Human body heat exchange mechanism and thermal comfort via visual impact

Abstract

Thermal comfort is a combination of several components and can be described in many ways while for all definitions the precedence is human. In this thesis, thermal comfort is examined through the environmental differences and psychological changes via several experiments performed with human subjects while accounting for metabolic rates and clothing level. For the experimental study, three different test scenarios were considered, to examine if a human subject is feeling hot, cold or comfortable. To track the comfort level of subjects, skin temperatures were measured from four different body segments and TSV (Thermal Sensation Vote) questionnaires were given at certain intervals. To compose the required combinations of environmental parameters of the test room such as, relative humidity, air velocity, air temperature the Fanger Method was used and comfort level of the test rooms were described according to PMV (Predicted Mean Vote) indices. Participant’s psychological changes were controlled with emotional stimulating pictures from IAPS (International Affective Picture System) data base. IAPS consists of several colorful images with different levels of stimuli (pleasant, unpleasant and neutral pictures). Each subject attended one of the case conditions randomly and during 15 minute long experiments, watched 3 different blocks of stimuli pictures. Consequently, the direct effects of human emotions on thermal comfort and thermal sensations were assessed throughout the experiments and with this study it is aimed to find a way to decrease energy usage on HVAC systems by controlling human psychology within certain limits.

Termal konfor birçok bileşenden oluşur ve farklı yollarla tanımlanabilir fakat her bir tanımın ortak noktası insanı merkeze alarak tanımlamasıdır. Bu tezde, insanlı deneysel çalışmalar yapılarak, termal konforun çevresel ve psikolojik değişimler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Deneysel çalışmalar için, termal olarak konforlu, konforsuz sıcak ve konforsuz soğuk olmak üzere üç farklı senaryo oluşturulmuştur. Katılımcıların konfor sevilerini deney boyunca takip edebilmek için deri sıcaklıkları dört farklı noktalardan ölçülmüş ve belirli zaman aralıklarında TSV (termal his oyu) formlarını doldurmaları istenmiştir. Deney odasının çevresel parametrelerini senaryolara uygun ayarlayabilmek için Fanger yöntemi kullanılmış ve odanın konfor seviyesi PMV (ortalama tahmini oy) indeksine göre belirtilmiştir. Katılımcıların psikolojik değişiklikleri için IAPS veri tabanı aracılığıyla duygu uyarıcı resimler kullanılmıştır. IAPS (uluslararası duygu uyarıcı görüntü sistemi) belirli seviyelerde (keyifli, keyifsiz ve nötr) renkli ve uyarıcı resim setlerini içermektedir. Her bir katılımcı rastgele belirlenen bir oda koşulunda 15 dk boyunca 3 blok halinde duygu uyarıcı resimleri izledi. Sonuç olarak, bu çalışma ile insan duygularının termal konfor ve ısıl duyarlılık üzerine olan etkisi incelenmiş ve bina ısıtma ve soğutmaya bağlı enerji tüketimini belirli limitler içinde insanın psikolojik durumunu değiştirerek azaltmayı amaçlamıştır.