ارائه شاخص جدید ارزیابی آسایش حرارتی مبتنی بر اصول انتقال حرارت غیر فوریه‌ای

در سال‌های اخیر، محققان زیادی به دنبال ارائه پیش‌بینی صحیحی از احساس حرارتی افراد در شرایط محیطی مختلف بوده‌اند. به این منظور بدن به صورت‌های مختلفی مدل‌سازی شده است. این مدل‌ها شاخص‌هایی را برای ارزیابی احساس حرارتی بر مبنای دمای قسمت‌های مختلف بدن ارائه می‌دهند. در تمامی مدل‌های ارائه شده تاکنون جزئیات نحوه مدل‌سازی فرآیند انتقال حرارت موردتوجه قرار نگرفته است؛ ولی ازآنجایی که بافت‌های زنده دارای ساختاری پیچیده و ناهمگن می‌باشند، توصیف نحوه انتقال حرارت در این‌گونه بافت‌ها به کمک مبانی انتقال حرارت غیر فوریه ای حائز اهمیت به نظر می رسد. در مدل مورداستفاده در این مقاله توزیع دما در محل حسگرهای حرارتی پوست به کمک معادله انتقال حرارت غیرفوریه ای به دست می آید، سپس شاخص احساس حرارتی با استفاده از دما و مشتق آن در محل حسگرها مطابق با استاندارد آسایش حرارتی با کمک عددهایی در بازه 5+ تا 5 بیان می شود. شاخص ارزیابی آسایش حرارتی با نتایج تجربی و تحلیلی مختلف در شرایط پایا و گذرا مورد اعتبارسنجی قرار گرفت و در هر دو شرایط گذرا و پایا نتایج خوبی حاصل شد. نتایج نشان می دهد که شاخص جدید می تواند در موارد پایا با دقت 32 / 0 واحد و در موارد گذرا با دقت 49 / 0 واحد احساس حرارتی را پیش بینی نماید. از آ نجایی که شاخص جدید بر مبنای مفاهیم انتقال حرارت غیرفوریه ای بیا نشده می تواند پیش بینی صحیحی از احساس حرارتی در شرایط تغییر دمای ناگهانی یا تغییرات نقطه ای و پالسی همانند کاربردهای لیزر در درمان بافت های زنده داشته باشد.

A New Index for Evaluating Thermal Sensation Based on the Principles of Non- Fourier Heat Transfer

In recent years, the modeling of human thermal sensation based on thermoreceptors response has attracted the attention of many researchers. However, biological tissues do not usually follow the principles of Fourier heat transfer. So, this study tries to develop a new predictive index for a thermal comfort model based on cutaneous thermoreceptors obtained by using nonFourier heat transfer in biological tissues. The mentioned index is in conformity with the ASHRAE standard thermal sensation scale. The model used in this study considers the concept of nonFourier heat transfer to describe heat transfer in biological tissues. Since biological tissues consist of complicated and nonhomogeneous structures, it is important to describe the process of heat transfer in these tissues by nonFourier heat transfer equation. The new index has been verified by extensive comparisons with the experimental and analytical results under steadystate and transient conditions where a good agreement was found. Results show that the new index can predict the thermal sensation with mean absolute errors of 0.31 and 0.49 under steadystate and transient conditions, respectively. Since the new index is based on the concepts of nonFourier heat transfer, it can provide an accurate prediction of thermal sensation in terms of sudden change in temperature.