一种基于小样本的个性化舒适温度范围确定方法

文献发布时间：2024-04-18 19:58:53

技术领域

本发明属于建筑环境工程领域，涉及一种基于小样本的个性化舒适温度范围确定方法。

背景技术

舒适温度范围的测量对于确保人们的热舒适性至关重要。热舒适性是指人们在特定环境温度下感到舒适的状态。如果温度过高或过低，都会对人们的身心健康和工作效率产生影响。因此，准确地测量和确定舒适温度范围对于提高人们的生活质量和工作效率具有重要意义。

目前，国际上广泛采用的热舒适模型之一是预测平均投票模型。该模型基于人体热平衡原理，并利用大量实验数据推导出人体与周围环境之间的热动力学关系，以评估人体的热舒适性。预测平均投票模型简单易用且具有普适性，但其本质是基于大众的统计模型，未考虑用户个体间的热舒适差异，因此在确定特定个体的舒适温度范围时准确性较低。

相比之下，个性化热舒适模型考虑用户个体间的热舒适差异。个性化热舒适模型基于个体的心理、生理数据和环境数据，并利用机器学习方法进行建模，以确定不同环境条件下个人的舒适温度范围。然而，个性化热舒适模型存在一些局限性。首先，模型训练需要大量的样本数据，这给用户带来了不便，使用户需要花费大量时间和精力收集样本数据。其次，样本数据的获取过程可能涉及个人隐私问题，这也会引起用户的顾虑。

综上所述，现有的研究方法存在以下几个缺陷。首先，模型的准确性对训练数据的质量和数量要求较高，这造成了用户收集样本数据的不便。其次，样本数据的获取过程可能涉及个人隐私问题，这也会引起用户的顾虑。因此，需要一种新的用户热舒适温度范围确定方法，以提高其准确性和可用性，降低数据的采样成本和用户的隐私顾虑。

发明内容

针对个性化热舒适性评估模型中存在的问题和不足，本发明提供了一种基于小样本的个性化舒适温度范围确定方法。

本发明采用如下技术方案实现：

步骤A：定义并设置典型工况；

步骤B：在典型工况下，使用二分法调研得到用户舒适温度下限T

步骤C：在典型工况下，使用PMV模型计算得到大众舒适温度下限T

步骤D：计算T

步骤E：在任一室内环境和用户状态下，获取用户当前所在房间的平均辐射温度、相对湿度和室内风速，同时获取用户当前的新陈代谢率、对外机械功、服装热阻，并称这些参数对应的工况为工况1；

步骤F：在工况1下，使用PMV模型计算得到大众舒适温度下限T

步骤G：在工况1下，计算T

优选地，所述步骤A中的“典型工况”是：

用户的新陈代谢率为60W/m

优选地，所述步骤B中的“使用二分法调研得到用户舒适温度下限T

步骤B101：设定二分法搜索区间的下边界为T

步骤B102：对于T

步骤B102a：将室内温度调整到T

步骤B102b：若当前温度下用户感到冷则令T

步骤B102c：重复步骤B102a、B102b，直至用户感到舒适；

步骤B103：设定T

步骤B104：对于T

步骤B104a：将室内温度调整到T

步骤B104b：若当前温度下用户感到舒适，则令T

步骤B104c：重复执行步骤B104a和B104b，直至T

步骤B105：根据T

步骤B106：设定T

步骤B107：对于T

步骤B107a：将室内温度调整到T

步骤B107b：若当前温度下用户感到舒适，则令T

步骤B107c：重复执行步骤B107a和B107b，直至T

步骤B108：根据T

优选地，所述步骤C中的“使用PMV模型计算得到大众舒适温度下限T

在典型工况下，计算PMV处于[-0.5，0.5]时室内温度的范围，并将室内温度范围的下限作为T

式中，M表示人体的新陈代谢率，单位为W/m

式中，

所述步骤D中的“计算T

步骤D101：计算T

步骤D102：计算T

优选地，所述步骤E中的“获取用户当前所在房间的平均辐射温度、相对湿度和室内风速，同时获取用户当前的新陈代谢率、对外机械功、服装热阻”，包括以下步骤：

步骤E101：使用辐射温度计测量得到用户当前所在房间的平均辐射温度；

步骤E102：使用湿度自记仪测量得到用户当前所在房间的相对湿度；

步骤E103：使用风速记录仪测量得到用户当前所在房间的室内风速；

步骤E104：使用新陈代谢检测设备测量得到用户当前的新陈代谢率；

步骤E105：使用心率监测仪和氧气摄取分析仪测量用户能量消耗，并计算得到用户当前对外机械功；

步骤E106：根据用户当前所穿服装和ASHRAE手册给出的服装热阻表确定用户当前的服装热阻，其中，ASHRAE是指American Society of Heating,Refrigerating and Air-Conditioning Engineers，即美国供暖、制冷与空调工程师协会。

优选地，所述步骤F中的“使用PMV模型计算得到大众舒适温度下限T

在工况1下，计算PMV处于[-0.5，0.5]时室内温度的范围，并将室内温度范围的下限作为T

优选地，所述步骤G中的“计算T

步骤G101：计算用户在工况1下的舒适温度下限T

步骤G102：计算用户在工况1下的舒适温度上限T

本发明公开了一种基于小样本的个性化舒适温度范围确定方法，包括以下步骤：1)定义并设置典型工况；2)使用二分法调研用户在典型工况下的舒适温度范围；3)使用预测平均投票模型计算典型工况下的大众舒适温度范围；4)在典型工况下，计算用户舒适温度上限相对于大众舒适温度上限的偏离量Ⅰ，舒适温度下限相对于大众舒适温度下限的偏离量Ⅱ；5)在任一室内环境下，测得当前工况参数，不妨称为工况1；6)使用预测平均投票模型计算工况1下的大众舒适温度范围；7)在工况1下，分别使用偏离量Ⅰ、Ⅱ修正大众舒适温度的上限、下限，得到用户的个性化舒适温度范围。本发明提供的方法可以有效地减少对用户数据的采集，减轻用户在使用产品或服务时的负担和不便，具有更强的工程可用性。

附图说明

图1是本发明提供的个性化舒适温度范围确定方法的流程图。

图2是本发明提供的基于二分法的个人舒适温度调研流程图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明包括如下步骤：