A4-02 · 基础理论与共性技术 / 热舒适性科学
待认领listed
→
众筹中recruiting
→
已开课open · Course 售卖
一课题可并存多讲师版本
课程大纲
学完能做什么
- 能用六个输入算出 PMV/PPD，并说明每个输入的获取方式与不确定度
- 能判断某个座舱工况是否还在 PMV 模型的适用域内
- 能用局部感觉—局部舒适—整体舒适的三级结构解释“温度达标但仍投诉”
- 能按 ISO 7730 的舒适等级把主观目标转成可验收的环境指标
- 能判断某个问题该用 PMV 还是该切到 A4-03 的等效温度/动态模型
内容大纲
- Fanger 模型的来龙去脉
- 从热平衡到热负荷 L，再映射到主观标度（承接 A4-01）
- 六个输入：t_a、t̄_r、v_a、RH、clo、met
- PMV 标度 −3~+3 与 PPD 曲线的形状
- PPD 下限约 5%：永远有人不满意，这是模型的地板
- 六个输入怎么拿
- t̄_r：黑球温度经风速与球径修正（ISO 7726）；车里黑球放哪是个真问题
- v_a：座舱风速分布极不均，取“哪个点”直接决定结论
- clo/met：ISO 9920 / ISO 8996 查表，再做座椅与安全带修正
- 输入不确定度的传递与敏感度排序：t̄_r 与 v_a 通常最要命
- 适用边界（本课最重要的一讲）
- 稳态假设：pull-down / warm-up 期间 PMV 无效
- 均匀假设：车内前后左右温差与辐射不对称直接违背它
- 低代谢、中性附近才准：偏离中性时 PMV 的分辨力下降
- 车内射流速度是米/秒量级，超出模型的风速域
- 实测生理量不得代入：L 的皮肤侧按定义锁在中性舒适回归值，热假人（A4-05）与人体试验（L6-02）测到的皮肤温、出汗量不能拿去算或校核 L
- 局部舒适：三级结构
- 局部热感觉由局部皮肤温与全身热状态共同决定，不是单点温度的函数
- 局部舒适 ≠ 局部感觉：全身偏冷时局部偏暖反而是舒适的
- 整体舒适规则：由最差的两个局部投票主导，一个部位能毁掉整车评分
- 与 A4-04 局部不满意率的分工：那里是可测判据，这里是主观模型
- 从指标到验收
- ISO 7730 的 A/B/C 三档：|PMV| 与 PPD 限值逐档放宽
- ASHRAE 7 点标度问卷与 PMV 的相关性（往往系统性偏离）
- 把 PMV 目标写进 SSTS：必须同时冻结工况、座位与测点
- 什么时候该切到 EHT / DTS：只要是瞬态或强不均匀就该切
关键公式
PMV = (0.303·e^(−0.036M) + 0.028)·L
Fanger：把人体热负荷 L（W/m²）映射到 −3~+3 主观标度；括号内系数随代谢率衰减
PPD = 100 − 95·exp(−(0.03353·PMV⁴ + 0.2179·PMV²))
预测不满意率；PMV=0 时 PPD≈5%，这是模型的理论下限，不是可以突破的目标
L = M − W − (C + R + E_sk) − (C_res + E_res)
人体热负荷。⚠ **不是「实际散热」，也不等同 A4-01 的蓄热率**——式中 C、R 与呼吸损失按**实际**环境（t_a / t̄_r / v_a / p_a）算，但皮肤温取中性舒适回归值 t_sk,comf（并据此解出 t_cl）、皮肤蒸发取中性舒适回归值 E_sw,comf，**只有皮肤侧的生理状态被锁死在中性**。所以 **L=0 意味着「中性舒适」而非「热平衡」**。这也是 PMV 只在中性附近有分辨力的原因之一（另一个原因是 L→投票的映射本身只在中性附近用受试者数据拟合，外推不可靠）
t̄_r = f(t_g, t_a, v_a, D, ε)
平均辐射温度由黑球温度经风速、球径与发射率修正得到（ISO 7726）；车内测点位置对结果影响很大
整体舒适 ≈ mean(两个最低的局部舒适投票)
局部舒适模型的整体化规则；解释“平均分达标、体验不及格”的绝大多数案例
关键概念
PMVPPD热负荷 L黑球温度 t_g平均辐射温度 t̄_rASHRAE 7 点标度局部热感觉局部舒适最差投票规则ISO 7730 A/B/C 等级稳态均匀假设中性温度
推荐工具与标准
pythermalcomfort / CBE Thermal Comfort Tool（PMV-PPD 计算与等级判定） 黑球温度计 + 热线风速仪（ISO 7726 等级仪器） 主观评价问卷系统（ASHRAE 7 点标度 + 舒适投票） GT-SUITE / Simulink 座舱模型（在线算 PMV）
ISO 7730（PMV/PPD 与局部不满意率、A/B/C 等级） ASHRAE Standard 55（人居热环境条件） ISO 7726（热环境物理量的测量） ISO 9920 / ISO 8996（衣着热阻 / 代谢率的确定）
工程案例
某纯电 SUV 夏季稳态，前排 PMV 已进 ISO 7730 的 B 档，主观仍有近半人抱怨“闷”：出风口直吹上半身、后排风量不足，前后排差了一整档；再算局部舒适，头部偏凉与背部偏热这两个最差投票压低了整体分。整体达标掩盖了分布问题。
动手做
交付物 · 取一组环境舱高温稳态数据：① 按座位理六个输入（t̄_r 做黑球修正），算 PMV/PPD 并判 ISO 7730 档；② 用同批主观问卷做散点，找出 PMV 高估/低估处；③ 说明偏差来自哪两个部位。交付：指标表 + 散点图 + 归因页。
常见误区
- 拿 pull-down 过程中的瞬时值算 PMV：模型是稳态的，降温阶段主观感觉明显超前于 PMV，该用 A4-03 的 DTS
- 只报一个“车内 PMV”：车是强不均匀环境，至少按座位给，并必须同时看 A4-04 的局部不满意率
- 黑球温度计随手挂：太阳直射与热内饰会让不同测点 t̄_r 差出好几 K，测点位置必须在试验规范里冻结
- 把 PPD<5% 写进目标：模型下限就是 5%，这个目标在数学上不可能达成
- 拿出风口风速当 v_a 代入：远超模型适用风速域，算出来的 PMV 是无意义的外推
- 拿热假人或人体试验实测的皮肤温、出汗量去反推或校核热负荷 L：L 的皮肤侧按定义取中性舒适回归值、不是实测生理量；稳态下实测蓄热率 S≈0 更不能当成「L=0 所以中性舒适」来读
相关课题