随着全球气候变化的加剧和城市化的加速，人类暴露在极端热环境中的频率也在增加。太阳辐射是室外和半封闭环境中主要的外部热源，直接影响人体的热量平衡、热感觉和舒适度[1]、[2]、[3]、[4]。因此，在太阳辐射下的热舒适度已成为一个跨学科的研究焦点，涉及交通、城市设计和建筑能源研究，并越来越受到其与生理学、健康和行为之间联系的关注。
实际上，人类的热环境本质上是动态的，而非稳定的。短期太阳辐射具有高频率的波动，具有间歇性和瞬变性，因此静态平均值无法充分反映其影响[5]。典型的例子包括在阴凉区和阳光区之间移动的行人[4]，以及在太阳辐射快速变化的区域行驶的车辆、高速列车或飞机上的乘客，这些情况下辐射热量的增加可能在几秒钟内发生显著变化[5]、[7]、[8]。
网约车和其他按需出行服务的兴起引入了新的瞬态太阳辐射模式。与传统出租车相比，这些出行方式通常涉及更频繁的停车、方向变化和路线变化，导致车内太阳辐射的角度和强度不断变化。由此产生的高频、非稳定的辐射环境改变了局部皮肤温度的空间分布，可能立即引起不适感。先前的研究还发现，这种条件会导致注意力的下降和疲劳感的增加[9, 10]。
传统的热舒适度研究主要依赖于静态模型，如Fanger预测的平均评价（PMV）[11]，这些模型假设条件是均匀且时间不变的。尽管这一模型仍然具有基础性，但其静态假设限制了其在快速变化、非均匀环境中的适用性，在这些环境中，短期的辐射不对称性和瞬态峰值主导了感知体验。两节点生理模型[12]既适用于静态也适用于非静态条件，可以预测核心温度和平均皮肤温度的时间响应。然而，由于它将整个皮肤视为一个节点，因此在表示局部非均匀的辐射暴露（例如太阳辐射）时存在一定的局限性，难以准确模拟局部皮肤温度的变化。
在车辆环境中，四种广泛使用的舒适度模型分别是PMV-PPD（均匀、静态）[13]、ET（非均匀、静态）[14]、DTS（均匀、瞬态）[15]和UCB模型（非均匀、瞬态）[16]，它们仅考虑了车内的部分环境，而未能涵盖主动冷却或加热后的准静态阶段。这些阶段将强烈的空间非均匀性与高频波动结合起来[5]，当短暂的辐射峰值主导局部皮肤温度响应时，会导致预测偏差。
目前国际上关于车辆热舒适度的标准包括ASHRAE Standard 55-2023[17]和EN ISO 14505系列[18]、[19]、[20]。ASHRAE 55主要依赖于PMV-PPD指数，但在高度瞬态、空间非均匀的车内条件下该指数存在局限性。相比之下，EN ISO 14505使用等效温度，并更重视局部不适感。然而，在主动冷却或加热后的准静态、高频瞬态条件下，这些指数的有效性仍不确定。
大多数关于室外太阳效应的研究使用平均辐射温度（MRT）作为主要指标[21]。除了MRT，Xu等人[4]还分析了阳光与阴影之间的转换以及前臂皮肤温度及其变化率，而Ji等人[22]指出，除了DTS模型外，大多数现有指数无法很好地描述瞬态太阳辐射条件。
大多数关于车内太阳辐射的研究依赖于数值模拟。早期研究通常假设太阳辐射强度恒定；例如，Patidar[23]使用商业CFD分析了在固定负荷下的车内热量吸收和空调冷却过程。后来的研究纳入了来自气象数据库的时变“晴天”辐照数据。Tong等人[7]表明太阳辐射强烈影响车内温度场，而Moon等人[3]强调了光谱特性对舒适度评估的重要性。Kandasamy等人[8]证明方向变化会改变吸收的太阳热量和感知感受。Kakade等人[24]提出了一种简化的直接太阳辐射增益估算方法，Feng等人[25]发现太阳高度和强度对舒适度的影响比方位角更大。
除了模拟之外，还有实验研究探讨了车内太阳辐射。汽车测试通常在风洞气候实验室内使用安装在车顶的太阳灯。现代设施允许对太阳辐射强度和入射角进行广泛调节；然而，再现实际驾驶过程中复杂的多方向、快速变化的车内辐射环境仍然具有挑战性[26]、[27]。
针对停放或行驶中的车辆的实地和半实地研究通常关注最恶劣的太阳辐射条件，但很少考虑动态变化的辐射情况。因此，虽然稳态或长期太阳辐射的影响已有较为详细的记录，但在受控条件下，短期（微尺度）、间歇性太阳辐射的生理和感知影响（这种辐射在像网约车这样的真实城市出行场景中非常常见）仍缺乏量化。这一差距至关重要，因为人体对快速瞬变的温度调节和感知反应可能与其对稳态条件的反应有根本不同。
乘客车辆中的气候控制主要调节预定义的车内温度设定点。控制策略已经从简单的开关逻辑发展到传统的PID算法，最近还包括模糊PID算法。然而，设定点的确定通常不考虑辐射负荷或乘员情况，导致频繁的过冷或过热以及不必要的能源消耗[28]、[29]、[30]。
因此，本研究以乘客车辆为研究对象，量化了间歇性、非均匀太阳辐射在受控气候实验室条件下的动态人体热反应。研究结果旨在支持预测性HVAC（供暖、通风和空调）算法，以便提前应对快速辐射波动，而不是依赖受车辆热容量限制的逐分钟手动调整。此外，这些结果还有助于改进热舒适度的评估，并为车辆中的节能热管理提供基于辐射意识的HVAC控制策略的开发。
