動態輻射熱環境對人體生理與熱反應的影響

李念平，張穩，阿勇嘎，潘凈婧

（湖南大學土木工程學院，湖南長沙 410082）

人居環境的舒適性對人體非常重要，舒適的熱環境是人體健康的前提，也是工作效率的保障.在熱舒適領域，國外探索研究較早，1919年ASHRAE在美國匹茲堡建立實驗室，主要研究濕度對熱環境和人體熱舒適的作用［1］；Fanger［2］教授在20 世紀70 年代提出適用于均勻、低風速、低代謝率的非極端環境的PMV-PPD 理論，之后通過大量熱舒適研究又有學者提出熱適應的觀點［3］.隨著技術的不斷發展，研究人員發現現實生活中的環境幾乎都是非均勻的，在2003 年，Zhang［4］基于大量非均勻環境的研究提出了UCB 模型，該模型是現有研究中最全面、最系統的非均勻環境熱舒適模型［5］.因此依然很有必要研究環境在變化情況下的舒適性，以在盡量滿足人體熱需求的基礎上，拓寬室內空調溫度控制范圍，營造節能健康的空調控制模式.

針對室內外動態環境的研究，最突出的問題是由于室內外存在一定溫差，冷熱沖擊會影響人體的生理健康［6］.關于環境突變的研究最早是1969 年Gagge 教授對中性-熱/冷-中性的研究［7］中，他發現了“熱感覺超越”現象和“心理超前”現象；之后de Dear 等［8］、Nagano 等［9］、Tsutsumi 等［10］的研究也驗證了Gagge 等［7］的結論.黃倩倩和李?。?1］的研究中，綜述了不同的環境突變參數對熱感覺動態變化的作用，包括初始溫度、突變溫差、突變方向等，也是溫度突變研究較多的一個方向.徐暢等［12］探究了夏季突變環境下的人體熱感知，發現可通過動態調節室內溫度，主動調節辦公人員的工作效率；杜晨秋［13］開展了不同突變溫差和突變方向下的人體熱響應實驗；Ji等［14］探索了人體如何隨著溫度的變化而適應環境，并描述客觀皮膚溫度和主觀熱評估之間的關系，得出即使較差的熱環境略有改善，受試者的熱滿意度也會顯著提高.然而有研究表明，非穩態條件下熱反應研究尚不成熟［15］，經文獻調研發現，該方向大量研究都是在對流工況下進行，針對輻射空調工況下的短期溫度突變環境的研究相對較少.

輻射供冷［16］是依靠供冷部件與圍護結構內表面間的輻射換熱，從而改善房間內部冷負荷的供冷方式.輻射空調系統具有健康、舒適和節能的特點，近年來李念平等［17］、Yang 等［18］均針對輻射空調的熱舒適進行研究，得出不同形式的輻射空調都具有較好的室內熱舒適性.據文獻調研發現，一些研究者［19-21］采用實驗和模擬的方法，探究各種輻射空調系統新形式的熱舒適性已經成為輻射空調下熱舒適研究的主要方向.基于上述研究現狀，大多輻射空調熱舒適研究集中于穩態環境下開展，而實際辦公環境下人員大多是不斷移動的，所以短期的溫度突變更接近于實際生活情況，而在輻射空調的背景下，考慮短期溫度突變的研究很少.

綜上所述，人體經常處于動態環境中，突變熱環境更接近于實際環境，但關于突變環境下的熱反應研究不充分.本文探索輻射空調形式下溫度突變對人體熱舒適的影響，進而充分挖掘節能潛力，以期完善動態環境下輻射空調系統的人體熱反應機理，為控制調節輻射空調系統提供一定的參考.

1 研究方法

1.1 受試者概況

本研究招募了20 名健康的受試者，其中包括10名男性和10 名女性，每個受試者均參加了所有工況的實驗.為減小個體差異的影響，受試者均為20～30歲之間的在校研究生，并在長沙生活至少一年以上，具體生理特征參數如表1 所示.受試者均無嚴重疾病史，且要求受試者試驗前24 h不喝咖啡、酒精或進行高強度的體育鍛煉.在實驗開始前，研究人員向受試者講解了實驗流程和注意事項.受試者的穿著和活動狀態模擬中性環境下真實辦公室的狀況，所有的受試者都穿冬季常規服裝（內衣褲、薄外套、褲子、襪子和運動鞋），服裝熱阻約1 clo（1 clo=0.155 m·K/W）.受試者坐著并做一些輕松的辦公工作，如閱讀和打字，代謝率接近1.1 met.并且受試人員不具有與實驗相關的背景知識.

表1 受試者生理特征參數（平均值±標準差）Tab.1 Anthropometric data of subjects（Mean±SEM）

1.2 實驗平臺及設備

實驗于2021 年1月在湖南大學兩個相鄰的氣候室進行.兩個相鄰的實驗室有單獨的空調控制系統，獨立調節室內工況，之間有一張門可讓受試者快速轉移實驗環境，模擬突變過程，具體實驗室平面布置如圖1（a）所示.兩個實驗房間的尺寸均為2.2 m（寬）×3.5 m（長）×3 m（高），將其分別命名為實驗房間1、實驗房間2，實驗房間1 用于營造偏涼低溫環境，實驗房間2 用于營造中性空調熱環境.實驗房間1、實驗房間2 均設有風機盤管空調系統和輻射空調系統（由聚丙烯PP 毛細管組成的輻射地板、輻射吊頂兩種末端形式）.其中風機盤管空調系統運行時，采用側面送風，頂部回風的氣流組織形式.冷熱源為一臺空氣源熱泵，不同空調系統的送回水管分別獨立，可實現獨立控制.

圖1 實驗平臺及儀器布置圖（單位：mm）Fig.1 Experimental platform and instrument layout（unit：mm）

實驗房間1、2 內表面均貼有熱電偶，記錄室內各表面的溫度變化，如圖1（b）所示.用HD 32.3-WBGT-PMV 溫濕度記錄儀對熱環境進行測試記錄，實驗期間儀器傳感器探頭放置距受試者50 cm、距地面60 cm 高度處，設置采樣頻率10 s/次；血氧飽和度及脈率用脈搏血氧飽和度儀實時采集；采用iButton溫度傳感器對受試者身體10 個部位（額頭、胸部、上臂、手背、大腿前側、肩胛部、腹部、足部、小臂、小腿前側）的局部皮膚溫度進行高精度連續測量，以10 s間隔記錄.實驗所用儀器及其具體參數見表2.

表2 實驗儀器型號及測量參數Tab.2 Experimental apparatus model and measuring parameters

根據Colin Houdals 的“十點法”經驗公式加權計算［22］人體平均皮膚溫度：

式中：Tms為平均皮膚溫度，℃；Tf1為額頭溫度，℃；Tc為胸部溫度，℃；Tu為上臂溫度，℃；Ta為腹部溫度，℃；Tl為小臂溫度，℃；Th為手背溫度，℃；Tt為大腿前側溫度，℃；Tg為小腿前側溫度，℃；Tf2為足部溫度，℃；Tb為肩胛部溫度，℃.

1.3 實驗工況

研究主要針對偏涼環境下不同空調形式的溫度突變開展，實驗分為2 個階段，階段Ⅰ通過實驗房間1的風機盤管空調系統營造初始的對流熱環境，階段Ⅱ在實驗房間2 營造對流、輻射地板、輻射吊頂三種不同空調形式的溫度突變熱環境，共涉及4 個工況：1）從16 ℃突變到20 ℃的對流空調形式；2）從16 ℃突變到20 ℃的輻射地板空調形式；3）從16 ℃突變到20 ℃的輻射吊頂形式；4）從20 ℃到20 ℃的對流空調形式.每個工況20 人次且實驗時長50 min，風速≤0.1 m/s，每個氣候室內溫濕度保持相對恒定.具體實驗工況的不同空調形式的溫度突變設置信息見表3.

表3 實驗工況具體設置Tab.3 Experiment conditions

1.4 實驗流程

在長沙冬季（1 月）進行實驗.在實驗開始前，實驗人員至少提前2 h開啟空調主機設備，以保證實驗開始時室內熱環境達到設計工況的穩態，實驗時要求受試者提前30 min到達準備室，更換統一著裝，并配合實驗人員戴好測試設備，隨后保持靜坐狀態，適應室內溫度，以消除外環境和自身代謝對實驗的影響.期間由實驗人員講解實驗流程和測試問卷填寫要求.在整個實驗期間，要求受試者進行輕度活動（閱讀、輕辦公等），不可以交流測試問卷相關內容及隨意移動，減少除測試變量外的其他因素對實驗結果的影響.

整個實驗分為兩個階段，Ⅰ階段進入實驗房間1，填第一份問卷，20 min 后，離開實驗房間1 前填寫第二份問卷；四名受試者填寫完問卷后同時快速進入實驗房間2（進入Ⅱ階段），坐下后立即填寫第三份問卷，之后的問卷由實驗人員提醒受試者填寫，具體流程圖如圖2所示.每份問卷填寫時間約1 min.

圖2 實驗具體流程Fig.2 Experimental procedures

1.5 主觀問卷

問卷調查是主觀感受研究的重要途徑，本實驗采用問卷星軟件收集受試者的問卷調查，包括：熱感覺（TSV）、熱舒適（TCV）、熱可接受度（TAV）、熱愉悅感.主觀問卷調查投票標尺劃分如圖3所示.

圖3 主觀問卷投票標尺Fig.3 Subjective questionnaire voting scale

2 研究結果及分析

2.1 熱環境參數

各設定溫度工況的實驗環境參數如表4 所示，表中的操作溫度與所對應設定的工況情況相近.

表4 具體實驗環境參數（平均值±標準差）Tab.4 The experimental parameters during the experiments（Mean±SEM）

2.2 生理參數

2.2.1 平均皮膚溫度

在偏涼的溫度突變環境下，對20 名受試者不同工況的平均皮膚溫度隨時間變化取平均值，得到不同工況下受試者平均皮膚溫度隨時間的變化規律，如圖4 所示.當受試者進入到有溫度突變的三種不同空調環境后，對比無突變的對流形式（人體平均皮膚溫度存在最大0.2 ℃的波動），平均皮膚溫度均發生明顯改變.從變化趨勢可知，受試者的平均皮膚溫度在工況1 突變發生后開始呈上升趨勢，而工況2、3在突變后未立即改變，表明生理參數對環境溫度突變的響應存在一定的延遲，這在Gagge 等［7］的溫度突變實驗中也有同樣的結果.結果表明之前研究中溫升突變到對流空調環境中的皮膚溫度滯后現象，在人體從突變到輻射空調環境下也同樣存在.

圖4 平均皮膚溫度隨時間變化Fig.4 The variations of mean skin temperature with time

采用SPSS26.0軟件探索各種反應達到穩定的時間，對受試者突變初始時刻至最后時刻的皮膚溫度值進行內方差分析（within-subjects ANOVA），若結果為無顯著差異，則將起始時刻依次向后調整，直至結果為有顯著差異（即p＜0.05，p值是原假設為真時，出現偏離原假設的觀測值及比觀測值更極端的值的概率），此時對應的起始時刻即為反應達到穩定的時刻，結果得出工況1、2、3 在最后10min 時p＜0.05.圖5 給出了在階段Ⅱ最后10 min 的整體和局部皮膚溫度值，所有人都在不同工況的熱經歷后待在操作溫度為20 ℃的設定工況下20 min.對比未發生突變的對照工況4在階段Ⅱ的平均皮溫，工況1、2、3的平均皮膚溫度分別高0.4 ℃、0.4 ℃、0.2 ℃；對比工況4，局部皮膚溫度出現了不同的變化，手、腹部、足部和小臂變化較大.手背、小臂經歷不同工況突變后的皮膚溫度均升高，腹部溫度變化降低且工況1 比工況2、3 降低得更多.其中，足部的皮膚溫度較未發生突變的變化最大，冷經歷后工況1、2 的溫度升高，但由于輻射地板的性能特點，工況2 溫度升高1.2 ℃，工況1僅提高0.2 ℃.

圖5 階段Ⅱ最后10 min的皮膚溫度值Fig.5 The skin temperature of the last 10 minutes in stage 2

不同工況下平均皮膚溫度與環境溫度之間的關系如圖6 所示.圖中每一個點是所有受試者的皮膚溫度的平均值和標準偏差，箭頭表示環境溫度發生突變時，階段Ⅰ表示發生突變之前，階段Ⅱ指發生突變之后.平均皮膚溫度由階段Ⅰ向階段Ⅱ的方向突變，階段Ⅱ的平均皮膚溫度取的是穩定后的10 min皮膚溫度的平均值.整個突變過程的平均皮膚溫度變化程度相當，工況1、2、3 的變化差值分別為0.90 ℃、0.94 ℃、0.86 ℃.表明在偏涼環境下，溫度突變到不同空調形式的平均皮膚溫度變化差異并不明顯.

圖6 不同工況平均皮膚溫度與環境溫度之間的關系Fig.6 Relationship between average skin temperature and ambient temperature in different conditions

2.2.2 血氧飽和度、脈率

血氧飽和度（SPO2）反映組織（如腦組織）的供氧情況，影響認知水平［23］，可能會影響舒適性及工作效率，其正常范圍是95%～98%.圖7（a）所示是四種不同工況突變前和突變后的血氧飽和度.圖中工況1、2、3、4突變前后的血氧飽和度均處于正常范圍，其差值d分別為0.063%、0.024%、0.056%、0.002%.溫度突變前后顯著性檢驗p值均大于0.05，即突變前后血氧飽和度并沒有出現顯著變化，說明本實驗設計的突變工況未對受試者的呼吸系統帶來影響.

圖7 突變前、后的血氧飽和度和脈率變化Fig.7 Changes of SPO2 and pulse rate before and after mutation

脈率是受試者手腕處動脈每分鐘搏動的次數，脈率與心率在生理機制上有一定的關聯，正常情況下，心率和脈率是保持一致的.脈率來源于心電信號，可以表示交感神經和迷走神經的活動平衡狀態，其正常范圍一般為每分鐘60～100次.圖7（b）給出的是四種不同工況下突變前后的脈率.圖中表明四個工況下突變前后的脈率都在正常范圍之內，工況4突變前后脈率處于一個較平穩的狀態，由于突變環境對身體產生了刺激，工況1、2、3 突變后脈率的平均值每分鐘升高了1.05 次、2.03 次、0.86 次，表明工況2在生理上交感神經表現更活躍.

2.3 主觀調查

圖8（a）給出了不同工況下受試者平均熱感覺投票隨時間的變化規律.當受試者由偏涼環境進入到不同熱環境后，工況1 的投票值增大到0.20，在突變后的第2次投票中熱感覺稍下降到0.15，即熱感覺出現“超越現象”；工況2、3 未出現同類現象，發生突變后投票值增大到-0.20、-0.15后，隨暴露時間的延長熱感覺逐漸增加.由圖還可看出，突變到不同空調的中性熱環境后，工況1趨于穩定在0.2，工況2、3穩定在0，即突變到中性的輻射空調工況更接近中性熱感覺.

圖8（b）給出了不同工況下受試者平均熱舒適投票隨時間的變化規律.溫度突變后，工況1、2、3 的熱舒適感均迅速提升，突變前TCV 為-0.05、-0.05、0.05，突變后第1 次投票即分別上升到0.65、0.8、0.3，突變10 min 后工況3 也提升至0.65 個單位；表明由偏涼環境進入到不同中性熱環境下，受試者的熱感覺均提升為有點舒適，但相比之下，比工況2 熱舒適感的提升比工況3的提升高0.15，即輻射地板工況能給人體帶來更高的熱舒適感.

圖8 不同工況受試者平均熱評價變化Fig.8 The change of average thermal evaluation of subjects in different conditions

不同工況下受試者平均可接受度投票隨時間的變化規律如圖8（c）所示.受試者進入不同空調的中性熱環境后，熱可接受程度明顯提高，工況1、2、3 在進入10 min 后達到了0.58、0.48、0.55，分別提高0.22、0.20、0.15 個單位，均達到了對室內熱環境可接受的程度，由圖發現在進入熱環境的30 min處，工況3的TAV達到了0.61，即輻射吊頂工況表現出對室內熱環境更高的接受程度.

在非均勻和瞬態熱條件下，中性條件可能仍被認為是舒適的，Arens等［24］研究表明只有在熱刺激有助于消除全身熱應力的情況下，才會產生愉悅的體驗.這種假設可用Alliesthesia 的心理生理學概念來解釋，該概念根據外部刺激是否有助于恢復人體內部平衡來確定外部刺激能否喚起熱愉悅感［25-26］.本研究引入熱愉悅感的概念，用來理解非穩態熱暴露引起的享樂反應［27］，其結果如圖9（a）所示.進入新環境，工況1、2、3 分別產生了0.45、0.40、0.50 個單位的熱愉悅感，即突變到輻射吊頂空調下能使人體感到更愉悅.

20名受試者在不同工況下對室內風速的感覺投票隨時間變化規律如圖9（b）所示.突變發生后，工況1、2、3 風速感覺投票降低了0.05、0.35、0.20 個單位，顯然，輻射空調環境中的吹風感更小.工況1 未出現皮膚溫度滯后現象，由于受試者暴露在溫暖氣流下，促使人體生理調節系統迅速響應，工況2、3 的低風流導致了突變初始時間段內人體與環境換熱慢.

圖9 不同工況主觀感覺投票Fig.9 Subjective feeling voting in different conditions

由于溫度突變，整體和局部熱感覺、熱舒適的瞬態變化ΔTSV、ΔTCV 如圖10 所示，定義為突變后第一次投票和突變前最后一次投票差值的絕對值.圖10（a）表現的規律為：工況2 的整體和局部的ΔTSV、ΔTCV 均大于工況1、3，工況1、2、3整體的ΔTSV為0.55、0.90、0.50，人體軀干上部工況1的ΔTSV大于工況3，軀干下部工況3的ΔTSV大于工況1，背部、小腿、足部的ΔTSV大.規律表明突變到輻射地板工況的熱感覺變化最大，突變到輻射吊頂工況對軀干下部熱感覺提升效果比上送風的對流工況好；背部、小腿、足部對于瞬變熱刺激最敏感，可用于熱感覺預測.

從圖10（b）可看出整體的ΔTCV 呈現出工況2＞工況1＞工況3，工況2 變化1.15 個單位，工況1、3 分別為0.70、0.25 個單位的變化量；局部的ΔTCV 為工況2＞工況3＞工況1，其中工況2 大腿、足部的變化量達到了0.95 和0.90 個單位.規律表明突變到輻射地板工況引起的熱舒適瞬態變化最明顯.

圖10 整體和局部主觀感覺的瞬態變化Fig.10 Transient changes in global and local subjective sensation

3 討論

3.1 皮膚溫度時間響應特性

由圖5 平均皮膚溫度隨時間變化趨勢可知，突變后平均皮膚溫度響應迅速，開始快速上升，而后變化率不斷降低直至達到新的穩定狀態.對于這種特性，引入Knothe 時間函數如式（2），它僅反映變量的時間變化規律，故對此函數進行修正.引入幅值修正系數A代表皮膚溫度的變化幅值，反映突變溫差的大小對皮膚溫度的影響；引入突變初始溫度B代表人體經歷突變前穩態環境的平均皮膚溫度.修正后的函數如式（3）所示：

式中：φ(τ)為Knothe 時間函數；Tsk為溫度突變的平均皮膚溫度，℃；τ為時間，min；c為時間因素影響系數.

將突變到對流工況后所有時刻的皮膚溫度按式（3）進行擬合，得到此工況下皮膚溫度的時間響應曲線，如圖11 所示.以工況1 為例，擬合的公式如式（4）所示，其中，A=1.23 反映了由4 ℃突變溫差引起的突變前后皮膚溫度最大增量，突變前受試者的初始平均皮膚溫度為32.18 ℃.

圖11 不同工況下平均皮膚溫度隨時間的變化規律（Knothe時間函數擬合）Fig.11 Variation rule of average skin temperature with time in different working conditions（Knothe time function fitting）

同理，對突變到輻射地板、突變到輻射吊頂兩種工況的平均皮膚溫度隨時間變化函數進行擬合，所有的擬合參數見表5.

由表5可以看出，工況2的幅值修正系數大于其他兩個工況的2 倍，其定義表明溫差引起的人體熱應激程度強，突變前后的平均皮膚溫度差值大；時間因素影響系數c僅為0.016，比工況1、3 小，表明平均皮膚溫度達到穩定所需時間少.因此根據擬合結果，在相同的溫度刺激下，突變到輻射地板環境所引起的人體生理響應程度更大，且較其他兩種工況能更快地重新適應新環境；突變到輻射吊頂環境相較于突變到對流環境，引起的生理響應稍強，但需要更多時間適應新環境.

表5 三種工況函數的擬合參數Tab.5 The parameters of function fitting in three conditions

工況2 和工況3 用修正后的Knothe 時間函數擬合程度為96.2%和96.9%，較工況1的99.4%低，故引用了Logistic 回歸函數，平均皮膚溫度隨時間的變化用式（5）進行擬合，達到了較好的擬合程度，圖12 為工況1、2、3的擬合曲線圖，具體擬合參數見表6.

圖12 不同工況下平均皮膚溫度隨時間變化規律（Logistic回歸函數擬合）Fig.12 Variation rule of average skin temperature with time in different working conditions（Logistic regression function fitting）

表6 三種工況Logistic回歸模型的擬合參數Tab.6 The parameters of Logistic regression model fitting in three conditions

3.2 TSV和平均皮膚溫度之間的動態關系

根據前文平均皮膚溫度的時間響應特性分析，取突變前穩定狀態的第1、2 次和突變后新穩態的最后一次熱感覺投票值和平均皮膚溫度，做出散點圖并進行擬合，得出三種工況在穩定階段下受試者的熱感覺隨平均皮膚溫度的變化規律如圖13 所示，其回歸模型為式（6），具體擬合參數見表7.

表7 三種工況穩態階段熱感覺預測模型的參數Tab.7 Parameters of thermal sensation prediction model in the steady-state stage of three working conditions

圖13 穩態環境下平均熱感覺投票與平均皮膚溫度變化規律Fig.13 Variation of average thermal sensation vote and average skin temperature in steady state environment

由前文分析可知，在突變環境下，人體的熱感覺與皮膚溫度存在分離現象.熱感覺在動態變化中不僅與皮膚溫度有關，還與皮膚溫度的變化率有關.因此將受試者的實際熱感覺分為穩態熱感覺項TSV′和動態熱感覺項TSV″，如式（7）：

將突變后直至到達新穩態前的熱感覺和平均皮膚溫度的數據用于分析，將平均皮膚溫度變化率定義為t時刻的皮膚溫度值減去t-1時刻的平均皮膚溫度除以時間間隔，時間與熱感覺問卷收集時間保持一致.表達式如下：

式中：TSV′可根據式（6）求得，由式（4）（6）（7）代入相應參數及數據，可得到熱感覺動態變化量與受試者平均皮膚溫度變化率的關系，如式（9）所示.

由三個工況的圖可以看出，受試者熱感覺動態變化量與其平均皮膚溫度變化率呈線性關系，采用式（9）對其進行擬合，擬合曲線如圖14 所示，三種工況擬合的具體參數見表8.

圖14 不同工況熱感覺動態變化量與受試者平均皮膚溫度變化率的關系Fig.14 Relationship between the dynamic variation of thermal sensation in different conditions and the rate of change of average skin temperature of subjects

表8 三種工況熱感覺動態項模型的擬合參數Tab.8 Fitting parameters of thermal sensation dynamic term model in three conditions

由擬合結果可發現，三種工況中兩者的關系均有較好的線性關系，擬合程度分別能達到81.6%、82.5%和83.5%，隨著平均皮膚溫度變化率的增加，由皮膚溫度動態變化引起的熱感覺增量也呈現逐漸增加的趨勢.此外，突變到輻射地板工況擬合曲線的斜率較其他兩個工況要大，顯示出此工況的熱感覺變化隨皮膚溫度變化率的增加而變化得更明顯.

綜上，得出了以下模型可用于預測冬季環境下，偏涼突變到中性工況的人員熱感覺，

突變到對流工況：

突變到輻射地板工況：

突變到輻射吊頂工況：

需要指出的是，以上得出的熱感覺預測模型擬合程度均在80%～90%之間，相比于同類熱感覺預測模型［28］要稍微偏低，主要考慮是由于溫度突變僅考慮了從偏涼到中性，因而得到的相應的人體平均皮膚溫度變化范圍也在31～34 ℃之間，數據相對較為集中的原因造成的，后期可開展多區間溫度突變實驗來修正此預測模型.此外，冷到中性的突變溫度環境研究更接近于冬季從室外進入到室內的真實環境，這種動態環境對人體熱舒適影響更大，而本實驗在偏涼到中性環境下開展，后期可考慮更貼近真實環境的熱舒適研究，以拓寬或修正本研究得出的熱感覺預測模型.

4 結論

人體通常處于動態變化環境中，環境溫度變化更貼近于實際生活，且對人體熱舒適有較大的影響.本研究采用實驗測量及主觀問卷的方法，開展冬季偏涼-中性的環境溫度突變研究，對比了對流、輻射地板、輻射吊頂三種不同的空調形式，從受試者生理參數（皮膚溫度、血氧飽和度和脈率）和主觀熱反應（TSV、TCV、TAV 和熱愉悅感）兩個方面對研究對象進行評估.通過對比突變到輻射空調環境與對流空調環境的差異與聯系，得出輻射空調下突變的規律，以期完善輻射空調動態環境下人體的熱反應機制，為制定調節、控制輻射空調策略提供一定的參考.

本文從生理參數和主觀調查的統計結果分析中得到以下結論：

1）突變到中性的輻射空調環境中皮膚溫度出現滯后現象，之后變化速率加快，達到新的穩態后變化速率趨于0.整體及局部（主要是手、腹部、足部、小臂）的新穩態皮膚溫度較未發生突變時高，手背和足部對整體的皮膚溫度影響最大.突變前后皮膚溫度的變化與對流工況下無明顯差異，血氧飽和正常，輻射地板工況下人的交感神經更為活躍.

2）動態環境下，建立了基于修正的Knothe 時間函數相關預測模型，量化了不同工況下人體平均皮膚溫度隨時間變化的響應特性，并發現在相同的溫度刺激下，突變到輻射地板環境所引起的人體生理響應程度更大，且較其他兩種工況能更快地重新適應新環境；為了提高模型的預測準確性，基于以上數據建立了Logistic 回歸函數預測模型，達到了99%以上的擬合程度.

3）主觀感受上，突變到輻射空調工況時，熱感覺未出現“超越現象”，但此工況較對流工況更接近中性熱感覺；分析結果表明輻射地板工況能給人體帶來更好的舒適感；輻射吊頂工況表現出對室內熱環境更高的可接受程度，使人體感到更愉悅；此外，輻射空調工況下對流換熱減弱使突變后人體產生了心理超前現象.

4）分析整體和局部的熱感覺、熱舒適的瞬態變化得出，突變到輻射空調工況能帶來更好的熱感覺、熱舒適，其中突變到輻射地板工況優勢更突出，背部、小腿、足部對于瞬變熱刺激最敏感，可用于熱感覺預測.

5）結合人體的平均皮膚溫度和平均熱感覺投票，建立了動態環境下，突變到對流工況、輻射地板工況和突變到輻射吊頂工況的熱感覺預測模型，其中包含人體平均皮膚溫度及其變化率，簡化了動態環境下人體熱感覺預測的求解過程.