湿热地区青年睡眠最优温度、风速及动态变化模式研究

发布时间：2020-10-10 16:54

　　 睡眠是人体缓解疲劳、恢复精神、积蓄能量以维持身体机能的重要途径。睡眠质量与热环境密切相关,高温环境对睡眠有不利影响。湿热地区夏季漫长、炎热的气候特征及人们在夜间对空调、风扇的广泛使用,使得温度和风速成为影响该地区人群睡眠质量最重要的热环境参数。以往的恒温环境研究初步摸清了热舒适与睡眠质量的关系,变温环境研究为营造更加适宜的睡眠热环境提供了线索,同时有研究揭示了气流对于减轻高温环境对睡眠的不利影响和改善睡眠质量的巨大潜力。此外,湿热地区人群显示出特定的热适应特征及寝具选择偏好。综上,本课题以湿热地区健康青年为对象,采用人工气候室实验的方法揭示温度、风速及其动态变化对睡眠质量和热舒适的影响,确定最优的睡眠热环境参数以及动态变化模式,为湿热地区睡眠热环境的评价、设计与控制提供科学依据。实验场地为严格受控的华南理工大学人工气候室,寝具为湿热地区常见组合,总热阻1.50 clo,两台多档可调的静音落地扇用于制造气流。测量的生理参数包括多导睡眠图、皮肤温度和体重变化率,通过问卷获得热环境和睡眠质量主观评价。两组各16名睡眠状况正常、情绪稳定的受试者(8男8女)分别参加稳态、动态工况睡眠热环境实验,每次实验时间为21:30至次日7:30,历时共10 h。稳态工况为:(1)空气温度T_a27℃,相对湿度50%RH,风速V_a0.1 m/s;(2)T_a 29℃,50%RH,V_a0.1 m/s;(3)T_a 29℃,50%RH,V_a 0.7 m/s。结果显示,在稳态工况下,热感觉和热舒适在睡眠前后发生显著变化,睡眠质量不可避免地受到冷或热刺激干扰,并非最优。此外,补偿气流显示出改善睡眠质量和热舒适的极大潜力。基于此,本文提出了睡眠人体热中性温度的新定义,并通过动态变化的温度、风速探索最优的睡眠热环境。变温工况为T_a27℃→29℃,50%RH,V_a0.1 m/s,变风速工况为T_a 29℃,50%RH,V_a 0.7→0.1 m/s,时变节点为8 h睡眠中点(4 h+4 h)。结果表明,在动态工况下,入睡前和觉醒后的热感觉均为中性,热舒适和睡眠质量与稳态工况相比均得到显著改善。据此确定27℃→29℃是寝具总热阻为1.50 clo时睡眠人体的热中性温度,4 h 27℃+4 h 29℃(50%RH,无风)和4 h 0.7 m/s+4 h0.1 m/s(29℃,50%RH)分别为湿热地区青年睡眠最优的温度、风速动态变化模式。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU111
【部分图文】：

技术路线图

实验于2016年~2017年夏季在华南理工大学人工气候室实验进行。华南理工大学人工气候室包括两个形状和尺寸完全一致、可独立控制、相邻且可互相进入的两个房间（A室和B室），房间尺寸为3.25 m ×3.45 m ×3.35 m，如图2-1所示。人工气候室为轻钢骨架结构，填充100mm厚聚苯乙烯彩钢板（传热系数0.39W/(m2·K)），门窗为轻质隔热密封门和钢窗嵌双层中空玻璃（传热系数4.7W/(m2·K)，实际使用时无直接太阳辐射得热）。人工气候室空气调节的方式为：组合式空调箱对空气进行加热（或冷却）、加湿（或除湿）处理，由吊顶孔板送风、带孔地板回风，从而形成活塞气流并保持室内均匀分布的热湿环境（图2-1），新风量大于200m3/h。人工气候室可通过智能控制系统进行各项稳、动态设定操作，且空气温、湿度可按预先设定值进行定时定量自动变化。实验前，对人

面调整至最低高度且与地面垂直，扇面中心高度距地面约65cm。当风扇档位调节至第7档时，使用HD 32.2热指数仪在床中央位置（接近平躺人体的腹部位置）测得的8 h平均风速为0.70 ±0.04 m/s。人工气候室睡眠实验室内布置如图2-2所示。实验中，人工气候室内的热环境参数采用如下方式进行连续测量（各仪器参数如表2-1所示）：床头和床位各布置一个HOBO Pro v2温湿度计，用于测量空气温度和相对湿度；床尾中央布置一个HD32.2热指数仪，用于测量平均辐射温度和风速。各仪器的数据采集间隔均为30 s。
【参考文献】

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本文编号：2835334