Isıl konfor parametrelerinin insan üzerine etkisinin incelenmesi

Abstract

Günümüzde değişik sistem ve teknolojiler vasıtasıyla yaygın olarak kullanılan iklimlendirme sistemlerinin amacı; bu ortamı kullanan insanlara kabul edilebilir kalitede konforlu ve temiz iç ortam havası hazırlamaktır. Mekanik olarak iklimlendirilmiş hacimlerde temel amaç, minimum enerji tüketimi elde etmekle birlikte, bu hacimleri kullanan insanlar için, sağlıklı ve konforlu yaşam alanları sağlamaktır. Isıl konfor, ısı ve kütle transferinin önemli uygulama alanlarından biridir. Bu çalışmada, insan vücudu ile çevresi arasındaki ısıl etkileşim simülasyon ile incelenmiştir. Böylece deri sıcaklığı, deri ıslaklığı ile deriden olan duyulur ve gizli ısı transferi miktarları zamana bağlı olarak tespit edilebilmektedir. Simülasyonda 2 bölmeli Gagge modeli kullanılmış, fakat model tüm vücuttan ziyade 16 bağımsız vücut parçası üzerine uygulanmıştır. Simülasyon sonuçları deneysel veriler ve literatürdeki çalışma sonuçları ile karşılaştırılmış ve simülasyon sonuçlarının güvenilir olduğu gösterilmiştir. Geliştirilen simülasyon ile insanın ısıl çevreye verdiği tepki kolaylıkla tayin edilebilmektedir. Sıcaklık, nem, hava hızı gibi ısıl konfor şartlarının veya bunlara bağlı ortam koşullarının insan sağlığı üzerine etkisi teorik ve deneysel, tam olarak incelenmemiştir. Bu çalışmada; sıcaklık, nem, hava hızı gibi ısıl konfor parametrelerinin, boynun hareket açıklıkları üzerine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Bunun için laboratuar ortamında hazırlanan kontrollü bir odada, ele alınan ısıl konfor parametrelerinden biri değişken diğer ikisi sabit olarak alınmış ve bu şekilde değişken parametrenin etkisi incelenmiştir. Yaz koşullarında insanların iklimlendirilen ortamlara terli olarak girdikleri de göz önünde bulundurularak bahsedilen her bir parametrenin etkisi deneğin hem terli, hem de kuru hali için ele alınmıştır. Deri sıcaklığı, deri ıslaklığı, deriden olan duyulur ve gizli ısı kaybı gibi kişinin ısıl ortama verdiği tepkiler ise çalışma kapsamında geliştirilen simülasyon programı ile tespit edilmiştir. Böylece deneysel veriler ile simülasyon sonuçları eş zamanlı olarak yorumlanmış, iklimlendirilmiş ortamlarda yaşayan insanlarda boyun hareket kısıtlılığı oluşturmayan en uygun şartlar saptanarak, akademik ve endüstriyel kullanıcılara önerilmiştir.

The aim of currently used HVAC systems is to maintain acceptable thermal comfort and good air quality within indoor environments. The main reason of a mechanically ventilated office building is to supply comfortable and healthy living environments for occupants, while maintaining minimum energy consumption. Thermal comfort is one of the most important application fields in the heat and mass transfer. In this study, thermal interaction between the human body and its environment is investigated with the simulation. In this way, time dependent skin temperature, skin wettedness, sensible and latent heat losses are calculated respectively. In the simulation, Gagge 2-node model is used but the simulation is to apply the Gagge 2-node model to 16 individual body segments rather than to whole body. The results of the simulation are compared with present measurements, and available experimental data and simulated results in the literature and it is shown that the simulation results are reliable. Human responses to thermal environment are determined easily with the developed simulation. Thermal comfort parameters such as temperature, humidity, and air velocity effects on human health have not been fully investigated experimental or theoretically. In this study, the effects of thermal comfort parameters such as temperature, humidity and air velocity on cervical range of motion are investigated experimentally. For this reason, each of the three thermal comfort parameters is used as a variable while the others are kept constant in a controlled laboratory room, and the effects of variable parameter are investigated. Based on the observation that individuals often enter the air conditioned room perspiring in summer conditions, both dry and sweaty conditions are examined. Human responses to thermal environment such as skin temperature, skin wettedness, sensible and latent heat losses are determined from the developed simulation program. Finally, experimental data and simulation results are assessed simultaneously, and the most appropriate thermal environmental conditions which did not cause cervical mobility limitations are determined and they are suggested for both academic and industrial users.