平均輻射溫度

平均輻射溫度被定義為一個假想的外殼所受之輻射能的等效均勻的溫度，用以評估周遭環境由輻射熱傳遞帶給人體的能量。平均輻射溫度還對熱舒適性指數，如生理等效溫度（PET）或預測的平均投票（PMV）有很大影響。 我們對身處於建築物中的熱舒適性感受，與該空間中的空氣溫度和表面溫度十分相關。藉由控制操作操作溫度（多指空氣溫度）和平均輻射溫度可以創造更舒適的空間。 另外也可以透過通過對建築物內部的設計與使用輻射冷卻和輻射加熱裝置來達成。

平均輻射溫度是基於以下物理原理：兩個物體之間的輻射能淨交換等於它們的發射和吸收熱量的能力（由Stefan-Boltzmann定律計算）乘上發射率與視界因子。

計算方式

由於人體損失或吸收的輻射熱量是其裸露的部分與周圍的物體交換的所有輻射通量的總和，因此平均輻射溫度可以從測得的周圍表面的溫度及其相對於表面的位置來計算。

其中最最簡單也最不準確的形式，它是周遭每個表面的溫度以各個表面的面積加權平均所得的值，表示為式（1）：

（1）$MRT=T_{1}A_{1}+T_{2}A_{2}+...+T_{n}A_{n}$ 此處：

$MRT$ 是平均輻射溫度；

$T_{n}$       是表面溫度，以絕對溫標為單位，以下標n為各個表面編號；

$A_{n}$  是各個表面的面積。

然而物體所接收到的熱輻射除了與周圍表面的溫度、面積有關，同時與這些表面對於物體的視界因子有關。因此，有必要測量這些溫度以及人與周圍表面之間的視界因子。 大多數建築材料的發射率ε高，因此可以假定房間內的所有物體表面都是黑體。根據Stefan-Boltzmann定律，平均輻射溫度的四次方等於周圍表面溫度四次方的平均值，並分別乘以各個表面相對應的視界因子。表示為式（2）：

（2）$MRT^{4}=T_{1}^{4}F_{p-1}+T_{2}^{4}F_{p-2}+...+T_{n}^{4}F_{p-n}$ 此處：

$MRT$ 是平均輻射溫度；

$T_{n}$       是表面溫度，以絕對溫標為單位，以下標n為各個表面編號；

$F_{p-n}$  是人與表面n之間的角度因子。

如果外殼表面之間存在相對較小的溫差，則可以將方程簡化為以下線性形式：

（3）$MRT=T_{1}F_{p-1}+T_{2}F_{p-2}+...+T_{n}F_{p-n}$

該線性公式趨向於給出較低的MRT值，但是在室溫狀態下，差異很小。

通常，難以計算視界因子，此外，隨着表面數量的增加並且形狀複雜，該方法變得複雜且耗時。當前尚無有效收集此數據的方法。因此，確定平均輻射溫度的簡便方法是使用特定溫度計對其進行測量。

測量方式

可以使用黑球溫度計估算MRT。黑球溫度計由一個黑球組成，在其中心放置一個溫度傳感器，例如水銀溫度計或熱電偶。球形罩理論上可以具有任何直徑，但當球形罩的直徑越小，空氣溫度和空氣速度的影響越大，因此導致平均輻射溫度的測量精度降低，且用於計算平均輻射溫度的公式取決於球形罩的直徑，因此直徑為0.15米（5.9英寸）通常建議中指定與這些公式一起使用。

為了使地球儀的外表面吸收來自外殼壁的輻射，地球儀的表面應通過電化學塗層或更一般地通過一層磨砂黑來變暗塗料。 該溫度計實際上測量的是黑球溫度（globe temperature，GT），在對流和輻射的作用下，熱效應趨於熱平衡，而對流和輻射來自外殼中不同熱源。由於這個原理，知道GT可以確定平均輻射溫度MRT。 根據ISO 7726標準，最常用的方程式（強制對流）如下：

（4）$MRT=\left[\left(GT+273\right)^{4}+{\frac {1.1\cdot 10^{8}\cdot v_{a}^{0.6}}{\varepsilon \cdot D^{0.4}}}(GT-T_{a})\right]^{1/4}-273$

$MRT$是平均輻射溫度（°C）；

$GT$     是地球溫度（°C）；

$v_{a}$       是地球高度的風速（m / s）；

$\varepsilon$         是球體的發射率（無單位）；

$D$        是地球儀的直徑（米）；

$T_{a}$       是氣溫（°C）;

對於標準黑球（D = 0.15 m， $\varepsilon$ = 0.95），可改寫式（4）為：

（5）$MRT=\left[\left(GT+273\right)^{4}+2,5\cdot 10^{8}\cdot v_{a}^{0,6}(GT-T_{a})\right]^{1/4}-273$

測量值還是會受空氣流動的影響，因為測量的黑球溫度取決於對流和輻射熱傳。通過有效地增加溫度計的尺寸，可降低對流熱傳的影響，並按比例增加輻射的影響。由於局部對流氣流，黑球溫度通常位於空氣溫度和平均輻射溫度之間。空氣越過地球溫度計越快，GT越接近空氣溫度。

此外，由於平均輻射溫度是相對於人體定義的，因此傳感器的形狀也是一個因素。地球溫度計的球形形狀可以合理地近似就座的人。對於站立的人來說，在輻射不均勻的環境中，地球會高估地板或天花板上的輻射，因此橢球傳感器可以提供更好的近似值。

使用黑球溫度計時，還需要採取其他一些預防措施，具體取決於測量條件。此外，有兩種測量方法，例如雙球輻射計和恆溫空氣傳感器。

相關條目

• 熱舒適性
• 加熱，通風和空調
• 熱指標