吹风感

吹风感是空调环境中人们时常抱怨的一种不舒适的感觉。在供冷工况下,表现为一种局部过冷的感觉。在供热工况下.除了冷感觉以外,还有鼻粘膜,口腔粘膜过于干燥,呼吸困难等感觉。1Houghten,等进行了最早的有关吹风感引起不适的调查研究,并将吹风感定义为“能够使位于其中的人产生局部的冷感觉”,而 Ranger,等则将其定义为“气流对人体造成的不希望的局部的冷作用”,并用3个等级表示对室内空气流速的期望。

研究历程人们对于吹风感的研究可以追溯到20世纪30年代,1938年 Houghten研究了温度和速度对人体吹风感的影响,发现过低的温度和过大的风速都会导致吹风感的产生。1949年,为了对气流组织造成吹风感的现象进行预测估计, J. Rydberg等通过理论推导将环境的温度、速度归结成有效吹风温度,并利用已有的实验数据将环境的温度、速度与人体的吹风感联系起来,最终得到了吹风感的评价指标,以用于指导空调气流组织设计,避免吹风感的产生。1955年, Koestel and Tuve等对J. Rydberg的研究成果进行了改进,得到了最终被广泛采用的气流组织吹风感的评价指标一空气分布特性指标( Air Difusionerformance Index,简称ADPI)。经过一系列的实验研究,该指标被ASHRAE1993采纳,并将ADPI80%作为气流组织设计的要求。2

紊流度影响吹风感紊流度是吹风气流中影响吹风感的一个因素,当紊流度越大吹风感越强,这一结论已经被实验证实。但是对于紊流度增大吹风感的机理还没有确定的结论。目前主要有两种解释:一是紊流度导致人体表面换热增强,最终导致皮肤表面的换热量增大,皮肤温度降低引起吹风感的增强。二是紊流度导致皮肤温度的波动,从而导致更强的信号传达到大脑,导致吹风感增强。尽管对紊流度造成吹风感的原因进行了一定程度上的揭示,但缺乏有力的实验数据支持,理论方面也缺乏更详尽的解释。

吹风感模型1977年, Fanger,等安排100名受试者在20-26℃的环境中进行了关于吹凤感的实验研究。他们将0.05-0.40m/s的风速划分为6档,每档风速保持15min,气流泷流强度控制在30%-60%之间,从背后对受试者进行吹风。受试者身穿在0.20m/风速下感到舒适的衣物,保持静坐状态,回答是否感觉到吹风、是否因为吹风感觉到不舒服等问题。在此基础上,建立了吹风感模型。1986年, Fanger,等安排50名在校大学生进行实验。此次实验环境温度设定为23℃,设定风速档和吹风时间均与1977年的实验设置相同,但气流湍流强度被分为3档(低为12%,中为20%-35%,高为>55%),从而进一步发展完善了早期的吹风感模型。 Fanger提出了用空气温度、平均空气流速和气流湍流强度来预测人体由于冷吹风而引起的不满意百分数PD( Percent Dissatisfied)的方程,并被热舒适标准(如ASHRAE和S0)采用。 Fanger吹风感预测型适用于身处中性或接近中性温度中,即处于或接近舒适状态,身着标准服装且静坐的人群。3

热感觉与吹风感的关系人体对气流运动的感觉除了与环境参数如空气温度,空气速度和紊流强度有关,还与人体热感觉有关。通常只有当人体热感觉为中性和中性以下(微凉,凉和冷)时,吹风感才会发生。 Toftum等的研究发现热感觉对吹风感敏感性有明显的影响,当热感觉为凉时,有更高比例的人报道吹风感比热感觉为中性的情况;同时,发现当人体热感觉从热中性降低到微凉时,因吹风感引起的局部不舒适的比例将增加2.5%-3.0%。在置换通风系统研究中,W.J.Yu等得出了类似的结论:人体的脚、小腿、大腿和手臂的吹风感敏感性同时被人体整体热感觉和局部热感觉影响，人体在凉的热感觉时将会比中性的热感党时对吹风感更敏感。人体热感觉之所以会影响吹风感敏感性,主要是由于人体皮肤温度下降和皮肤温度波动的刺激。当人体暴露在运动气流中,由于气流对流作用,皮肤温度下降;同时,紊流气流的波动,会导致皮肤温度随之波动。这种皮肤温度的降低和皮肤温度的波动会刺激皮肤下的冷感受器,冷感受器将刺激信号传送至下丘脑,调节血液循环量和出汗率,以保证人体核心温度的稳定。但由于气流的脉动,这种刺激信号不断刺激人体的生理调节,对于热感觉为凉时,这种刺激作用比热感觉暖时更强。因此,热感觉为凉时比热感觉为暖时,对吹风感更敏感。4

危害吹风感导致的局部不舒适可能会严重恶化人体的热舒适性,降低其对热环境的热舒适，因此吹风感问题一直是室内热舒适性研究的一个重点。

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李航 - 副教授 - 西南大学