舒适健康的室内环境对人们的工作、生活及工艺过程有着积极的意义。目前国内外的研究大都是基于常压环境展开的,PMV-PPD指标是基于稳态环境中人体本身接近于舒适状态下、以欧美国家的受试者为研究对象得出的。在历年的设计与应用中表明,气候条件、地理位置、生活习惯、建筑形式、采暖空调系统的形式乃至经济发展水平等均会对人体的热舒适有重要影响。气候条件包括空气温度、相对湿度、空气流速、空气压力等因素,特别是空气压力,在诸如低压低氧的高原环境中,人体的生理反应以及与周围环境之间的热交换都会发生变化,PMV指标在不同大气压力条件下的适用程度有待于进一步探讨。本文在国家自然科学基金委(项目编号50778091)的支持下,对低气压环境中人体热舒适进行了研究。本文重点研究海拔3000m以下的无症状高原反应范围内的人体热舒适相关问题,在此范围内,低压低氧会引起人体生理机能的一些适应性变化,但不致发生病理上的改变(海拔3000m以上的区域首先应解决的是高原反应及高原病的防治问题,这往往需要通过生理学或医学的手段实现)。本文的主要研究内容如下:(1)低气压环境下人体与周围环境热平衡的理论研究人体热平衡与环境因素有关,低气压对人体热平衡的影响,主要表现在:在低气压环境中因空气密度的改变,人体与周围环境的对流换热系数和传质系数发生变化,导致人体的散热特性改变;根据人体生理学研究成果,低气压可使空气中氧分压力降低,引起呼吸功能的改变,从而导致呼吸散热量发生变化;低气压下人体的能量代谢发生适应性改变,使人体的自身产热量发生变化。本文研究了低气压环境下人体对流换热量的变化,在低气压条件下对流换热减弱,而蒸发换热加强。基于刘伊斯关系式进行热质比拟,给出了低气压环境中蒸发散热的新的表达式。作者同时研究了与人体生理有关的呼吸散热和新陈代谢率的变化,在前人研究的基础上,重点探讨了低气压环境对人体呼吸和新陈代谢率的影响。给出了低气压环境中人体的热平衡方程式,并进一步分析了低气压环境中影响PMV的各影响因素。(2)无症状反应高度内低气压环境下人体热舒适的实验研究基于正交试验分析,重点研究了在代表性服装热阻和活动水平条件下,温度、压力、风速等因素对人体平均热感觉MTS的影响程度,获得了热舒适与各个参数的关系。对热舒适的影响从大到小的排列顺序为:温度＞压力＞风速,即在低气压环境中,大气压力对人体热舒适有直接而重要的影响。作者采用了平均热感觉和热中性温度来考察不同压力下人体热感觉的变化。实验表明,在低气压环境下,人体的热中性温度是降低的,并进行了人体与周围环境条件下的换热分析。为进一步分析各个因素之间的关系,作者进行了平行实验分析,对比分析了相关因素对人体热感觉的影响。空气温度和平均辐射温度升高时,MTS均会增加;在低压环境中着厚重衣服、当人体处于接近舒适状态时,室内微风速(＜0.3m/s)对人体的热感觉影响很小;而在接近舒适的环境中,相对湿度对MTS的影响较小。本文还对比了不同压力工况下PMV与受试者平均热感觉投票值MTS,结果表明,在低气压环境中PMV的预测值及随大气压力的变化趋势与人体的实际热感觉存在着偏差。此外,对人体的生理指标进行了测试,采用t—检验:双样本等方差假设及两个正态总体均值的假设检验方法对测得的人体各生理指标数据进行分析,得出了压力因素影响人体各生理指标的显著程度及影响趋势。(3)无症状反应高度内低气压环境中人体热感觉预测模型的建立在常压环境中广泛采用的PMV指标计算极其复杂,必须在计算机上迭代求解,这对工程应用极为不利。更为重要的是,PMV指标预测低气压环境中的人体热感觉时,与人体的实际热感觉存在偏差。本文采用量纲分析法,将低气压环境中影响热舒适的主要因素无因次化,并结合本文的实验数据,建立了无症状反应高度内低气压环境中人体热感觉预测模型。