The influence of different cooling techniques and gender on thermal perception

Abstract

The use of low exergy cooling concepts in the built environment can reduce the reliance upon high-quality energy sources. However, the application of such cooling systems can result in whole-body and local discomfort of the occupants. The differences in thermal perception between genders are studied to understand how convective and radiant cooling may impact upon comfort. Physiological and thermal sensation data indicate significant differences between the different experimental cases for each gender. For the prediction of thermal sensation and thermal comfort under non-uniform conditions, the operative temperature only is not sufficient. Combined local factors play an important role in the comfort assessment. For females, the local sensations and skin temperatures of the extremities have a significant influence on whole-body thermal sensation and are therefore important to consider under non-uniform environmental conditions. The results show that existing thermal comfort standards are not suitable for application under non-uniform thermal environments for the assessment of thermal comfort. Local effects, as local skin temperatures, play an important role in the whole-body thermal assessment. Therefore, the operative temperature alone is insufficient for the assessment of thermal comfort.

L'utilisation de concepts de refroidissement basse énergie dans le cadre bâti peut réduire la dépendance envers des sources d'énergie de haute qualité. Cependant, l'application de tels systèmes de refroidissement peut se traduire par un inconfort local ou du corps tout entier chez les occupants. Les différences quant à la perception thermique entre les sexes sont étudiées afin de comprendre comment un refroidissement par convection et par rayonnement peut avoir un impact sur le confort. Les données relatives aux sensations physiologiques et thermiques indiquent qu'il existe des différences significatives entre les différents cas expérimentaux pour chaque sexe. Pour pouvoir prévoir les sensations thermiques et le confort thermique dans des conditions non uniformes, la seule température opérative n'est pas suffisante. La combinaison des facteurs locaux joue un rôle important dans l'évaluation du confort. Concernant les femmes, les sensations locales et la température de la peau aux extrémités ont une influence significative sur la sensation thermique ressentie par l'ensemble du corps et doivent par conséquent être prises en compte dans des conditions environnementales non uniformes. Les résultats montrent que les normes de confort thermique existantes ne sont pas adaptées à une application dans des environnements thermiques non uniformes pour l'évaluation du confort thermique. Les effets locaux, tels que la température locale de la peau, jouent un rôle important dans l'évaluation thermique au niveau de l'ensemble du corps. La seule température opérative est par conséquent insuffisante pour l'évaluation du confort thermique.

Mots clés: refroidissement, sexe, environnements thermiques non uniformes, physiologie, confort thermique, sensation thermique

Keywords:

• cooling
• gender
• non-uniform thermal environments
• physiology
• thermal comfort
• thermal sensation

Acknowledgements

This research was funded by Agentschap NL (EOS-LT 02003); its financial contribution is gratefully acknowledged. An earlier version of this paper, entitled ‘Effects of different cooling principles on thermal sensation and physiological responses’, was presented at the Windsor 2012 conference. The authors express their gratitude to the participants in the experiments. Appreciation is also expressed for the staff of the laboratory at the Unit Building Physics and Services (BPS) of Eindhoven University of Technology for their valuable assistance.

Notes

1 metabolic unit = 1 met = 58 W/m².