專利名稱：一種基于黃金分割法構建人體舒適度計算方法
技術領域：
本發明屬于醫療氣象保健技術領域，首次提出了“人體最佳舒適溫度”的概念及其確定的科學依據，尤其涉及一種黃金分割法的巧妙引入而構建了一整套更科學合理的人體舒適度計算方法。
背景技術：
在全球氣候變化的大背景下，極端天氣氣候事件發生頻率增加，例如高溫熱浪、低溫冷害等氣象災害已威脅到相關人群的健康，于是便有學者提出了“候鳥式養生”的概念。在此需求之下，合理地評價城市氣候舒適度成為氣候變化的研究熱點之一，旨在及時、準確的做好天氣預報和醫療氣象預報工作，為相關人群提供指導服務。近年來，衛生部部長陳竺在不同的場合反復強調:“對一個13億人口的大國而言，我國群眾的健康問題不能光靠打針吃藥來解決，必須強調預防為主”，“我國的衛生事業模式應從晚期治療向預防為主轉變”。如何適應由治療為主向預防為主的重心前移？怎么預防？前提就是要有預報。基于此，隨著人們生活水平的日益提高，對健康關注程度和“未病先防”意識的日趨增強，醫療氣象預報便應運而生，其中科學合理的人體舒適度計算方法是重要基礎。關于人體舒適度的研究，國內外已有先例。各省市(區)氣象臺站也有用于當地的人體舒適度和體感溫度的預報經驗，各地計算體感溫度和人體舒適度指數的方法尚未統一，計算方法形式各異，結果也互不相同，甚至相差較大。并且不同的計算方法對應的人體舒適度指數的劃分標準也不同(國家氣象局規定為9級，還有7級、10級、12級、17級等)。在醫療氣象領域主要是以舒適度的預報為目的，其基礎和關鍵是體感溫度的計算方法。北京市氣象局自1997年已開始發布人體舒適度預報；還有較多開展體感溫度預報的臺站，如德令哈(張增文等，2006)、蘭州(賈海源等，2010)、酒泉(沈福等，2001)、武漢(李源等，2000)、日照(王繁強等，2003)、南昌(雷桂蓮等，1999)、廣州(王欣睿，景元書，2005)、南寧(董蕙青等，1999)、鄭州(鄭敬剛等，2005)及上海(王遠飛，沈愈，1998)等，均采取經驗公式的方法進行體感溫度的研究及應用。目前應用較為廣泛的模型主要有北京和上海兩種(田志會等，2008 ;劉梅等，2001)。(I)現有主要技術方案的特點:①應用普遍的舒適度指數形式類似，大多數都考慮了氣溫、濕度和風速的綜合效應:Kl = 1.88T-0.55(1.8T-26) (1-U) -3.2V°_5+32 (張書余，2002)K2 = 1.8T-0.55(1.8T-26) (1-U) -3.2V°_5+32 (雷桂蓮等，1999)CIHB= (1.8T+32)-0.55(1-U) (1.8T-26)-3.2V°.5(于庚康等，2011)Kssd = 1.8T-0.55(1.8T-26) (1-U) -3.2V1/2+32 (許東蓓，等 2003 ;賈海源等，2010)，其中，K(或CIHB, Kssd)、T、U、V分別代表舒適度指數、溫度(°C )、相對濕度(用小數表示)、風速(m.S-1)。其相應的舒適度等級劃分如下所示:
表I舒適度指數Kssd級別表
權利要求
1.一種基于黃金分割法構建人體舒適度計算的方法，其特征在于，該方法的最佳舒適溫度數學表達式為:Ts=22.7x[l.0-0.3s in (φ-2 3.5)]-1 0.3cos [15°χ (M-1) ] 1-2.0xtan (H/100) (I) Ts為“最佳舒適溫度”，φ為緯度，M為月份，H為海拔高度； 修正項[1.0-0.3sin((p-23.5)]是為了訂正地理緯度對最佳舒適溫度的影響，即緯度越高，地表接收的太陽輻射就越少，人體生理長期適應的結果，導致感覺的最佳舒適溫度也相應降低，因此需要根據緯度加以適當訂正；其中，北回歸線(23.5° N)以南和南回歸線(23.5° S)以北的熱帶地區不需要訂正； 修正項|0.3cos[15° X (M-1)] I訂正了季節對人體最佳舒適溫度的影響，以適應不同季節的差異，通常在暖季人體感覺舒適的最佳溫度要略微高于冷季； 修正項2.0Xtan(H/100)訂正了海拔高度大于和等于500米的地區由于隨著海拔高度升高，人體生理長期適應所表現出的最佳舒適體感溫度降低的現象； 以上述人體最佳舒適溫度計算公式為基礎，具體體感溫度計算數學表達式為: 當Ta彡Ts時Tg = Ta+A{exp
-1}-0.03(Ta-Ts) V(2) 當Ta < Ts時Tg = Ta-A{exp
-1}-0.0l(Ts-Ta) V(3)系數 A = 36.75 X (1-0.618) ^ 14` 以上兩式中，Tg為體感溫度，Ta為平均氣溫，Ts為最佳舒適溫度(見公式(I)) ;\為平均風速；RH為相對濕度，RHs為最適相對濕度，其中，無降水時，RHs = 0.5 ;有降水時，RHs=0.618 ； 人體舒適度等級劃分依據:首先根據上述三式計算所得的全國各地逐日平均體感溫度為基礎，將全年劃分成11個舒適度等級；然后按照計算出的全國各氣象臺站的逐日平均體感溫度值，查出相應的舒適度等級即可；其中表5中Dt = 22.7-Ts表示某地的實際最佳體感舒適溫度與理論最佳體感舒適溫度值的偏差。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法確定出健康裸露人體感覺最舒適的環境溫度值為22.7 = 36.75X0.618，并根據當地的實際地理緯度和海拔以及所處的季節進行適當訂正。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，公式(2)以最佳體感舒適溫度值為分界線，當環境溫度高于當地最佳舒適溫度時，體感溫度Tg與平均氣溫Ta成正比，且濕度的增效作用隨溫度的升高呈指數增加，exp
表示氣溫越高，當實際濕度高于最舒適濕度時它對體感溫度所起的增效作用就越大，這與人體的真實感覺非常吻合；-(Ta-Ts)V表示風速的降溫作用不僅與風速大小相關，也與溫度高低有關，在溫度較高時，風速降溫效應就越明顯。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，公式(3)以最佳體感舒適溫度值為分界線，當氣溫低于當地最佳舒適溫度時，雖然體感溫度Tg仍然與氣溫Ta成正比，但是，濕度的作用卻是降溫效應，且隨溫度的降低其降溫效應呈指數增加，-exp
表示氣溫越低，當實際濕度高于最舒適濕度時它對體感溫度所起的降溫作用就越大；-(Ts-Ta) V表示風速的降溫作用不僅與風速大小相關，也隨溫度的降低。
全文摘要
本發明公開了一種基于黃金分割法構建人體舒適度計算的方法，其中，首次揭示了以往國內外同類研究的癥結所在，提出了人體最佳舒適度的概念；并首次將黃金分割法引入醫療氣象科學領域，采用人體正常體溫與黃金分割法的乘積獲得熱帶盛夏季節人體全暴露時的最佳舒適體感溫度值；然后進行了緯度效應、季節和海拔高度影響的合理訂正；最后構建出新型的適用于全國范圍內的人體最佳舒適溫度計算公式。本方法為合理評價氣候及其變化的健康效應提供了重要技術手段；為日常生活、健康出行、防病養生提供較為準確的參考依據，并為進一步研究氣象環境變化與人體健康的關系，開展健康氣象預報服務，推動預防醫學的快速發展提供了科技支撐。
文檔編號G06F19/00GK103106336SQ20121059636
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者王式功, 馬盼, 尚可政, 張志薇, 李旭, 程一帆, 王志強, 張瑩, 王嘉媛, 黨冰 申請人:蘭州大學