l件自動發(fā)出控制指令。比如，知道主人晚上七點準時收看新聞聯(lián)播，則在主人在的時候準時打開電視。比如檢測到主人每天早上7點起床，這一習慣很規(guī)律，如果那天7點沒有起床，則像相關人員發(fā)送信息等等。

那么在智能家居系統(tǒng)設計中，人工控制和監(jiān)督控制如何分配，即自動化程度需要多高？盡管沒有清晰的指導方針，但是按照人因工程的理論，可參照一下策略：

（1）強制分配

有些控制必須是人要參與的，比如取消安放設備報警、利用可視對講為樓下的訪客開門等。這些動作的執(zhí)行必須由使用者發(fā)出。另外強制分配還應考慮系統(tǒng)設計者和使用者之間的法律層面的問題。有些操作從法律層面，動作的發(fā)出者必須是人，比如自動撥打報警電話等等。

（2）價值平衡

在家庭中有些人任務人完成更有優(yōu)勢，有些機器完成具有優(yōu)勢。那么任務的分配發(fā)揮各自的優(yōu)勢。比如，做飯，當前階段肯定是人的水平要高于設備，那么就由人來完成；洗衣服，洗衣機的工作大部分能夠令人滿意，因此由洗衣機來完成。

（3）基于成本分配

智能家居系統(tǒng)自動化程度越高也可能意味著其成本越高，對一些實現(xiàn)起來成本要求很大的工作，使用人工來完成。

（4）情感和認知支持分配

這一條準則意識到了人類的獨特需求。情感支持指人們的情感需要，比如，在某些情況下，人們時常能感覺的做家務的樂趣，這也是人們家庭生活的組成。認知支持指人員對信息的需要，以便為行動作好準備或作出可能的決策。比如，在檢測到燃氣泄漏時，不僅應該立即關斷閥門，而且應該及時告知主人，并由檢查處理。

人因環(huán)境設計

1 居室的微氣候效應

微氣候是指據(jù)室內的氣溫、氣濕（相對濕度）、風速（氣流速強度等因素構成的環(huán)境對人產生的綜合效應。溫度、濕度、風速和影響可以相互替代，例如，人體受熱輻射所獲得的熱量可以被低氣溫增高時，若氣流速度加大，會使人體散熱增加，使人感到不是很濕使人體散熱增加，導致凍傷；高溫、高濕使人體喪失散熱技能，微氣候對人的影響是由其構成因素共同作用而產生的，所以，必須綜合評價微氣候。

目前，評價微氣候環(huán)境常用的指標是有效溫度（感覺溫度是美國采暖通風工程師協(xié)會研究提出的，是根據(jù)人的主訴溫度感受性溫度指標。下圖是人著正常衣服進行輕勞動時的有效溫度圖。

有效溫度是通過受試者對不同空氣溫度、相對濕度、氣流速度的環(huán)境的主觀反映得出具有相同熱感覺的綜合指標。

（1）微氣候環(huán)境對人體的影Ⅱ向

·氣溫

16℃-25℃范圍內，人的感覺最舒適；15℃-18℃思維最敏捷，記憶力最佳，工效也最高。

·氣濕

空氣中的濕度對人體的熱平衡和溫熱感有重要作度太高，人會有呼吸困難感；濕度太低，口腔與皮膚又會有干裂感濕度的影響不大，但在高溫下，濕度的增大，便阻礙人體散熱，人不堪；在低溫下，濕度的增大，則加劇寒冷感。

·風速

空氣流動快，既可使人體散熱，又利于更新室內空風速為0.3-0.4米/秒時，在舒適溫度區(qū)段是適宜的；在炎熱的夏高到0.5-0.6米/秒。濕度越高，風速要適當加大；在寒冷的冬天在0.2米，秒左右。

·熱輻射

皮膚溫度與物體溫度相差越大，人體散熱速度越多。反之，當物體溫度高于人體溫度時，物體反過來向人體輻射熱輻射”。例如夏天的廚房作業(yè)，就有這種“正輻射”“人體對“負輻射調節(jié)機制運轉也緩慢，容易受涼導致感冒等疾病。

（2）居室微氣候的調節(jié)

微氣候的調節(jié)在居室裝飾時就應進行設計，控制好上述四個因氣、取暖爐等均可提高室內溫度，而門簾、窗簾、雙層窗，均有利延緩散熱。電扇、風扇和門窗的開關，都是為了調節(jié)風速。空心墻、吊頂燈則是為了控制正負熱輻射。

當炎熱夏季來臨之時，室內氣溫會升高到35℃以上，許多人都會除了借助空調降溫之外，還有下列方法可供選擇：

·減少室內熱源

任何一種熱源的使用，都會或多或少地提如家電的開啟要散發(fā)熱量。減少熱源的使用率，加強通風，可降低室溫。

·增大居室空間

室內放置的東西越擁擠，就顯得越熱。時不用的家具集于一室，而將寢室與客廳的空間留大些，便顯得涼爽。

·遮陽隔熱

陽光直射入室，集中大量的熱量，故應設置窗簾等。

·水景去熱

居室中放上適量盆景、金魚缸，增加室內水發(fā)，將熱量帶走而生涼。

（3）居家生活適宜的溫度和濕度

除了氣溫影響人體外，生活中還牽涉到其它物質方面的溫度濕詳見下圖。居室濕度高低，不僅影響機體，也影響物料的例如濕度高，可導致生銹，棉毛織物和衣物生霉，食物生蟲，電器在有條件的情況下，控制濕度，很有必要。

2 居室的環(huán)境照明設計

（1）光線強弱對家庭工效的影響

在微弱的光線下讀書、寫作或操作以來視覺的作業(yè)，容易造成眼疲勞，引起視力下降，睫狀肌變形，還影響周邊視力，使視野變小。這種照明環(huán)境效率低、易出事故。隨著照度的增大，視力相應提高。下圖所示為照度與視覺疲勞和作業(yè)的關系。但照度也非越高越好，達到一定限度，就會傷害眼睛，導致視力下降。

（2）明適應與暗適應

適應是視覺適應周圍環(huán)境光線條件的能力。當外界光線亮度發(fā)生變化時，人眼的感受性也隨之發(fā)生變化，這種感受性對刺激發(fā)生順應性的變化叫做適應。適應分暗適應和明適應。

人從明亮環(huán)境進入黑暗環(huán)境時，視覺逐步適應于黑暗環(huán)境的過程叫暗適應。在這種情況下，人眼的感受性是隨時間慢慢增高的。在黑暗中停留近10分鐘，適應能力能達到一個穩(wěn)定水平，停留25分鐘后，能達到完全適應的80%：完全適應大約需要經過35-50分鐘。

明適應發(fā)生在由黑暗環(huán)境進入明亮環(huán)境的時候，剛開始時人眼不能辨別物體，要經過幾十秒的時間才能看清物體，這種過程叫做明適應。，明適應的過程是人眼感受性隨時間慢慢降低的過程。開始幾秒鐘內感受性迅速降低，大約33秒以后降低變得緩慢，完全適應大約需經過60秒以后。急劇和頻繁的適應會增加眼睛的疲勞，使視力迅速下降，故室內照明要求均勻而穩(wěn)定。

（3）色彩環(huán)境對人的影響

任何人對色彩的積極反應與生俱來，不同色彩會改變人的心理、生理狀態(tài)。

A色彩與心理

色彩作用于我們的感官，引起心理活動，改變情緒，影響行為?！懊骺臁钡纳室鹩鋹偢校弧耙钟簟钡纳蕦е潞軌牡男木?。色彩的心理感覺表現(xiàn)在許多方面。

·冷與暖

色彩能引起人的溫度的錯覺。紅、橙、黃等稱作暖色系列，藍、青、綠等稱作冷色系列；黃綠與紫稱為中間色，冷暖的界定還要視背景而異。

·興奮

神經緊張作用。冷色系起消極的、鎮(zhèn)靜的心理作用，尤其青色，有鎮(zhèn)睜、時穆之感。過量使用會使人產生荒涼的感覺。冷色系中的綠色，對心理、生理反應近于中性，給人以平靜感。

·前進與后退

在同一平面上暖色系使人感到距離近；冷色系使人感到距離遠，房間里涂上冷色調或以冷色作為主色調進行布置會使人感到寬敞。

·輕與重

暖色的物體似乎密度小，重量輕；冷色的物體似乎重一些?；谙嗤{的明色給人以輕；暗色加大沉重感。

·增強記憶

色彩鮮明、標識明快會引起人們的注意，增強記憶。

·誘感

如幸福感、自豪感，愉悅感，使人精神振奮、開拓進取

B色彩與生理

對視覺工作能力和視覺疲勞的影響

各種色調中，藍、紫色最易引起視覺疲勞；其次是紅、橙色。黃綠、綠、藍綠、淡青等色引起眼睛視覺疲勞最小。

篇10

關鍵詞：溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng) RFID傳感設備 GPRS

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-000-01

1 溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)的組成及應用

根據(jù)杭州德志科技有限公司的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的成功案例來看，溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要有信息監(jiān)控中心、供電系統(tǒng)、GPRS平臺和遠程GPRS無線數(shù)傳終端、RFID傳感設備等主要部分組成，其中監(jiān)控中心是核心控制點。監(jiān)控中心主要是采用的標準CS或BS架構的建設標準，通過建立網(wǎng)絡實現(xiàn)對外的數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心的控制系統(tǒng)通過接收來自大棚溫室的測控終端DTU上傳的數(shù)據(jù)并及時進行處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲和生成曲線報表等功能，繼而接入外部連接。檢測中心的數(shù)據(jù)接收服務器是通過接入因特網(wǎng)而實現(xiàn)對多個組網(wǎng)的數(shù)據(jù)整合的，監(jiān)控的畫面可以動態(tài)的顯示前端數(shù)據(jù)的變化情況，并通過實時的查詢和分析數(shù)據(jù)變化了解作物生長規(guī)律根據(jù)作物的成長情況和需要進行參數(shù)的設置，做好突然事故的預警方案。

在監(jiān)控點設置先進的傳感器，實地測量當前的流量數(shù)據(jù)，并將其通過通信平臺傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，再由監(jiān)控中心進行數(shù)據(jù)分析和處理，得出內部參數(shù)掌握其溫濕度情況。在溫室大棚的溫室遠程監(jiān)控運用中，主要是最作物的室內溫度，露點溫度、濕度和水分等進行檢測，通過傳感器傳輸數(shù)據(jù)，分析器大氣溫度和濕度，判別作物生長條件，制作其生產趨勢圖，從而更好的對其溫濕度進行控制。

通過直觀的圖標和曲線形式，將溫室大棚中的作物生長信息和溫室內的大氣溫度、土壤溫度、土壤濕度、陽光及水分等環(huán)境參數(shù)進行一一列舉和分析，并根據(jù)其作物的需求設置報警系統(tǒng)，當溫濕度超過定值的時候，則開啟或關閉設備，形成自動化的關系系統(tǒng)，而監(jiān)控中心則可以通過傳輸過來的參數(shù)進行分析，時刻掌握作物的生長情況。

2 溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)的基本設計原則

一般來說，在溫室大棚中的溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有基本的實用性和實用性，對作物的生長變化具有一定的靈活性擴展性，在應用的實際功能中具有一定的經

濟性。

溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實用性和適應性。有現(xiàn)代高科技衍生而來的溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)是一項功能強大、用戶界面友好且報表功能齊全的強大系統(tǒng)，但是其流量趨勢圖和日常的維護工作比較便捷，因而在應用的過程中具有很強的實用性，同時也體現(xiàn)了GPRS網(wǎng)絡系統(tǒng)的優(yōu)越性。而其適應性則主要體現(xiàn)其對大棚溫室的特殊要求，對現(xiàn)場掌握的精準度比較高，因此需要技術成熟可靠性強的傳輸方案，從而保障監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。

溫濕度遠程監(jiān)控具有非常強的靈活性。根據(jù)應用情況的變化和實際需求，溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)具備一定的接入能力和可擴散能力，采用標準化的接口對于往后的系統(tǒng)改造和增加I/O接口組態(tài)都比較便利，設點的成本也不會太過，同時可以加入3G，實現(xiàn)監(jiān)控點的移位，從而更好的了解大棚溫室中的溫濕度情況。

溫濕度遠程監(jiān)控具有非常強的經濟性。當前應用于大棚溫室中的溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)，能夠最大限度的保障網(wǎng)絡改造對計算機軟硬件資源的可用性和連續(xù)性，同時遠程控制操作相對地節(jié)省了人力物力，對于整體投資來說具有很強的經濟

效益。

3 溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)在溫室大棚中的應用優(yōu)勢

3.1 GPRS系統(tǒng)優(yōu)勢

設備投資價格不高是其主要優(yōu)勢，且通信自費比較便宜，當前移動公司對于GPRS資費包月非常實惠。在GPRS網(wǎng)中，只需與網(wǎng)絡建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時才占用信道，進行計費，保持時不占用信道通常是不計費的。所以營業(yè)點不用頻繁建立連接，也不用支付傳輸間隙時多余的費用。再加上網(wǎng)絡的安裝比較方便，不用擔心線路維護或遷移中的通訊中斷，傳輸速度很快，分組交換接入的時間在一秒以內，并提供快速即使的連接，同時覆蓋面較廣，支持IP協(xié)議、X.25協(xié)議和VPN組網(wǎng)。

3.2 系統(tǒng)功能比較齊全

溫濕度遠程監(jiān)控的操作系統(tǒng)具有安全的用戶登陸和界面管理，只能制定用戶具有使用權限，界面采用中文操作簡單并富于人性化。能夠實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控，通過授權的計算機可以在遠程讀取主機計算機上的實時數(shù)據(jù)，進行遠程的監(jiān)測和打印。

系統(tǒng)操作的自動化管理。溫濕度遠程監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控室內的溫度和濕度參數(shù)時具有一定的自動性，當濕度超過設定值的時候，自動的開啟或者關閉噴霧設備，并由PLC進行下位的采集控制，保障系統(tǒng)在PC機不正常工作的情況下運行。

能夠科學的顯示環(huán)境變化的參數(shù)信息。通過顯示系統(tǒng)采集到的實際數(shù)據(jù)形成曲線或圖形，便于及時的存儲和檢測，通過歷史測量參數(shù)的變化曲線，分析參數(shù)變化對作物的生長影響，設置系統(tǒng)參數(shù)值。

報警功能的多樣性。在進行溫室度的遠程監(jiān)控過程中，當發(fā)現(xiàn)檢測的結果超出了設定值的時候，會立即進行報警，報警的形式多樣，具有E-MAIL報警、電話報警、聲光報警和短信報警等多種形式。

組建無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)，并有效實現(xiàn)信息的無線傳輸。根據(jù)溫室監(jiān)控面積和測試點多少的要求，建立系統(tǒng)化的傳感器網(wǎng)絡，實現(xiàn)智能化的檢測和管理，進行所有計算機的聯(lián)網(wǎng)遠程控制。

參考文獻

[1] 鄭華.淺談遠程監(jiān)控機房溫濕度報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].數(shù)字技術與應用，2010（12）.