《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Accounting for female thermal requirements in ISO 7730: Biophysical modelling for equitable HVAC control
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欧洲办公室的暖通空调设定值遵循ISO 7730标准，其代谢输入校准于男性参考形态型，并统一应用于全体员工。该方法未考虑身体成分和基础代谢方面的性别差异，这可能导致了女性的热不满。为了量化这一偏差，研究人员针对CBE Thermal Comfort Databa
欧洲办公室的暖通空调设定值遵循ISO 7730标准，其代谢输入校准于男性参考形态型，并统一应用于全体员工。该方法未考虑身体成分和基础代谢方面的性别差异，这可能导致了女性的热不满。为了量化这一偏差，研究人员针对CBE Thermal Comfort Database II进行了随机生物物理处理流程的评估（建筑内分析，包含办公室观测和建筑）。产热模型整合了Mifflin-St Jeor方程、有界身体成分模型和DuBois体表面积。研究模拟了两种服装场景：S1（相同服装）和S2（不对称季节性服装）。在S1场景下，基础代谢二态性产生了一个基线（参数区间围绕求积中心值：；），这是基于SWAN绝经队列校准的随年龄变化的中性皮肤温度偏移。在S2场景下，服装不对称性将差距从（冬季）放大到（夏季）。ISO 7730输入值超过了模拟的女性表面代谢通量。在建筑物内，正如预测的那样，女性表现出比男性更高的中性温度（，区间不包括零）。在标准设定值下，女性居住者落在了其夏季舒适带之外，而男性的这一比例为。建筑管理控制律在处被离散化。在平价条件下（），S2产生了；S1在服装趋同下产生了的生物物理目标。两者均可作为符合欧洲能源充足目标的纯软件更新进行部署。
在欧洲办公建筑中，HVAC（暖通空调，Heating, Ventilation, and Air Conditioning）系统是主要的能源消耗者。尽管能耗巨大，但许多员工仍报告日常热不适，尤其是持续寒冷感，这表明现有HVAC控制算法未能反映所有居住者的实际需求。国际热舒适参考标准基于Fanger开发的预测平均投票模型，并被编入ISO 7730和ASHRAE 55标准。该模型针对久坐办公工作设定了统一的代谢输入值，并将其呈现为普适标准。然而，该输入值源自基于“标准男子”形态型的代谢率表，而未考虑身体成分和基础代谢方面的性别差异。现有文献表明，这种生理二态性，特别是代谢差异，解释了实地观察到的热舒适差异，女性比男性更易表达整体热不满。然而，当前领域缺乏供建筑管理者使用的操作工具，现有模型无法将基础代谢差异与服装差异分离，未完全整合隐性出汗散热，且缺乏兼容实时计算的算法公式来将生理发现转化为HVAC控制器可用的温度设定值。为了解决上述问题，研究人员开展了生物物理模拟研究，开发了基于欧洲工作人口代表性分布的模型，分离了代谢与服装成分，并将其转化为基于空间实际性别组成的温度设定值控制律。研究得出结论，身体成分和基础代谢二态性导致男女最优操作温度存在差异，ISO 7730标准的单一代谢输入对女性存在系统性偏差，低估了女性的表面代谢通量。这项研究发表在《BUILDING AND ENVIRONMENT》上，对于推动HVAC系统的公平控制、通过纯软件更新提升欧洲办公环境的热舒适和能源充足性具有重要意义。
研究采用基于Python的合成人群模拟，生成了男女两个独立队列，其人体测量学分布和年龄分布数据来源于NCD Risk Factor Collaboration和Eurostat。研究使用Mifflin-St Jeor方程计算个体基础代谢率（BMR，Basal Metabolic Rate，指人体在静息状态下维持生命所需的最低能量），并采用DuBois公式计算体表面积（BSA，Body Surface Area，指人体皮肤的总表面积）。研究通过基于SWAN队列的Logistic函数模拟女性绝经期中性皮肤温度的连续变化。在验证阶段，研究利用CBE Thermal Comfort Database II（样本队列来源于此公开数据库），通过去除建筑均值的回归分析方法验证了两性中性温度偏移。
Population characteristics and specific activity of lean tissue
研究发现，即使在采用不分性别的Katch-McArdle模型时，女性的去脂体重特定代谢通量依然高于男性。这表明女性整体热生产存在生理性缺陷，且不能归因于代数假象，而是源于去脂体重内部的器官与肌肉组织分布差异。
Scenario s1—biophysical contribution
在相同服装条件（S1）下，仅由基础代谢和神经内分泌二态性导致的最优操作温度差异产生了一个基线。该差异由两部分组成：基础代谢率（BMR）贡献被SWAN神经内分泌效应部分抵消，其准加性结果构成了热二态性的生物物理部分。
Scenario s2—european conditions
引入不对称季节性服装（S2）后，性别间温度差距在夏季达到顶峰，服装不对称性显著放大了总差距。分析表明，服装调整无法在任何季节补偿女性的代谢缺陷。
Robustness and parametric uncertainty propagation
通过全局敏感性分析，研究证实热二态性对参数扰动具有强鲁棒性。在整合了参数不确定性传播后，预测区间的下限保持正值，证实了热二态性在最保守假设下的稳健性。
Within-building validation and limits of individual predictability
在CBE II数据库的办公室子集中，建筑内分析恢复了两性中性温度的显著差距，女性中性温度高于男性，且置信区间不包括零，与预测方向一致。模型预测的是群体水平的热需求偏移，而非个体舒适温度。
Operational BMS table
研究将连续的最优温度离散化为建筑管理系统（BMS，Building Management System，指用于自动化监控和管理建筑设备的系统）控制器可执行的控制律。实际办公环境的服装差异远小于理论假设，表明行为适应已饱和，无法弥补生理差异。
Global HVAC sizing percentiles
研究提供了不同季节的热暴露百分位矩阵，用于指导HVAC系统的加热和制冷硬件尺寸设计参考。
讨论部分指出，女性较高的去脂体重特定代谢通量源于高能耗器官的比例差异，而非细胞水平的差异。BMR与SWAN神经内分泌调制构成了双引擎架构。现实中服装适应已饱和，单纯依靠服装无法弥补生理差异，这凸显了ISO 7730单一代谢输入的结构性限制。研究预测的偏移与现有文献报告的性别差异方向一致，且在ISO 7730设定值下，更多女性落在夏季舒适带外，这不仅是感官偏差，还会因外周血管收缩的变阻负荷对认知性能产生负面影响。
研究结论部分翻译如下：对两个合成队列的生物物理建模表明，身体成分和基础代谢二态性导致男女居住者之间的最优操作温度产生预测差异。在趋同服装条件下，生理基线差异源于基础代谢贡献被SWAN研究校准的神经内分泌效应部分抵消。这一差异凸显了将单一代谢参考应用于生理异质人群的局限性。实地数据支持预测的方向：建筑内分析恢复了办公环境中的两性差距，且置信区间不包括零。控制律可根据女性入住率进行参数化调整，无需硬件修改即可作为软件更新在现有控制器中实施，符合欧洲建筑自动化指令的授权要求。
