基于人体睡眠热舒适的风扇控制策略研究

张悦 喻伟 闫可

重庆大学土木工程学院

人的一生中，睡眠占据了大约三分之一的时间，睡眠质量的好坏与人体的生理及心理健康都息息相关[1]。在昼夜节律作用下，睡眠本身的热生理参数，包括皮肤温度 SKT（Skin Temperature），人体核心温度CBT（Core Body Temperature）和代谢率 M（Metabolic rate），都遵循着先升高、后降低、再回升的大致规律[2-7]。在偏热环境下，人体核心温度CBT 维持在比中性状态下更高的水平 [8-10]，会对第二天的精力造成不可挽回的损失，而吹风可以显著改善人体的睡眠热舒适。本文就如何提升风扇在睡眠吹风过程中的舒适性从优化风扇的控制策略方面进行了舒适风速区间和动态吹风策略的研究与探讨。

1 研究方法

1.1 实验平台及仪器

实验在重庆大学人工气候室开展[11]，本研究主要考虑落地扇气流对人体舒适影响，所以背景环境采用顶部孔板送风，控制气流速度小于 0.1 m/s，整个环境无明显气流流动。

实验用到的测试仪器主要包括测试风扇流场风速和人体生理参数等的仪器。风扇的风速采集使用万向微风速监测系统，采集频率2Hz。受试者整晚睡眠过程中局部皮肤温度使用MP150 主机、皮肤温度信号放大模块及配套的温度探头进行采集。受试者整晚睡眠过程的睡眠质量采用睡眠手环进行监测。与评判睡眠质量的金标准PSG 相比，手环通过监测受试者夜晚的脉搏与体动数据来判断受试者的睡眠进程，具有更加轻便、不干扰受试者睡眠等优点，并且数据与 PSG 的吻合度可达 0.69[12]，可以为实验结果的判定提供有效的支撑。……