基于ISO 7730标准的PMV-PPD室内热舒适度计算程序

资 源 简 介

本程序旨在根据ISO 7730国际标准实现PMV（Predicted Mean Vote，预期平均评价）与PPD（Predicted Percentage Dissatisfied，预期不满意百分率）热舒适指标的自动化计算。项目核心通过建立人体与周围环境的热平衡数学模型，综合评估室内空气温度、平均辐射温度、相对风速、空气湿度、人体代谢率及服装热阻对热感的影响。通过MATLAB实现复杂的非线性方程组迭代求解，准确推算出人体表面温度及汗液蒸发散热量，进而得出反映人体冷热感的PMV分值。该源码具有高度的计算精确

详 情 说 明

ISO 7730 PMV-PPD 室内热舒适度计算源码说明文档

项目介绍

本项目是基于 ISO 7730 标准开发的室内热舒适度评估工具。它通过建立人体与周围环境的热平衡数学模型，计算预期平均评价（PMV）和预期不满意百分率（PPD）。该程序能够量化空气温度、平均辐射温度、风速、湿度、代谢率及服装热阻对人体热感的影响，是建筑节能设计、环境控制及科研教学的重要参考工具。

功能特性

1. 自动化指标计算：输入环境与人体参数，自动计算 PMV 分值、PPD 百分比及对应的感官评价。
2. 动态迭代算法：内置非线性方程组求解器，通过迭代计算准确获取服装表面温度。
3. 敏感性分析可视化：自动生成温度与湿度对 PMV 影响的三维分布图，直观展现环境因素的耦合作用。
4. 标准曲线拟合：绘制 ISO 7730 标准中的 PPD-PMV 关系曲线，并在曲线上标记当前计算点的位置。
5. 结果多维输出：支持控制台文本输出与图形化数据图表的同步呈现。

使用方法

1. 环境准备：确保安装了 MATLAB 运行环境。
2. 参数配置：在程序的参数设置区域，根据实际工况修改空气温度、辐射温度、流速、湿度、代谢率及服装热阻等变量。
3. 执行程序：运行主程序，系统将依次执行物理建模、迭代计算及绘图逻辑。
4. 结果查看：在命令行窗口查看数值结果与热评价等级，并在生成的图形窗口中分析热舒适度的分布规律。

系统要求

• MATLAB R2016b 或更高版本。
• 具备基础的数学建模与数值计算库支持。

核心功能与逻辑实现说明

程序通过两个主要模块协同工作：

#### 1. 参数初始化与驱动逻辑 该部分负责定义计算边界条件。程序预设了典型的室内环境参数（如 25℃ 等温环境、0.1m/s 风速等）作为计算基准。

• 数据驱动：程序不仅计算单点工况，还构建了温度（15℃-35℃）与湿度（0%-100%）的二维网格，用于批量生成热舒适度数据。
• 可视化引擎：利用网格化数据生成三维曲面图，并绘制经典的 PPD 抛物线投影。

#### 2. PMV-PPD 核心计算逻辑 这是程序的最核心部分，遵循 ISO 7730 的热平衡方程：

• 单位转换：将代谢率（met）和服装热阻（clo）转换为国际标准单位（W/m² 和 m²·K/W）。
• 蒸气压计算：根据 Antoine 修正公式，通过空气温度与相对湿度推导空气水蒸气分压（pa）。
• 服装表面温度（Tcl）迭代：由于人体热平衡方程是非线性的，程序采用迭代法。通过设定收敛精度（0.0001）和最大迭代次数（150次），根据辐射与对流的动态平衡不断修正 Tcl。
• 散热项细分：

* 皮肤表面散热：计算皮肤排汗与汗液蒸发的总热损失。 * 呼吸散热：精确区分呼吸过程中的显热（温度交换）与潜热（水分蒸发）损失。 * 表面散热：区分服装表面的辐射散热与对流散热。

• 指数生成：根据净平衡负荷计算 PMV，并基于概率分布模型导出 PPD，最后将 PMV 映射到 7 级热感评价标准。

关键函数与算法细节分析

• 对流换热系数算法：程序会自动判断自然对流与强制对流的强度，取两者中的极大值进行计算，以确保在低风速与高风速下均能保持计算精度。
• 非线性迭代策略：在计算服装表面温度时，引入了松弛系数（平均化处理），有效防止了在极端参数下的数值震荡，确保了算法的收敛性。
• 边界限制：针对 PMV 公式在极端环境下的适用性，程序对输出值进行了 [-3, 3] 的逻辑截断，符合 ISO 标准的推荐评价范围。
• 饱和蒸汽压关联：使用指数模型计算水蒸气分压，捕捉了湿度对人体散热（尤其是汗液蒸发）的非线性影响。