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皮肤温度和此类应用的热交换率
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这些数据用于开发个人热舒适模型,通过使用随机建模方法(如贝叶斯网络建模[43]或ML方法[18,21])分析个人感知/偏好。在第二个部件中,热舒适感传感系统根据暖风、通风与空调系统的要求,为舒适驱动的暖风、通风与空调系统操作提供个人反馈,该反馈来自个人热舒适模型。使用Wi-Fi或蓝牙协议,将数据以无线方式传输(处理后的数据可以以一点的频率传输一到五分钟)到智能恒温器或建筑能源管理(BEM)系统。使用不同的操作策略,反馈可用于个人或集体控制环境[1,2,3,43,44,45,46,47]。本研究有助于传感组件增强可行的生理传感系统,从而能够准确测量人体与周围环境之间的相互作用。以下小节介绍了我们回答上述研究问题所遵循的步骤。 3.2. 热流传感 热流传感器通过传感器表面产生与热交换率成比例的电压信号。传感器结果用于计算热交换率,单位为W/m2。在本研究中,我们使用了热流计,如图2所示。本量规由FluxTeq[48]制造,并由美国材料与试验学会(ASTM)E2684–17[49]规定。该装置包括一个通过聚酰亚胺(Kapton)薄片上的孔制成的差动热电堆,其厚度约为150μm,相应的时间响应为0.6 s。热流计上的大量热电偶结对产生了强大的电压信号,减少了对表面的温度干扰[50]。该热流传感器还有一个热电偶安装在仪表上(图2)。因此,相同的传感装置被用于收集皮肤的热交换率和皮肤温度。 保存图片、插图等的外部文件。 对象名称为sensors-19-03691-g002.jpg 在单独的窗口中打开 图2 我们研究中使用的热流计[51]。 这种传感技术的优势在于其灵活性和设计,可用于不同的使用情况。传感器形式能够将该技术集成到可穿戴设备(如智能手表)中,并在用户和建筑系统之间创建无缝通信。smartwatch制造商正在将传感器集成到smartwatch频段中,以实现数据采集和无线通信功能。 3.3. 实验程序 在获得弗吉尼亚理工大学内部审查委员会(IRB)的批准并获得所有受试者的知情同意后,我们使用热流传感器进行了实验研究。表1给出了两个实验程序的详细信息。应该注意的是,我们已经招募了志愿者参与者,并没有删除任何数据来呈现相同数量的女性和男性参与者的数据。因此,每个性别组的居住人数是不同的。我们将重点放在皮肤的两个区域:(1)面部和(2)手腕区域,因为这两个区域经常暴露在室内,并且是使用非侵入式可穿戴传感技术进行测量的常见区域。尽管在建筑物运行期间在面部区域放置热流传感器是不可行的,但进行该实验是为了探索面部皮肤的热生理反应,以便在面部区域应用基于视觉的技术。如前所述,面部皮肤区域通常用于研究其热生理反应[23,26,29,30,34,52],解决面部区域的热变化率和皮肤温度之间的关联在HITL HVAC操作中很重要。换句话说,第一个实验的目的是研究环境温度、皮肤温度和此类应用的热交换率之间的关系。 表1 本研究的实验程序细节。 第一个实验场景第二个实验场景 目的研究周围环境、皮肤温度和热交换率之间的相关性(1)研究周围环境、皮肤温度和热交换率与温度的相关性 (2) 热舒适推理模型 颊腕测量面积 受试者人数14人(男7人,女7人)18人(男12人,女6人) 温度设置从20°C到30°C的瞬态温度变化瞬态温度条件(1)从20°C到30°C和(2)从30°C到20°C 持续时间50-60分钟100-120分钟 图3显示了本研究的实验设置。我们使用了一个尺寸为4.2(宽)×3.0(长)的试验台
 
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