热指标

热指标（英文：Thermal Indices、Heat Stress Indices）泛指所有用于描述生理热感受的指数，会受气温、风速、日射量与相对湿度等诸多环境条件影响。常见的有气象学中的体感温度、暑热压力指数、酷热指数、风寒指数等。除适用于室外环境以外，室内环境也适用的热指标。且为了更细致的评估热舒适性，更考虑衣着量与代谢速率等非气象因子。由于暖通空调设计的主要目的之一就是维持在建筑物（或是其他空间）之内的热舒适性，因此热指标是建筑性能模拟中的重要输出值，其计算公式时常内建于建筑能耗模拟软件之中。

## 通用热气候指数

通用热气候指数（英文：Universal Thermal Climate Index，UTCI），是自2002年以来由“国际生物气象学会”（ISB）的协助下开发，从2005年开始，德国气象局（DWD）也参与发展的热指标。常用于评估室外空间的热压力，用于促进私人和公共健康，制定适当的城市规划以及研究气候条件对高温胁迫的影响。通用热气候指数较能精细的反映温度、平均辐射温度、湿度和风速等气象因子的变化。

### 计算方式

通用热气候指数中的等效温度（英文：Equivalent Temperature，ET）定义为引起与实际状况同等生理反应（流汗、发抖等）的基准条件下的空气温度。气象因子的基准条件为，平均辐射温度等于环境温度，在离地面10 米处的风速为0.5 $m/s$。对于参考≤29°C的环境温度，参考湿度设置为50％，20 百帕。非气象因子的基准条件设置为135 $W/m^2$的代谢率和1.1 $m/s$的步行速度。

### 级距

热感受｜生理压力

低于-40 °C｜极度冷压力

-40 ~ -27°C｜超重度冷压力

-27 ~ -13°C｜重度冷压力

-13 ~ 0°C｜中度冷压力

0 ~ 9°C｜轻微冷压力

9 ~ 26°C｜无热压力

26 ~ 32°C｜温暖｜中度热压力

32 ~ 38°C｜热｜重度热压力

38~ 46°C｜超重度热压力

46°C以上｜很热｜极度热压力

## 生理等效温度

生理等效温度（英文：Physiological Equivalent Temperature，PET）是测量室外空间热应力的最常用指标之一。它是由慕尼黑能量平衡模型（英文：Munich Energy Balance Model，MEMI）计算而得。慕尼黑能量平衡模型假设人体达热平衡的条件为：

$M+W+R+C+E_D +E_{Re} +E_{Sw} +S=0$（式1）

其中$M$为代谢率（内部能量产生）。

$W$表体力输出。

$R$人体净热辐射。

$C$对流热流。

$E_D$潜热流蒸发通过皮肤扩散的水（不可察觉的汗水）。

$E_{Re}$ 加热和加湿吸入的空气所销后的热。

$E_{Sw}$是由于汗液蒸发而产生的热流。

$S$是用于加热或冷却体重的存储热流。

该方程式中的各个项如果导致身体能量增加，则左式为正；如果出现能量损失，则左式为负（$M$始终为正；$W$，$E_D$和$E_{Sw}$始终为负）。所有热流的单位为瓦。

（式1）中的各参数分别受以下气象因此影响：

- 气温：$C$、$E_{Re}$
- 空气湿度：$E_D$、$E_{Re}$、$E_{Sw}$
- 风速：$C$、$E_{Sw}$
- 平均辐射温度：$R$

（式1）中的各参数也分别受以下非气象因此影响：

- 着衣量
- 活动量

### 计算方式

生理等效温度的计算包括以下步骤：

- 对于给定的气象参数组合，使用MEMI计算人体的热平衡状况。
- 将步骤一所得之平均皮肤温度和核心温度插入模型MEMI，计算该环境条件相当于等效温度几度。

对等效温度（英文：Equivalent Temperature，ET）做以下假设：

- 平均辐射温度等于空气温度。
- 空气速度（风速）固定为 0.1 m / s。
- 水蒸气压力设置为12 百帕 （大约等于空气温度 20°C时，相对湿度50％）

### 级距

热感受｜生理压力

低于4 °C｜很冷｜极度冷压力

4 ~ 8°C｜冷｜重度冷压力

8 ~ 13°C｜凉爽｜中度冷压力

13 ~ 18°C｜稍凉爽｜轻微冷压力

18 ~ 23°C｜舒适｜热中性

23 ~ 29°C｜稍温暖｜轻微热压力

29 ~ 35°C｜温暖｜中度热压力

35 ~ 41°C｜热｜重度热压力

41°C以上｜很热｜极度热压力

## 有效温度

有效温度（英文：Effective Temperature，ET*）是由Missenard（1933）开发的计算式。有效温度在东德（与现今德国）、波兰、苏联等地得到了广泛使用。Li和Chan（2000）修改了Missenard公式，并将其命名为“正常有效温度”（英文：Normal Effective Temperature，NET）。

### 计算方式

ET（NET）的原始Missenard公式采用以下形式：

$$ET=37-\frac{37-T}{0.68-0.0014\cdot RH+\frac{1}{1.76+1.4\cdot v^{0.75}}}-0.29\cdot T\cdot (1-0.01\cdot RH)$$

此处$v$是离地表1.2米处之风速，单位为(m/s)。

### 级距

有几种适用于ET的评估量表。在中欧，使用以下阈值：

<1°C =非常冷。

1–9 =寒冷。

9-17 =凉爽。

17-21 =清爽。

21–23 =舒适。

23–27 =温暖。

> 27°C =高温。

## 标准有效温度

标准有效温度（英文：Standard Effective Temperature，SET）由AP Gagge开发并于1986年被ASHRAE接受，也被称为Pierce两节点模型。它的计算与PMV相似，因为它是基于热量平衡方程式的综合舒适指数，其中包括衣着量与代谢速率等非气象因子。它的根本区别是在测量皮肤温度和皮肤湿润度时需要采用两个节点的方法来代表人体生理。

ASHRAE 55 -2010将SET定义为相对湿度50％时< 0.1m/s的假想环境温度平均空气速度，平均辐射温度等于平均空气温度，其中假想人员的皮肤总热量损失达到1.0的活动水准，衣着水准为0.6col，与处于实际环境中，具有实际服装和活动水准的人。研究人员根据实验数据测试了该模型，发现该模型倾向于高估皮肤温度，而低估皮肤的湿度。Fountain and Huizenga（1997）开发了一种热感觉预测工具来计算标准有效温度。

### 冷却效果

ASHRAE 55-2017另外定义冷却效果（英文：Cooling Effect，CE），是指将风速高于0.2m/s 的标准有效温度，重新在风速0.1 m / s的条件下计算出空气温度和平均辐射温度同减去CE的另一个标准有效温度：

$$SET(t_{a}, t_{r}, v, met, clo, RH) = SET'(t_{a} - CE, t_{r} - CE, v = 0.1, met, clo, RH)$$

由风速所造成，空气温度和平均辐射温度的降低幅度CE，便是风速产生的冷却效果。

## 酷热指数

酷热指数（英文：Heat Index）是一种综合空气温度和相对湿度的热指标，详见酷热指数。

## 风寒指数

是由气温与风速所计算的热指标，详见风寒指数。

## 暑热压力指数

暑热压力指数（又称湿黑球温度，英文：Wet-bulb globe temperature，WBGT）是反映温度的综合指标，用于量度气温、湿度、辐射热对人体的影响，常用于职业安全、体育和军事方面，详见暑热压力指数。