Theoretical model of draught thermal sensation. Part 1. Steady-state conditions

• Autorzy: Medyńska E. , Popiołek Z.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Sensation of local thermal discomfort caused by draught has been commonly evaluated by draught rating DR, determined experimentally and defining the percentage of the occupants reporting the sensation of draught as a function of the air mean velocity, air temperature and turbulence intensity. This assessment includes neither the air temperature fluctuations in the room nor the occupants' particular sensitivity to the frequencies of 0.3-0.8 Hz of the air velocity periodical changes, confirmed by experiments [1]. The paper presents a model, which simulates the sensation of cold caused by draught in moderate environment. The model is based on principles of thermoreception and heat transfer between a human skin element and its surroundings. Thus, the sensation of local thermal discomfort is expressed as draught rating depending on the frequency of impulses generated by cold thermoreceptor. By validating the model parameters in steady conditions good correlation between cold thermoreceptor response (impulse frequency) and thermal sensation of cold expressed by draught rating DR has been acquired. Further research on the model development was aimed at its validation in transient conditions for periodical and stochastic changes in the air temperature and velocity.

PL

Odczucie lokalnego dyskomfortu cieplnego, spowodowanego przez przeciąg, ocenia się za pomocą wskaźnika przeciągu DR, definiowanego jako odsetek osób odczuwających przeciąg w pomieszczeniu. Wskaźnik ten wyznaczony został na drodze czysto eksperymentalnej jako funkcja średnich wartości prędkości i temperatury powietrza oraz intensywności turbulencji i nie uwzględnia ani fluktuacji temperatury powietrza w pomieszczeniu ani szczególnej wrażliwości ludzi na częstotliwości okre­sowych zmian prędkości powietrza z przedziału 0.3-0.8 Hz, potwierdzonej eksperymentalnie [1]. W artykule przedstawiono opracowany dla środowiska umiarkowanego model teoretyczny, symulujący odczucie chłodu spowodowanego przez przeciąg. Model stworzono w oparciu o zasady termorecepcji i wymiany ciepła pomiędzy skórą człowieka a otoczeniem, co umożliwiło ocenę odczucia lokalnego dyskomfortu cieplnego za pomocą wskaźnika przeciągu przedstawionego jako funkcja częstotliwości impulsów generowanych przez termoreceptor zimna. Dobierając odpowiednio parametry modelu dla warunków stanu ustalonego osiągnięto silną korelację pomiędzy reakcją termoreceptora zimna (częstotliwością impulsów) a odczuciem cieplnym chłodu, wyrażonym przez wskaźnik przeciągu, DR. Dalsze prace nad rozbudową modelu prowadziły do jego weryfikacji w warunkach nieustalonych, dla periodycznych i stochastycznych zmian temperatury i prędkości powietrza.

Słowa kluczowe

EN

draught rating; local thermal discomfort; thermoreceptor; heat transfer; impulse frequency

PL

wskaźnik przeciągu; lokalny dyskomfort ciepła; termoreceptor; wymiana ciepła; częstotliwość impulsu

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 3, no. 2
• Strony: 97--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Medyńska E.

autor

Popiołek Z.

• Faculty of Energy and Environmental Engineering, The Silesian University of Technology, Konarskiego 20, 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] Fanger P.O, Pedersen C.J.K.; Discomfort due to air velocities in spaces. Proc. Meeting of Commission Bl, B2 and El of National Institute of Refrigeration, Vol.4, 1977; p.289-296
• [2] Fanger P.O., Melikov A., Hanzawa H., Ring J.; Air Turbulence and Sensation of Draught. Energy and Buildings, No. 12, 1988; p.21-39
• [3] Hensel H.; Thermoreception and Temperature Regulation. London, Academic Press, 1981
• [4] Traczyk W.Z., Trzebski A.; Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej (Human physiology with elements of applied and clinical physiology). Warszawa, PZWL, 1989 (in Polish)
• [5] Konturek S.; Fizjologia człowieka (Human physiology). Kraków, Medical Academy in Cracow, (in Polish)
• [6] Hardy J.D.; Thermal Comfort: Skin Temperature and Physiological Thermoregulation. Springfield, Illinois, Charles C Thomas Publisher, 1970
• [7] Fanger P.O.; Thermal comfort, Warszawa, Arkady, 1974 (in Polish)
• [8] McIntyre D.A.; Indoor Climate. London, Applied Science Publishers Ltd., 1980
• [9] Fiedorowicz J.; Boundary layer of air on a nude man (manikin) caused by free convective heat exchange. Thermal Insulation Laboratory, Technical University of Denmark (internal report)
• [10] McIntyre D.A.; Draughts on the face. The Electricity Council Research, ERC/M1119 (internal report)
• [11] Murakami S.; Flow and Temperature Fields around Human Body with Various Room Air Distribution, CFD Study on Computational Thermal Manikin. Part 1, 1997
• [12] Madsen T.L.; An apparatus for measuring the degree of thermal comfort and a system comprising such an apparatus. Application for US Patent
• [13] Medyńska E.; Symulacja odczuć cieplnych człowieka dla oceny lokalnego dyskomfortu cieplnego (Simulation of human thermal sensation to evaluate local thermal discomfort). PhD Dissertation, Silesian University of Technology in Gliwice, 1999 (in Polish)
• [14] Ring J.W., De Dear R.J., Melikov A.; Human thermal sensation: frequency response to sinusoidal stimuli at the surface of the skin. Energy and Buildings, 20, 1993; p.159-165