不同BMI群体间的热感觉差异

《BUILDING AND ENVIRONMENT》:Thermal sensation differences among BMI groups

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月15日 来源:BUILDING AND ENVIRONMENT 8.4

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  摘要目前的室内热环境标准主要是为普通人群制定的,未能充分考虑到体重指数(BMI)不同所带来的热感觉、温度反应及中性温度的差异。尽管已有研究探讨过BMI对热舒适度的影响,但大多仅比较高BMI与低BMI群体,很少同时考虑体重过轻、正常体重、超重和肥胖群体,也未能系统分析气温、相对湿度

  

摘要

目前的室内热环境标准主要是为普通人群制定的,未能充分考虑到体重指数(BMI)不同所带来的热感觉、温度反应及中性温度的差异。尽管已有研究探讨过BMI对热舒适度的影响,但大多仅比较高BMI与低BMI群体,很少同时考虑体重过轻、正常体重、超重和肥胖群体,也未能系统分析气温、相对湿度与BMI的综合影响。本研究在冬季气候室中开展重复测量实验,探究不同BMI群体间的热感觉与中性温度差异。实验设置了四种气温水平与三种相对湿度水平组合而成的12种条件,32名参与者被分为四类BMI群体。热感觉评分通过累积链接混合模型进行分析,中性温度则通过线性混合效应模型估算。研究结果表明,在相同条件下,不同BMI群体间的热感觉存在显著差异,且从体重过轻到肥胖群体的温度反应强度依次降低。中性温度也呈现类似趋势,在30%相对湿度下,体重过轻群体与肥胖群体之间的差异达3.4℃。较高的相对湿度会使所有BMI群体的热感觉向更低的温度偏移,同时提升中性温度,从30%相对湿度升至70%相对湿度时,体重过轻、正常体重、超重和肥胖群体的中性温度分别上升1.4℃、1.1℃、1.7℃和2.4℃。这些发现为冬季室内环境中的温湿度控制需考虑BMI相关差异提供了初步依据。

引言

随着经济发展、生活水平提高以及生活方式的改变,人体形态日益多样化[1]。现有研究表明,全球成年人群中超出正常BMI范围的比例相当高,约39%的成年人超重,13%的人肥胖,9%的人体重过轻[2,3]。然而,现有的热舒适度研究及相关标准主要以普通人群为依据,可能忽视了体重过轻、超重和肥胖人群的热环境需求[[4], [5], [6], [7]]。随着室内环境控制逐渐从满足基本舒适要求转向考虑个体差异的精细化调节[[8], [9], [10], [11]],人们越来越关注气候条件、使用者特征及建筑设计策略对热舒适度评估的影响,以及其对环境控制的意义[12]。在此背景下,了解不同BMI群体间的热感觉特征,可为针对不同人群的室内热环境设计及控制提供更有针对性的依据[13]。
BMI是个体体型与体重状况的重要指标,与人类的热感觉变化密切相关[14]。BMI的不同往往伴随着生理特征的差异,如体脂百分比、皮下脂肪厚度、身体热容量以及体表面积与体重的比例等,而这些因素都会影响人体的产热、散热和储热能力[[15], [16], [17]]。一般来说,BMI较高的人由于脂肪组织的导热性较低,具有更好的保温效果,能减少身体向周围环境的热量流失;而体重过轻的人皮下脂肪较少,储热和保温能力较弱,因此更容易受到环境温度变化的影响[18]。因此,BMI对热感觉的影响反映了在不同体成分条件下,人体热量平衡与主观感知的综合差异[19]。
以往研究从不同角度探讨了BMI或体脂百分比对热舒适度的影响。一些研究显示,不同体脂百分比的人群在热感觉评分和热舒适度评分上存在显著差异,表明体成分会影响人们对热环境的主观评价[19,20]。此外,有研究指出,超重和肥胖人群对较低温度或寒冷环境的耐受性更强,可能更偏好较低的室温[2,21]。还有研究在温暖环境中比较了不同BMI水平年轻人的热感觉、生理反应和心理状态,发现BMI较高的人群在出汗感、皮肤湿润度及血压等指标上与BMI较低的人群存在差异[22]。这些发现表明,在研究个体间热舒适度的差异时,BMI是一个不可忽视的重要因素。
不过,现有研究仍存在一些局限性。首先,一些研究主要聚焦于超重和肥胖等非正常体重群体,很少同时纳入体重过轻、正常体重、超重和肥胖群体进行系统比较[[22], [23], [24]]。其次,以往实验多在夏季或温暖环境下进行,关于冬季室内环境中不同BMI群体热感觉差异的对照实验数据仍然有限[[22], [23], [24]]。再者,现有研究主要探讨了在特定环境条件下不同BMI群体间的热感觉差异,却很少进一步区分这种差异是源于热感觉的基线差异,还是对温度变化反应强度的差异。同时,湿度也可能改变气温与热感觉之间的关系[25,26],但湿度是否会影响不同BMI群体?温度反应模式,以及BMI相关的热感觉差异在不同湿度条件下是否会有所变化,目前还缺乏系统的实验研究。
针对这些不足,本研究在人工气候室中开展了冬季重复测量实验。在受控条件下,设置了不同的气温和相对湿度水平,将参与者分为体重过轻、正常体重、超重和肥胖四组。该研究系统分析了不同温湿度条件下各BMI群体间的热感觉差异、温度反应特征及中性温度分布情况。具体而言,本研究旨在回答以下四个问题:(1)冬季室内环境中不同BMI群体间的热感觉差异程度如何;(2)BMI相关的热感觉差异体现在基线热感觉水平上,还是体现在对气温变化的敏感度上;(3)相对湿度是否会影响气温对热感觉的作用,以及BMI相关的热感觉差异在不同湿度条件下是否会有所变化;(4)不同湿度条件下各BMI群体的中性温度分布情况如何。本研究旨在进一步阐明BMI在冬季室内环境中影响热感觉的机制,从而为针对不同人群和不同场景的冬季室内热环境设计及温湿度控制提供实验依据。

章节节选

参与者

实验前,使用G*Power软件(版本3.1.9.7)估算所需样本量。设定效应量为0.25,显著性水平为α=0.05,统计功效为1-β=0.80时,计算得最低所需样本量为20人[27]。基于这一要求,本研究共纳入32名健康大学生,超过了功效分析确定的最低样本量。根据中国成人BMI分类标准,

不同BMI群体间的热感觉分布及环境影响因素

图3展示了不同BMI群体在12种温湿度条件下的平均TSV分布情况。总体来看,不同BMI群体间的热感觉分布存在明显差异。体重过轻群体的一般平均TSV较低,而肥胖群体则较高,正常体重和超重群体则介于两者之间。这些结果初步表明,在相同条件下,不同BMI群体间的主观热感觉存在差异

BMI差异的热生理学解释

本研究结果表明,BMI相关的热感觉差异不仅体现在相同温湿度条件下的热感觉水平差异上,还体现在对气温变化反应强度的差异上。体重过轻群体通常更容易感到寒冷,其预测TSV随温度的变化幅度也更大;而肥胖群体则通常更容易感到温暖,但其热感觉的反应强度相对较弱

结论

以冬季室内热环境为例,本研究在气候室中开展了重复测量实验,探讨了在不同气温和相对湿度条件下,不同BMI群体间的热感觉、温度反应特征及中性温度分布的差异。通过累积链接混合模型和线性混合效应模型分析,主要结论如下:
  • 1.
    在冬季室内环境中,不同BMI群体间的热感觉存在明显差异

CRediT作者贡献声明

周沐辰:撰写——初稿、方法论、实验研究、正式分析、数据整理、概念构建、可视化。连志伟:撰写——审阅与编辑、监督、软件使用、资源获取、方法论、资金筹集、概念构建。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究成果的已知财务利益或个人关系。

数据可用性

如需,可提供相关数据。

CRediT作者贡献声明

周沐辰:撰写——初稿、可视化、方法论、实验研究、正式分析、数据整理、概念构建。连志伟:撰写——审阅与编辑、监督、软件使用、资源获取、方法论、资金筹集、概念构建。
周沐辰|连志伟
中国上海交通大学设计学院建筑系,上海200240
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