GB T 5701-2008 室内热环境条件.pdf
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1、ICS 13180A 25 a雷中华人民共和国国家标准GBT 57012008代替GBT 5701 1985室内热环境条件Thermal environmental conditions for human occupancy2008-07-16发布 2009-01-01实施丰瞀徽鬻瓣警糌瞥鐾发布中国国家标准化管理委员会及111GBT 57012008前言1范围2规范性引用文件3术语和定义4一般要求5热舒适条件6标准的采用7热环境的评价附录A(资料性附录)作业温度的计算参考文献目 次工145鸲刖 罱GBT 57012008本标准参考采用美国ANSIASHRAE55-2004室内热环境条件,一致
2、性程度为非等效。本标准代替GBT 5701-1985室内空调至适温度。与GBT 5701-1985相比,主要变化如下扩大了适用范围,使其既适用于原标准规定的条件,也适用于其他复杂情况;依据标准的内容更改了名称;技术内容更为详细;在规范性引用文件中增加了GBT 18048和GBT 18049。本标准的附录A为资料性附录。本标准由全国人类工效学标准化技术委员会提出并归口。本标准主要起草单位:清华大学、中国标准化研究院。本标准主要起草人:张伟、肖惠、冉令华、张欣。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:GBT 5701-1985。1范围室内热环境条件本标准规定了能为多数人群所接受的室内热环境条件。本标
3、准适用于在海拔3 000 rfl以下的室内停留15 rain以上的健康成年人。2规范性引用文件GBT 57012008下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GBT 18048热环境人类工效学代谢率的测定(GBT 18048-2008,ISO 8996:2004,IDT)GBT 18049中等热环境PMV和PPD指数的测定及热舒适条件的规定(GBT 18049 2000,eqv IS
4、O 7730:1994)ISO 7726热环境人类工效学物理量测量仪器3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。31适应模型adaptive model将室内设计温度或者接受温度区间与室外气象学或者气候学参数进行关联的模型。32空气速度air speed某一点空气的运动速度,不考虑方向性。33克罗clo用于表达服装隔热性能的单位,1 clo=O155 fix2W。34热舒适thermal comfort表示对于热环境的主观满意程度,通过主观评价进行评定。35涡动气流draft引起身体局部不同程度寒冷感的空气流动。36涡动气流不适率draft rateDR由于涡动气流造成的不满意人群的百分数。37
5、热环境thermal environment影响人体散热的环境特性。GBT 5701200838可接受热环境acceptable thermal environment显著多数人群感觉可接受的热环境。39单服garment一件衣服。310湿度比例humidity ratio一定体积空气中水蒸气与干空气的质量比。311相对湿度relative humidityRH空气中水蒸气压(或质量)与在同样气压条件和温度条件下饱和蒸汽压之比。312服装保暖性clothing(ensemble)insulationId一套服装对于热传递的阻值,单位为克罗(clo)。注:服装的隔热性与整个人体表面的热传递有关,
6、因此也包括不被服装覆盖的身体部分,如头和手。313着装保暖性garment insulationI咖裸露人体穿上单服所增加的热传递的阻值,单位为克罗(clo)。314代谢产热量单位metaboloic rate unitMET表示人体内部代谢活动所产能量的单位,定义为582 wm2,这一单位等于一般人在静坐时单位身体表面所产能量的平均值。人的身体表面积平均为18 m2。315代谢率metabolic rateM表示人体某一器官通过代谢将化学能转化为热能和机械能的速率,通常用人体单位面积的代谢率表示。316可控的自然调节空间occupant controlled naturally condit
7、ioned spaces基本由使用者通过开关窗户来调节的热环境空间。317适中热环境条件thermal neutrality与人群感觉中性(至适的感觉)相对应的室内热指标。318不满意比例percent dissatisfiedPD由于局部不舒适,预计不满意的人群比例。2GBT 570 12008319预计平均热感觉指数predicted mean votePMV大样本人群通过7点热感觉量表进行表决的平均值。320预计不满意率predicted percentage of dissatisfiedPPD由PMV决定的对热环境感觉不满意的定量预计比例指标。321不对称辐射温度radiant te
8、mperature asymmetry微小平面两侧平面辐射温度的差异。322响应时间response time(90)当温度发生特定阶变时,测量传感器达到最终实际测量值90的时间。对于只包含指数响应特性的测量系统,该时间等于指数常量的23倍。323热感觉thermal sensation一种感觉,通常分为冷、凉、较凉、适中、较暖、暖、热七个等级,需要通过主观评价得到。324阶变step change某一变量的变化,或者设定的变化或者是测量之间的变化;控制设置点的变化是典型的阶变。325空气温度air temperatureL人周围空气的温度。326露点温度dew point temperatu
9、reL。在恒定气压条件下进行冷却时,空气中的蒸汽压饱和(p。-p。),相对湿度达到100时的温度。327月平均室外温度mean monthly outdoor air temperatureL(。D当作为图8适应模型的输入变量时,该温度为所考查月份一个月之内每天最低室外气温(干球温度)和最高气温的算术平均值。328平均辐射温度mean radiant temperature瓦假想的黑色包围体均匀表面的温度,人在该包围体中的辐射换热量与在实际非均匀空间的换热量相同。测量位置见72。329作业温度operative temperatureTo假想的黑色包围体的均匀温度,人在该包围体中的辐射换热及对
10、流换热量与在实际非均匀环境的3GBT 57012008换热量相同,人在该假想包围体中的位置见72。330平面辐射温度plane radiant temperatureTp,包围体的均匀温度,在该包围体中某一小平面单元一侧的入射辐射热流量与实际环境中的相同。331时间常数time constant当温度发生阶变时,测量传感器达到最终测量值的63的时间。332紊流强度turbulence intensityL空气速度标准差(Sm)与空气速度平均值(。)的比值。紊流强度也可以用百分数表示(如Tu一smWx100)。333蒸汽压water vapor pressurep在相同温度下湿润空气中的水蒸气单
11、独占有相同空间体积时所产生的压力。334饱和露点蒸汽压saturated dew point water vapor pressurep山饱和温度条件下在没有水液相存在的情况下水蒸气的压力。335空气平均速度mean velocity口在一定时间段内空气瞬时速度的平均值。336空气速度标准差 velocity standard deviationS脚描述空气瞬时速度在平均速度附近离散程度的量,定义为瞬时速度与平均速度差值的均方根。每一样本的瞬时速度用2 s以内的速度平均值表示。337占有区域occupied zone一般由人占有的区域,通常考虑地面到18 m高度之间、离开外墙面窗户或者固定暖气
12、、通风机或者空调机1 m以上、离开内墙面03 in以上的区域。4一般要求41本标准所说的环境因素为温度、热辐射、湿度和空气流动速度,人的因素为活动强度和着装。本标准对于可能影响舒适和健康的非热环境因素,如空气质量、声音、照明或者其他物理的、化学的或者生物的空间污染朱做出规定。42由于室内热环境非常复杂,所以使用本标准应该将标准中的所有准则一起考虑。43在使用本标准时,需要针对具体的空间和空间中的人进行考虑,需要明确指出本标准所针对的空间,而如果不是应用于整个空间,则需要明确指出空间中具体针对的区域。使用本标准还必须明确指出所针对的使用人群情况(那些在考虑空间中停留15 rain以上的人群)。4
13、GBT 570卜一200844使用本标准时需要考虑人的活动情况和着装情况,当实际空间中人的体力活动情况或者着装情况存在显著差异时,这种差异需要予以考虑。45由于空间中人群个体之间的差异性,包括活动情况和着装情况,有时不可能实现一个所有人都能接受的热环境。如果本标准的要求对于一些人无法予以满足,则需要明确指出这些人来。46本标准所要求的热环境条件由52或53规定。使用本标准需要清楚地指出是基于其中哪一条的规定,这两条中有关的要求都应满足。5热舒适条件51概述热舒适是描述人们对于热环境条件满意情况的。由于个体之间存在较大的差异性,既包括生理性差异也包括心理性差异,因此难以使得某一空间环境中的每一个
14、人都满意,每一个人的舒适热环境条件是不一样的。然而,基于所收集的大量实验室数据和现场数据,可以确定一个能使得一定百分比的人群感觉热舒适的热环境条件。本章对满足空间中一定百分比人群热舒适要求的热环境条件进行了定义。在定义热舒适条件时需要说明六个基本因素,其他一些次要因素在特定条件下也会影响热舒适。下面列出了这六个基本因素。代谢率;着装隔热性;空气温度;辐射温度;空气速度;湿度。54中和GBT 18048、GBT 18049对这六个因素进行了完整的描述。这六个因素会随着时间发生变化,然而本标准只对稳态情况进行说明(525对一定限度的温度变化进行了规定),因此如果一个人刚刚从另外一个不同热环境进入到
15、本标准规定的热环境中,则他可能在短时间内并不能对新环境感到舒适,在前一个热环境中的暴露情况和活动情况可能对人在新热环境条件下的热舒适感觉造成大约1个小时的影响。除此之外的另外五个因素对于人体各部位的影响可能是不均匀的,而这一不均匀性在决定热舒适时可能是一个重要考虑因素,524对于不均匀性进行了说明。绝大多数的热舒适数据都是针对静坐或者接近静坐活动的办公室工作条件的,本标准主要针对这些条件,然而也可以用于确定中等体力活动条件下的热环境。本标准不适用于睡眠或者卧床休息的情况。目前的已有数据不包括儿童、残疾人或者体弱人员的热舒适需求数据,然而如果应用得当,本标准的信息也可以用于这些人群,例如教室热环
16、境。52中包含用于多数应用情况的方法,然而在自然调节情况下的空间热舒适条件可能会与其他室内情况不尽相同,现场试验表明在能通过窗户进行自然温度调节的情况下,人们的热舒适主观感觉与封闭环境下不同,这是由不同的经验、可控制性和人们的期望转变造成的。53中规定了认定自然调节环境的条件要求,其方法可以用于符合这些条件要求的场合,而不能用于其他场合。54中详细描述了一些变量,为了有效地使用第5章,需要清楚地理解这些变量。52可接受热环境的确定方法521总则在使用52确定热舒适条件时,522526的所有要求都应满足。本标准推荐一定的人群比例来构成热环境的可接受性以及与此比例相关的数值。5GBT 570120
17、08522作业温度5221一般要求在给定湿度条件、空气速度、代谢率和着装条件的情况下,可以确定热舒适范围。热舒适范围定义为能提供可接受的热环境条件的作业温度区间,或者定义为可接受的空气温度和平均辐射温度组合。本节描述了可以用于确定舒适区间温度范围的方法。5221使用简化的图示方法来确定舒适区间,这一方法可以用于很多典型应用场合。5222基于热平衡模型使用计算机程序来确定舒适区间,这一方法可以用于更大范围的应用场合。对于给定的一系列条件,运用这两种方法所得出的结果是一致的,因此只要每一方法所规定的使用条件能够满足,可以使用两种方法中的任何一种。可以参照附录A确定作业温度,在附录A描述的一些条件下
18、也可以把干球温度作为作业温度的近似。5222用于典型室内环境的图示方法图1的使用条件为:空间中人的体力活动对应于代谢率在10 MET13 MET之间,人的着装隔热值在05 clo10 clo之间。可参照GBT 18048估算代谢率,参照GBT 18049估算服装隔热值。多数办公空间处于这一范围。图1所给出的作业温度区间代表80的人群接受性,这一接受性基于PMV-PPD指标假设:10的人因为一般热舒适要求(全身)感到不满意,再加上平均10的人因为局部不舒适(身体的部分)而感到不满意。GBT 18049提供了PMV-PPD计算机程序中的一系列输入和输出来生成该图。o010湿度0 008比例0 00
19、60004V|)( 局面岛哆 n湿度比 毖 勿 图 形 。 锄 彩 辙 l 05 cIo98。0名j Z , 巩 钐 阑 p- 70, 习 彩 悉 渺 60 n,一,一40一一 _一 7 钐 褒 江J,一一30一 ,一一 ,一一一,一20一 _一 沥 燃 心 圈10砒 丽荐湿度1 限 MV限庄计算温度15露点10温度505注:数据基于GBT 18049。图1 典型室内环境下可接受的作业温度和湿度范围图2规定了满足上述条件并且空气速度不大于020 ms情况下的环境的热舒适范围。图中绘出了两个区域:一个为05 clo着装情况,另一个为10 clo着装情况,这两个是在室外环境分别为“暖”和“凉”时比
20、较典型的着装情况。中间着装情况下的作业温度范匿可以通过05 clo和10 clo情况下的数值运用下面公式进行线性插值获得fT二。Id一(J。105 elo)T二ti o。k+(10 clo一10i)Tm。05。bI05 clo ,、ITm。“一E(I。l一05 clo)Tt。1 0d。+(10 cloI。】)TTn 5。l。o5 clo、7式中:T口。z一着装条件为I“时的作业温度上限;Tml“。-着装条件为L时的作业温度下限;Ia着装的隔热值,单位为克罗(clo)。6臣*糖蝗恃士氍PPD exp(一 033 53 PMV 4 0 217 E PMV2)、 、 。 f fI f GBT 570
21、12008舯如寻GBT 57012008气速度的话,本标准允许通过提高空气速度来提高可接受的温度上限值。图3显示了可以提高的温度数值,图中每一条曲线所对应的空气速度和温度的组合产生相同的皮肤热损失,这些曲线的参照点是空气速度为020ms条件下的上限舒适温度(PMV=+o5)。本图针对的是着轻装的人(着装隔热值在05 clo07 clo之间)从事接近静坐等级的体力活动(代谢率在10 METal3 MET之间)。一10 。 i。 、艮也 、么 夕, 多多 静坐类轻活动I :么荔 乏夕 ,_一温度上升图3抵消温度上升所需要的空气速度图3中所指的上升温度既适合于平均辐射温度,也适合于空气温度,也就是说
22、两个温度相对于起点的上升幅度都是相同的。当平均辐射温度较低而空气温度较高时,提高空气速度对于增加散热不太有效;相反地,当平均辐射温度较高而空气温度较低时,提高空气速度对于增加散热比较有效。因此,如果空气温度与平均辐射温度存在相对差异时,应该使用图3中不同的对应曲线,可以采用插值的办法来求取中间值。可以通过提高空气速度的办法来补偿空气温度和平均辐射温度的升高,但是这一温度升高值相对于未提高空气速度时的舒适温度值不应超过3,所需要的空气速度不应高于08 ms。由于人群个体之间对于期望的空气速度差别很大,因此空气速度增加幅度必须处于相关有关个体的控制之内,空气速度调节步长范围不应大于015 ms。提
23、高空气速度可以获得的好处依赖于人们的着装情况和体力活动情况,人们从事较高的活动时比静坐时皮肤湿润程度增加,因此提高空气速度的效果更大。类似地,人们着轻装时体表皮肤裸露面积更大,因此提高空气速度的效果也更大。所以,图3对于体力活动高于13MET、着装隔热小于05 clo的情况是保守的,因此可以使用。人们着厚装时体表皮肤覆盖面积加大,从而使得提高空气速度的效果变小,因此图3对于着装隔热大于07 clo的情况会低估所需的空气速度,相应地不可使用本图数据。525局部热不舒适5251总则下列因素会导致人的头至脚之间的垂直空气温度差异,这一差异会引起身体局部不舒适,在确定可接受热舒适条件时需要予以考虑:不
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