Mathematical Modeling of Comfortable Conditions of Convective Heat Exchange of Humans and Environment

Abstract

Estimating environmental characteristics and determining comfortable conditions is a rather complex task that re-quires powerful mathematical and computer equipment. The purpose of the article is to build a mathematical model and determine the comfortable conditions of convective heat transfer of man and the environment by temperature in the city of Mykolaiv.The article “Mathematical modeling of comfortable conditions of convective heat exchange of humans and the environment” presents experimental studies of the evaluation of the comfortable conditions of convective heat ex-change of the human body and the surrounding environment based on mathematical calculations allow to clearly outline the comfort zones in the cold period of the year. The basis of the research is the mathematical modeling of the comfortable conditions of the human body, which is based on the use of the developed algorithm, the basis of which is the synthesis of two software products. The ability to import data made a significant impact on the synthesized work of the programs, which made it possible to transfer the calculations without loss of content without loss of time. Optimal solutions identified during the creation of the algorithm allowed to create a method of mathematical modeling of the comfortable conditions of the human body.The heat exchange between the human body and the temperature of the atmospheric air is estimated. The graphical dependence of the change of convective heat exchange on the atmospheric air temperature is constructed. An approxi-mation ofthe curve on the basis of which the derivative of the function is determined. The levels of comfort of convective heat exchange of man with the environment are presented. The optimal temperature conditions for the human body in the cold period of the yearare substantiated.The normal temperature threshold is 1.5-0.5 °C, where the human body is in a comfortable state and there is moderate heat transfer. For the middle level, the temperature is determined in the range of 2.0-1.49 and 0.49-0 °C, where the increase in heat transfer begins due to the increase in atmospheric air temperature, which leads to sweating. Lowering the temperature, in turn, leads to heat release from the body to warm up. Оцінювання характеристик навколишнього середовища та визначення комфортних умов є досить складним завданням, яке потребує потужного математичного та комп’ютерного обладнання. Метою статті є побудова математичної моделі та визначення комфортних умов конвективного теплообміну людини та навколишнього середовища за температурою в місті Миколаєві. У статті «Математичне моделювання комфортних умов конвективного теплообміну людини та навколішнього середовища» представлено експериментальні дослідження оцінки комфортних умов конвективного теплообміну організму людини та навколишнього середовища на основі математичних розрахунків,які дозволяють чітко окреслити зони комфорту в холодний період року.Основою дослідження є математичне моделювання комфортних станів організму людини, яке базується на використанні розробленого алгоритму, основою якого є синтез двох програмних продуктів. Можливість імпорту даних значно вплинула на синтезовану роботу програм, що дозволило передавати розрахунки без втрати вмісту без втрати часу. Оптимальні рішення, виявлені при створенні алгоритму, дозволили створити метод математичного моделювання комфортних станів організму людини.Оцінено теплообмін між тілом людини ітемпературою атмосферного повітря. Побудовано графічну зале-жність зміни конвективного теплообміну від температури атмосферного повітря. Апроксимація кривої, на основі якої визначається похідна функції. Наведено рівні комфортності конвективного теплообміну людини з навколишнім середовищем. Обґрунтовано оптимальні температурні умови для організму людини в холодний період року.Нормальним температурним порогом є 1,5-0,5 °C, при якому організм людини перебуває в комфортному стані і є помірна тепловіддача. Для середнього рівня температура визначається в межах 2,0-1,49 і 0,49-0 °С, де починається збільшення тепловіддачі за рахунок підвищення температури атмосферного повітря, що призво-дить до потовиділення. Зниження температури, у свою чергу, призводить до виділення тепла з організму для зігрівання.