基于农村地区座椅辅助供暖方式的热舒适性研究和经济性分析

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近年来“煤改电”项目在北方农村地区清洁供暖中得到了推广使用。但对于经济条件较弱的农村家庭而言,每年的取暖费仍旧较高,只能通过降低室内温度来减少该费用,因此,辅助供暖成为农居环境中一种有效的取暖手段。本文提出一种低功率座椅辅助供暖方式,通过研究人体在该供暖方式下的热舒适性来探讨其在农村地区使用的可行性。具体研究内容如下:(1)在环境温度14、16和18℃三个实验工况下,选取在校健康大学生作为受试人群,男女各半,通过问卷调查获取受试者各个工况下局部及整体热感觉、热舒适以及热可接受度,同时记录身体各部位皮肤温度,对比分析座椅供暖前后人体的稳态热反应。实验历时两个月(2020年11月1日到12月31日)。发现在偏冷环境下使用座椅供暖可以有效提高身体各部位皮肤温度和热感觉,改善热舒适,降低对热环境的不满意率,提高人体对偏冷环境的适应能力,同时发现实验环境温度偏离舒适环境越多,人体热反应改善程度越明显。(2)针对人体各部位热感觉之间存在的多重共线性,运用主成分分析进行降维分析,得到了在偏冷环境下座椅供暖时身体各部位热感觉对整体热感觉的影响权重。发现人体躯干与肢体热感觉所占的权重相近,其中肢体各部位(前臂、后臂、手背、大腿、小腿和足部)热感觉的影响权重较为接近,额头热感觉所占比重最小,背部、臀部和胸部热感觉的比重相对较大,各部位热感觉共同作用于整体热感觉。(3)探讨了整体热感觉、热舒适以及热可接受度三个热指标之间的相互关系,发现在均匀热环境下三者密切相关,而在非均匀热环境中热感觉出现分离,热感觉不均匀度是导致这一现象的原因。引入平均皮肤温度与整体热感觉做拟合分析,得到了结合主观热反应与客观生理指标的综合预测评价模型,经验证预测效果较好(R2=0.903),可用于座椅供暖稳态工况下的热舒适性预测研究。(4)基于对北方农村地区居民的生产生活和衣着习惯的调研结果,以太原市清徐县六段地村为例,对采用座椅辅助空气源热泵供暖(室内温度设定为14℃)与空气源热泵供暖(室内温度设定为城镇住宅供暖标准18℃)分别进行了经济性分析,发现座椅辅助空气源热泵供暖方式相对于没有辅助供暖的空气源热泵方式节能28.4%,运行费用节省28.9%。
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