[实用新型]一种自平衡式暖体假人

说明书

本实用新型公开一种自平衡式暖体假人，模拟端坐的人体并在暖体假人内部设置内部发热系统和空气动力系统实现自身热平衡，本实用新型提供的暖体假人可以实现恒功率95W及人体表面恒温功能，暖体假人的恒温精度值取决于假人所处的空调房间温度值以及假人周围的风场情况，最大精度为±1.5℃。最重要的是，本假人为热量自平衡式假人，无需外部额外的复杂控制系统即可达到恒功率和恒温的目的。

技术领域

本实用新型属于暖体假人技术领域，具体属于一种自平衡式暖体假人。

背景技术

人体产生的对流对室内空气分布有着重要的影响，尤其是静坐状态时产生的热羽流，因此，对人体静坐热羽流的研究对评价热舒适、评价室内空气质量、评价建筑性能、评价暖通空调系统性能、室内气流组织、室内污染物分布和传染性疾病病原体分布的相关研究都具有重要意义。但是，用真人来做实验探究这一机理有三点局限性：

(1)会花费大量人力财力，成本高。

(2)当研究人体上方热羽流时，很难采用积分法做数据分析，(由于真人的不稳定行为以及热羽流的敏感特性)。

(3)在做污染物和传染性病原体的传播相关研究时，对真人而言具有一定危险性。

所以，目前研究者研究人体热羽流时普遍采用拟人几何模型消除了上述困难。

截至目前已有的研究中，研究者们多用具有发热功能的简单几何结构和类似人体姿态且复杂形状的热人体模型manikin来模拟坐姿时的人体做全尺寸实验。

简单的几何结构多为涂有辐射材料且带有加热元件的圆柱体或长方体、加热气缸以及热管。但是，这类几何模型在实验过程中显示出诸多局限性：

(1)实验过程中，简单的几何模型在热工况下往往超温，从而难以实现恒温状态，而人体体温在任何环境中都可以达到恒温或温度波动不大的状态。这使得简单几何模型在模拟实验中不能精准地模拟人体温度，从而使实验结果并不准确。

(2)经过实验研究发现，人体静坐姿态下产生的热羽流上部的截面形状为长且窄的非中心对称图形，而简单几何结构产生的热羽流上部的截面形状为类圆或类椭圆的中心对称图形。此外，人体产生的热羽流上部存在的羽流轴偏移量是较小的，但是，包括加热气缸和热管在内的简单几何结构产生的热羽流上部羽流轴偏移幅度过大，往往在20cm左右。可见简单几何结构产生的热羽流并不准确模拟人体产生的热羽流。

(3)人体周边空气的局部气流组织研究是人体模拟实验的重点，人体因为有腿的存在，允许空气和污染物从两腿之间通过从而产生特定的气流组织。但是，简单几何结构缺少腿部模型而不能模拟人体周边局部的气流组织。

(4)相关文献说明拟人体模型所产生的热羽流与内置热源布置有密切关联，然而，简单几何结构内布置的加热设备和布置加热设备的位置没有统一的标准，这会使得实验结果无法验证以及每次实验误差较大。

(5)实验中应用的简单拟人体几何结构，多是用简易的纸板制作，模拟精度不高，且不宜重复使用。

此外，实验还应用类似人体姿态且复杂形状的热人体模型，即热人体模特manikin。最先进的热人体模特的形状可以精确地类似于男性或女性的身体，可以通过调节肩部、肘部、膝盖来调整人体模型的姿态，此外，还具有恒温机制、恒功率机制和呼吸机制。但是，热人体模型工艺繁琐、结构复杂，其单价是本实用新型单价的1000-3000倍。其高昂的价格让很多研究者望而却步。

最后，研究者还常用计算流体力学CFD电脑软件模拟人体周围的温度场和风速场，从而代替需要真人或拟人体模型的相关实验。但也具有局限性，如：

(1)软件模拟结果并不精确，只能分析大概情况。特别是对于人体这种外形复杂的几何体，靠近身体的区域，模拟结果不会十分准确。

(2)软件模拟需要较复杂的计算能力与较长的计算时间，计算周期很长。