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1 节能 2005 年第 11 期
— 23 — ENERGY CONSERVATION (总第 280 期)
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节能建筑中人体传热模型和计算公式
黄晓齐
(贵州大学热能工程系,贵州贵阳 550003)
摘要:讨论人体新陈代谢发热率及其影响因素;论述节能建筑中舒适的环境温度、空气相对湿度、空气流
速以及新鲜空气供给量的最佳值范围;同时考虑皮肤和肺部的显热散热和蒸发潜热散热,建立了传热模
型,得出了计算公式。
关键词:人体;传热;模型;节能建筑
中图分类号: TK124 文献标识码:A 文章编号:1004 - 7948(2005) 11 - 0032 - 03
1 引言(2) 年龄:年龄大,新陈代谢发热率低。一个 20
节能建筑要求以最低的能耗为代价,给人类提·
岁的男青年最大 Q met 可达 1250W ,而一个 70 岁的
供最适宜居住、工作、生活和活动的场所。由于人与
老头仅为 750W ;
环境之间必然有热交换所以人体传热研究正成为
, (3) 性别:女性新陈代谢发热率比男性低,为男
一个热门课题[1 ] 。文章首先讨论人体新陈代谢发
性的 70 % ;
热率及其影响因素,并介绍了各种活动中新陈代谢(4) 人体表面积:新陈代谢发热率与体重和身高
发热率的计算,为人体内热源的计算打下基础。接
成正比,可综合为与裸体人表面积 A s 成正比。而
着论述人体的舒适环境,确定环境温度、空气相对湿[1 ]
裸体表面积可用下式估算:
度、空气流速和新鲜空气供给量的最佳值范围,为节 0 425 0 725
A s = 0 202 M H (1)
能建筑的传热计算提出基本数据。最后分析从人体 2
式中, A s —裸体表面积, m ; M —体重, kg ; H —身
到环境的各种传热方式,建立了人体传热模型,得出
高,m。对上述普通男子,
了分别通过皮肤和肺部的显热散热率和蒸发冷却潜
A = 0 202·700 425·1 730 725 = 1 8 m2
热散热率的计算公式。文中还有各种活动中新陈代 s
·
谢发热率、人体表面积、衣着热阻、着衣人体上的对由于新陈代谢发热率 Q met 与裸体表面积 A s 成正
流换热系数和辐射换热系数的数据和计算公式,可比,则
供热设计参考。·
Q met = qmet A s (2)
新陈代谢发热率
2 式中, qmet —单位裸体表面积上的新陈代谢发热率,
人体内约有 100 万亿个平均直径约为 0 01mm 2
W/ m 。qmet的数值可在表 1 中查到,按式(1) 、(2)
的细胞。细胞内每秒钟发生千万次化学反应,一些·
就可算出 Q ,求得人体内热源发热率。
分子分解,释放出能量,一些新分子生成。这种细胞 met
表 1 单位裸体面积新陈代谢发热率 q 表
内的高级化学反应称为新陈代谢。它维持人体的体 met
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活动 qmet/ W·m 普通男人
温。从能量转换观点来看,新陈代谢就是将人体内 Q met = 1 8 qmet/ W
静止睡