近期，课题组博士后李天颖、硕士生张树铭（导师：周翔教授）在Building and Environment (Q1, IF: 7.6)上发表了关于座椅加热功率对电动车乘员热舒适的影响机制及热稳态时间研究。该研究招募16名健康大学生志愿者，在15℃低温环境中，分别进行了无加热（0W）、低功率（17W）和高功率（28W）三种座椅加热条件的实验研究。通过布设温度传感器、热流计及问卷调查，采集了皮肤温度、热通量和主观热感受等多维数据，探讨了不同座椅加热功率水平对乘员热感受和舒适性的影响规律，并提出了评估测试室“热稳定时间”的方法。该项研究不仅揭示了不同性别和身体部位对加热功率的敏感性差异，还为未来类似实验提供统一标准，避免不必要的暴露风险与时间成本。

研究背景

  汽车座椅加热被视为一种兼顾提升热舒适性与降低电动车能耗的有效手段。然而，加热功率的设置需格外谨慎，以避免接触区域发生过热。目前，关于座椅加热功率调控的研究仍相对有限，已有研究多集中于单一加热等级对热舒适性的正向影响，缺乏对不同加热水平的系统性探讨。此外，现有研究在测试时长的设计上也缺乏统一标准，测试持续时间差异较大，从分钟级别到小时级别不等，大多数研究默认在测试结束时被试者已达到热稳态。然而，测试时间若不足，可能导致对热反应的评估不准确；而过长的测试时间则可能增加受试者在冷热环境中持续暴露的健康风险，同时带来不必要的时间与经济成本。目前，关于测试过程中达到热稳态所需时间的探讨仍非常有限，该问题在现有研究中尚未得到充分关注。

研究结论

  为回答研究初期提出的问题，本研究招募16名健康大学生志愿者，在15℃低温环境中，分别进行了无加热（0W）、低功率（17W）和高功率（28W）三种座椅加热条件的实验研究。通过布设温度传感器、热流计及问卷调查，采集了皮肤温度、热通量和主观热感受等多维数据，探讨了不同座椅加热功率水平对热感觉和热舒适的影响，并讨论了测试阶段的热稳态时间。结合具体实验条件和受试者特征，得出以下结论：

  接触界面温度和热通量随时间呈对数变化，且随着加热功率的提高而上升。座椅加热仅对接触区域的皮肤温度产生显著影响，对非接触区域无显著影响。座椅表面温度是影响臀部热感觉最主要的因素，其皮尔逊相关系数为0.72；臀部皮肤温度对臀部热舒适性的影响最大，皮尔逊相关系数为-0.64。

  在高功率加热条件下，背部和臀部区域的热舒适感存在显著性别差异。高功率加热易导致男性臀部区域出现过热现象。结合本研究所涉及的受试者和座椅类型，在座垫表面温度达到35°C时，热通量应控制在60 W/m²以下，以避免过热。在15°C环境中建议采用低功率加热。

  在非加热条件下的臀部皮肤温度可作为判断测试阶段是否达到稳态的可靠指标。对应的热稳态时间为85分钟（标准误差为7分钟）。在未使用座椅加热的情况下，建议女性避免在该环境中暴露超过60分钟。

部分图示

(a)                                                            (b)

(c)

图1.实验流程. (a) 实验过程示例, (b) 热感觉和热舒适标尺, (c) 问卷时间安排.

图2.同加热功率水平下的主观热感受.

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2025.113211