人因工程學(xué)第3章 微氣候

1、第三章第三章 微氣候環(huán)境微氣候環(huán)境 葉 鋒華北電力大學(xué)工業(yè)工程華北電力大學(xué)工業(yè)工程華北電力大學(xué)工業(yè)工程 本本 章章 重重 點(diǎn)點(diǎn)n微氣候要素及其相互關(guān)系微氣候要素及其相互關(guān)系 n人體的熱交換與平衡人體的熱交換與平衡 n微氣候環(huán)境對人的影響微氣候環(huán)境對人的影響n改善微氣候環(huán)境的措施改善微氣候環(huán)境的措施 華北電力大學(xué)工業(yè)工程第一節(jié)第一節(jié) 微氣候要素及其相互關(guān)系微氣候要素及其相互關(guān)系n微氣候是指生產(chǎn)、生活過程中現(xiàn)場所處的局部微氣候是指生產(chǎn)、生活過程中現(xiàn)場所處的局部環(huán)境中的氣候狀況，包括下列環(huán)境中的氣候狀況，包括下列4個最重要的參個最重要的參數(shù)：數(shù)： 空氣氣溫空氣氣溫 空氣濕度空氣濕度 氣流速度（風(fēng)速）

2、氣流速度（風(fēng)速） 熱輻射條件狀況熱輻射條件狀況n微氣候環(huán)境直接影響人的情緒、疲勞程度、健微氣候環(huán)境直接影響人的情緒、疲勞程度、健康、舒適感覺和工作效率?？怠⑹孢m感覺和工作效率。華北電力大學(xué)工業(yè)工程一、空氣溫度（氣溫）一、空氣溫度（氣溫）n空氣的冷熱程度叫做氣溫。人們生產(chǎn)或生活所空氣的冷熱程度叫做氣溫。人們生產(chǎn)或生活所處局部環(huán)境的氣溫除受大氣溫度影響外，還受處局部環(huán)境的氣溫除受大氣溫度影響外，還受現(xiàn)場設(shè)備、產(chǎn)品、加工零件和原材料等冷熱源現(xiàn)場設(shè)備、產(chǎn)品、加工零件和原材料等冷熱源和人體散熱的影響。氣溫通常由干球溫度計和人體散熱的影響。氣溫通常由干球溫度計（寒暑表）測定，稱為干球溫度。氣溫的標(biāo)度（寒暑

3、表）測定，稱為干球溫度。氣溫的標(biāo)度分?jǐn)z氏溫標(biāo)（分?jǐn)z氏溫標(biāo)（）和華氏溫標(biāo)（）和華氏溫標(biāo)（ ）。我國法）。我國法定采用攝氏溫標(biāo)（定采用攝氏溫標(biāo)（），而美國則常采用華氏），而美國則常采用華氏溫標(biāo)（溫標(biāo)（ ），兩種溫標(biāo)的換算關(guān)系為），兩種溫標(biāo)的換算關(guān)系為 （3-1） （3-2）華北電力大學(xué)工業(yè)工程二、空氣濕度二、空氣濕度n濕度濕度:空氣的干濕程度，分為絕對濕度和相對濕度?？諝獾母蓾癯潭龋譃榻^對濕度和相對濕度。 (1)絕對濕度絕對濕度:每立方米（每立方米（m3）空氣內(nèi)所含的水汽克數(shù)。）空氣內(nèi)所含的水汽克數(shù)。 (2)相對濕度相對濕度:某氣溫、壓力條件下空氣的水汽壓強(qiáng)與相某氣溫、壓力條件下空氣的水汽壓強(qiáng)與

4、相 同溫度、壓力條件下飽和水汽壓強(qiáng)的百分比。同溫度、壓力條件下飽和水汽壓強(qiáng)的百分比。 生產(chǎn)與生活環(huán)境場所的濕度常用相對濕度表示。相對濕生產(chǎn)與生活環(huán)境場所的濕度常用相對濕度表示。相對濕度在度在70%以上稱為高氣濕，低于以上稱為高氣濕，低于30%稱為低氣濕。稱為低氣濕。n相對濕度可用通風(fēng)干濕表或干濕球溫度計測量。干濕球相對濕度可用通風(fēng)干濕表或干濕球溫度計測量。干濕球溫度計中，濕球溫度計指示的溫度叫濕球溫度，濕球溫溫度計中，濕球溫度計指示的溫度叫濕球溫度，濕球溫度略低于干球溫度。度略低于干球溫度。華北電力大學(xué)工業(yè)工程智能濕度測量技術(shù)的發(fā)展智能濕度測量技術(shù)的發(fā)展 便攜式溫便攜式溫濕度計濕度計1便攜式溫

5、便攜式溫濕度計濕度計2圖圖3-1便攜式溫濕度計便攜式溫濕度計 單片微機(jī)的廣泛應(yīng)用和半導(dǎo)體存單片微機(jī)的廣泛應(yīng)用和半導(dǎo)體存儲器件技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了智能濕度儲器件技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了智能濕度測量技術(shù)的發(fā)展。幾種基于半導(dǎo)體測量技術(shù)的發(fā)展。幾種基于半導(dǎo)體溫度、濕度傳感器，微型計算機(jī)完溫度、濕度傳感器，微型計算機(jī)完成計算，半導(dǎo)體記憶器件存儲數(shù)據(jù)成計算，半導(dǎo)體記憶器件存儲數(shù)據(jù)的便攜式實(shí)時測量系統(tǒng)已得到廣泛的便攜式實(shí)時測量系統(tǒng)已得到廣泛使用。如便攜式溫濕度計（見圖使用。如便攜式溫濕度計（見圖3-3-1 1）、智能濕度測量儀和單片微機(jī)）、智能濕度測量儀和單片微機(jī)測濕系統(tǒng)。它們都無須人工干預(yù)，測濕系統(tǒng)。它們都無須人工干

6、預(yù)，實(shí)時性強(qiáng)，可以處理較多的數(shù)據(jù)；實(shí)時性強(qiáng)，可以處理較多的數(shù)據(jù)；有的還可配多種探頭以適應(yīng)不同測有的還可配多種探頭以適應(yīng)不同測量要求，實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)記錄、圖形量要求，實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)記錄、圖形記錄等；同時，配備報警功能以視記錄等；同時，配備報警功能以視覺、聽覺、電子郵件形式發(fā)出報警覺、聽覺、電子郵件形式發(fā)出報警信號。信號。華北電力大學(xué)工業(yè)工程三、氣流速度（風(fēng)速）三、氣流速度（風(fēng)速）n氣流速度：空氣的流動速度（氣流速度：空氣的流動速度（m/s）。）。 人類作業(yè)或生活起居場所中的氣流速度人類作業(yè)或生活起居場所中的氣流速度除風(fēng)力影響外，主要是由于冷熱空氣對除風(fēng)力影響外，主要是由于冷熱空氣對流所致。冷熱溫差越

7、大，產(chǎn)生的氣流也流所致。冷熱溫差越大，產(chǎn)生的氣流也越大。氣流速度的大小對人體散熱速度越大。氣流速度的大小對人體散熱速度產(chǎn)生直接影響，因此它是評價微氣候條產(chǎn)生直接影響，因此它是評價微氣候條件的主要因素之一。件的主要因素之一。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程圖圖圖圖3-4便攜式風(fēng)速便攜式風(fēng)速儀儀測定氣流速度的儀器測定氣流速度的儀器n測定室內(nèi)氣流速度一般用熱球微風(fēng)儀，這是測定室內(nèi)氣流速度一般用熱球微風(fēng)儀，這是一種測量低風(fēng)速（測量范圍：一種測量低風(fēng)速（測量范圍：0.051m/s0.051m/s）的儀器?，F(xiàn)在各種便攜式電子（熱球）微風(fēng)的儀器?，F(xiàn)在各種便攜式電子（熱球）微風(fēng)儀（如圖儀（如圖3-23-2、圖、圖3-4

8、3-4所示）、手持式風(fēng)向風(fēng)所示）、手持式風(fēng)向風(fēng)速儀（如圖速儀（如圖3-33-3所示）和智能熱風(fēng)式風(fēng)速儀所示）和智能熱風(fēng)式風(fēng)速儀都已經(jīng)誕生，大大方便了測試工作。都已經(jīng)誕生，大大方便了測試工作。 圖圖3-2 電子（熱球）微風(fēng)儀電子（熱球）微風(fēng)儀 圖圖3-3 手持式風(fēng)向風(fēng)速儀手持式風(fēng)向風(fēng)速儀 華北電力大學(xué)工業(yè)工程四、輻射熱四、輻射熱n熱輻射：物體在絕對溫度大于熱輻射：物體在絕對溫度大于0 K時的輻時的輻 射能量。射能量。n熱輻射是一種紅外線，它不能加熱氣體，熱輻射是一種紅外線，它不能加熱氣體，但能被周圍物體所吸收而轉(zhuǎn)變成熱能，從但能被周圍物體所吸收而轉(zhuǎn)變成熱能，從而使物體升溫，成為二次輻射源。而使物

9、體升溫，成為二次輻射源。n人體也向外界輻射熱量。當(dāng)周圍物體表面人體也向外界輻射熱量。當(dāng)周圍物體表面溫度超過人體表面溫度時，周圍物體向人溫度超過人體表面溫度時，周圍物體向人體輻射熱能使人體受熱，稱為正輻射；反體輻射熱能使人體受熱，稱為正輻射；反之，稱為負(fù)輻射。之，稱為負(fù)輻射。華北電力大學(xué)工業(yè)工程四、輻射熱四、輻射熱n熱輻射強(qiáng)度：熱輻射體單位時間、單位面積上熱輻射強(qiáng)度：熱輻射體單位時間、單位面積上所輻射出的熱量（所輻射出的熱量（J/cm2min）。）。圖圖3-5黑球溫度計黑球溫度計n 測量熱輻射可用黑球溫度計。測量熱輻射可用黑球溫度計。 黑球溫度計是一種球形溫度計，黑球溫度計是一種球形溫度計， 如

10、圖如圖3-53-5所示。它是在直徑為所示。它是在直徑為15.7mm15.7mm的銅制球形表面涂上黑顏的銅制球形表面涂上黑顏色（為無光澤黑球），球內(nèi)插一色（為無光澤黑球），球內(nèi)插一支水銀溫度計制成。其平均輻射支水銀溫度計制成。其平均輻射系數(shù)為系數(shù)為0.950.95，銅球越薄越好。測，銅球越薄越好。測量范圍為量范圍為2020120120，精度為，精度為11。打開熱輻射源，黑球溫度。打開熱輻射源，黑球溫度上升，關(guān)閉熱輻射源，黑球溫度上升，關(guān)閉熱輻射源，黑球溫度下降，其差值為實(shí)際輻射溫度。下降，其差值為實(shí)際輻射溫度。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程五、微氣候各要素之間的相互關(guān)系五、微氣候各要素之間的相互關(guān)系n在

11、人類作業(yè)或起居環(huán)境中，氣溫、濕度、熱輻射在人類作業(yè)或起居環(huán)境中，氣溫、濕度、熱輻射和氣流速度對人體的影響是可以相互替代的。某和氣流速度對人體的影響是可以相互替代的。某一參數(shù)的變化對人體的影響，可以由另一參數(shù)的一參數(shù)的變化對人體的影響，可以由另一參數(shù)的相互變化所補(bǔ)償。相互變化所補(bǔ)償。n我們把微氣候參數(shù)以及對冷熱感覺有顯著影響的我們把微氣候參數(shù)以及對冷熱感覺有顯著影響的微氣候參數(shù)的各種組合的綜合指標(biāo)，稱之為微氣微氣候參數(shù)的各種組合的綜合指標(biāo)，稱之為微氣候指標(biāo)，其中重要的組合有：空氣溫度和周圍表候指標(biāo)，其中重要的組合有：空氣溫度和周圍表面溫度；空氣溫度、周圍表面溫度和氣流速度；面溫度；空氣溫度、周圍

12、表面溫度和氣流速度；空氣溫度、周圍表面溫度、氣流速度和相對濕度；空氣溫度、周圍表面溫度、氣流速度和相對濕度；空氣溫度、氣流速度和相對濕度；空氣溫度和相空氣溫度、氣流速度和相對濕度；空氣溫度和相對濕度。對濕度。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程第二節(jié)第二節(jié) 人體的熱交換與平衡人體的熱交換與平衡n人體是一個開放的復(fù)雜的巨系統(tǒng)，人體和外人體是一個開放的復(fù)雜的巨系統(tǒng)，人體和外界環(huán)境存在著各種復(fù)雜的關(guān)系。從工程的觀界環(huán)境存在著各種復(fù)雜的關(guān)系。從工程的觀點(diǎn)看，人體可以看作一個熱機(jī)，人體的功能點(diǎn)看，人體可以看作一個熱機(jī)，人體的功能就是把食物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為功和熱量。人體就是把食物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為功和熱量。人體必須同周圍環(huán)境

13、之間處于相對穩(wěn)定的熱平衡，必須同周圍環(huán)境之間處于相對穩(wěn)定的熱平衡，人才能進(jìn)行正常的生理行為活動，周圍環(huán)境人才能進(jìn)行正常的生理行為活動，周圍環(huán)境的溫濕度對人體的皮膚溫度和核心溫度都有的溫濕度對人體的皮膚溫度和核心溫度都有較大的影響。較大的影響。n人體可以看成是一個能夠基本保持恒溫人體可以看成是一個能夠基本保持恒溫（36.5）的溫度自動調(diào)節(jié)器。）的溫度自動調(diào)節(jié)器。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程一、人體的基本熱平衡方程式一、人體的基本熱平衡方程式n人體單位時間向外散發(fā)的熱量，取決于人體外表面與周圍環(huán)境人體單位時間向外散發(fā)的熱量，取決于人體外表面與周圍環(huán)境的四種熱交換方式，即輻射熱交換、對流熱交換、蒸發(fā)熱交換

14、的四種熱交換方式，即輻射熱交換、對流熱交換、蒸發(fā)熱交換和傳導(dǎo)熱交換。和傳導(dǎo)熱交換。n人體的熱平衡方程為人體的熱平衡方程為 Qs Qs Qm Qm W W Qc Qc Qr Qr Qe Qe Qk Qk （3-33-3） 式中式中 ，Qs-人體的熱積蓄或熱債變化率（人體的熱積蓄或熱債變化率（J/m2 h）；）； W -人體為維持生理活動及肌肉活動所做的功（人體為維持生理活動及肌肉活動所做的功（J/m2 h）；）； Qm-Qm-人體的新陳代謝產(chǎn)熱率（人體的新陳代謝產(chǎn)熱率（J/m2 h）；）；Qc為人體外表面與周為人體外表面與周圍環(huán)境的對流換熱率（圍環(huán)境的對流換熱率（J/m2 h）；）； Qr-Qr

15、-人體外表面向周圍環(huán)境的傳導(dǎo)換熱率（人體外表面向周圍環(huán)境的傳導(dǎo)換熱率（J/m2 h）；）； Qk- Qk-人體外表面向周圍環(huán)境的輻射熱傳遞率（人體外表面向周圍環(huán)境的輻射熱傳遞率（J/m2 h）；）； Qe- Qe-人體汗液蒸發(fā)和呼出水蒸氣的蒸發(fā)熱傳遞率（人體汗液蒸發(fā)和呼出水蒸氣的蒸發(fā)熱傳遞率（J/m2 h）；）；“”表示人體得熱，表示人體得熱，“”表示人體散熱。表示人體散熱。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程一、人體的基本熱平衡方程式一、人體的基本熱平衡方程式n人體的熱平衡是動態(tài)的人體的熱平衡是動態(tài)的 當(dāng)當(dāng)Qs = 0Qs = 0時，人處于熱平衡狀態(tài)，此時，人體皮膚溫時，人處于熱平衡狀態(tài)，此時，人體皮膚溫

16、度在度在36.536.5左右，人感到舒適；左右，人感到舒適； 當(dāng)當(dāng)Qs 0Qs 0時，人感到熱；時，人感到熱； 當(dāng)當(dāng)Qs 0Qs 35130313232228293030326272828425262727 注：表中“好”級的WBGT指數(shù)值是以最高肛溫不超過38為限。表表3-7 3-7 WBGTWBGT指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)華北電力大學(xué)工業(yè)工程 4.卡他度卡他度 卡他度是指由被加熱卡他度是指由被加熱36.536.5時的卡他溫度計的液時的卡他溫度計的液球，在單位時間、單位面積上所散發(fā)的熱量，單位球，在單位時間、單位面積上所散發(fā)的熱量，單位為為mcal/cm2smcal/cm2s。 卡他度一般用

17、來評價勞動條件舒適程度?？ㄋ纫话阌脕碓u價勞動條件舒適程度。 卡他溫度計是一種測定氣溫、濕度和風(fēng)速三者綜合卡他溫度計是一種測定氣溫、濕度和風(fēng)速三者綜合作用的儀器?？ㄋ茸饔玫膬x器?？ㄋ菻 H可通過測定卡他溫度計的液柱可通過測定卡他溫度計的液柱由由3838降到降到3535時所經(jīng)過的時間（時所經(jīng)過的時間（T T）而求得。）而求得。 H = F/T H = F/T 式中，式中，H-H-卡他度（卡他度（mcal/cm2smcal/cm2s）；）； F- F-卡他計常數(shù)；卡他計常數(shù)； T- T-由由3838降至降至3535所經(jīng)過的時間（所經(jīng)過的時間（s s）。）。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程 卡他度分為干卡

18、他度和濕卡他度兩種。干卡他度分為干卡他度和濕卡他度兩種。干卡他度包括對流卡他度包括對流 和輻射的散熱效應(yīng)。濕卡他度則包括對流、和輻射的散熱效應(yīng)。濕卡他度則包括對流、輻射和蒸發(fā)三者綜合的散熱效果。一般輻射和蒸發(fā)三者綜合的散熱效果。一般H H值越值越大，散熱條件越好。工作時感到比大，散熱條件越好。工作時感到比 較舒適的卡他度如表較舒適的卡他度如表3-73-7和表和表3-83-8所示。所示。 4.卡他度卡他度華北電力大學(xué)工業(yè)工程4.卡他度卡他度 勞動狀況勞動狀況卡他度卡他度輕勞動輕勞動中等勞動中等勞動重勞動重勞動干卡他度干卡他度濕卡他度濕卡他度6188251030表表3-7 較舒適的卡他度較舒適的卡

19、他度熱感覺熱感覺卡他度卡他度干式干式濕式濕式很熱很熱熱熱令人愉快令人愉快涼爽涼爽冷冷3344689.59.51010121218182020表表3-8 不同卡他度下的人的感覺不同卡他度下的人的感覺華北電力大學(xué)工業(yè)工程第三節(jié)第三節(jié) 微氣候環(huán)境對人的影響微氣候環(huán)境對人的影響 微氣候?qū)θ梭w生理產(chǎn)生很大的影響，特微氣候?qū)θ梭w生理產(chǎn)生很大的影響，特別是在溫度、濕度及空氣對流異常的氣候條別是在溫度、濕度及空氣對流異常的氣候條件下，會對人產(chǎn)生很大影響。本節(jié)將就人體件下，會對人產(chǎn)生很大影響。本節(jié)將就人體在冷熱環(huán)境中人體的各種生理和病理反應(yīng)及在冷熱環(huán)境中人體的各種生理和病理反應(yīng)及其對作業(yè)的影響做一介紹。其對作業(yè)

20、的影響做一介紹。 一、高溫作業(yè)環(huán)境對人的影響一、高溫作業(yè)環(huán)境對人的影響 二、低溫環(huán)境條件對人的影響二、低溫環(huán)境條件對人的影響 三、衣著的溫度效應(yīng)三、衣著的溫度效應(yīng)華北電力大學(xué)工業(yè)工程一、高溫作業(yè)環(huán)境對人的影響一、高溫作業(yè)環(huán)境對人的影響 （一）高溫作業(yè)環(huán)境的定義及其分類（一）高溫作業(yè)環(huán)境的定義及其分類 一般將熱源散熱量大于一般將熱源散熱量大于84kJ/（m2h）的環(huán)境叫高溫作業(yè)環(huán)境。高溫作業(yè)環(huán)境有的環(huán)境叫高溫作業(yè)環(huán)境。高溫作業(yè)環(huán)境有三種基本類型：一是高溫、強(qiáng)熱輻射作業(yè)，三種基本類型：一是高溫、強(qiáng)熱輻射作業(yè)，其特點(diǎn)為氣溫高，熱輻射強(qiáng)度大，相對濕其特點(diǎn)為氣溫高，熱輻射強(qiáng)度大，相對濕度較低；二是高溫、

21、高濕作業(yè)，其特點(diǎn)為度較低；二是高溫、高濕作業(yè)，其特點(diǎn)為氣溫高、濕度大，如果通風(fēng)不良就會形成氣溫高、濕度大，如果通風(fēng)不良就會形成濕熱環(huán)境；三是夏季露天作業(yè)，如農(nóng)民勞濕熱環(huán)境；三是夏季露天作業(yè)，如農(nóng)民勞動、建筑等露天作業(yè)。動、建筑等露天作業(yè)。華北電力大學(xué)工業(yè)工程（二）高溫作業(yè)環(huán)境條件下人體的生理特征（二）高溫作業(yè)環(huán)境條件下人體的生理特征n熱應(yīng)激效應(yīng)熱應(yīng)激效應(yīng) 在高溫作業(yè)環(huán)境條件下，人體通過呼吸、出汗在高溫作業(yè)環(huán)境條件下，人體通過呼吸、出汗及體表血管的擴(kuò)張向外散熱，當(dāng)人體產(chǎn)熱量大及體表血管的擴(kuò)張向外散熱，當(dāng)人體產(chǎn)熱量大于散熱量時，產(chǎn)生熱積累，呼吸和心跳加快，于散熱量時，產(chǎn)生熱積累，呼吸和心跳加快，皮

22、膚表面血管的血流量激烈增加，有時可達(dá)正皮膚表面血管的血流量激烈增加，有時可達(dá)正常值常值7倍之多，以實(shí)現(xiàn)體溫調(diào)節(jié)，這種現(xiàn)象稱倍之多，以實(shí)現(xiàn)體溫調(diào)節(jié)，這種現(xiàn)象稱為熱應(yīng)激效應(yīng)。為熱應(yīng)激效應(yīng)。 n熱衰竭熱衰竭 熱衰竭是由熱疲勞引起的全身倦怠，食欲不振，熱衰竭是由熱疲勞引起的全身倦怠，食欲不振，體重減少，頭痛、失眠、無力等癥狀。體重減少，頭痛、失眠、無力等癥狀。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程（二）高溫作業(yè)環(huán)境條件下人體生理特征（二）高溫作業(yè)環(huán)境條件下人體生理特征n高溫作業(yè)環(huán)境條件下，腸溫度表示人體耐高溫作業(yè)環(huán)境條件下，腸溫度表示人體耐受度與人體受度與人體“核心核心”溫度有關(guān)。溫度有關(guān)。“核心核心”溫度低于溫度低

23、于38，一般不會引起熱疲勞。通，一般不會引起熱疲勞。通常用直體的常用直體的“核心核心”溫度。溫度。n據(jù)研究，直腸溫度據(jù)研究，直腸溫度=人腦溫度人腦溫度=肝臟溫度肝臟溫度=右心房溫度右心房溫度+0.6=口腔溫度口腔溫度+0.4。華北電力大學(xué)工業(yè)工程n在一定的溫度范圍內(nèi)，人體在一定的溫度范圍內(nèi)，人體“核心核心”溫度能夠溫度能夠保持一定的熱平衡機(jī)能，而且其保持一定的熱平衡機(jī)能，而且其“核心核心”溫度取溫度取決于作業(yè)的負(fù)荷（勞動強(qiáng)度）。決于作業(yè)的負(fù)荷（勞動強(qiáng)度）?！昂诵暮诵摹睖囟葴囟萾R與作業(yè)負(fù)荷與作業(yè)負(fù)荷M的關(guān)系式為：的關(guān)系式為： tR = 37.0 + 0.0019M 式中，式中， tR為核心溫度

24、（為核心溫度（）；）；M為作業(yè)負(fù)荷為作業(yè)負(fù)荷（W）。）。（二）高溫作業(yè)環(huán)境條件下人體生理特征（二）高溫作業(yè)環(huán)境條件下人體生理特征華北電力大學(xué)工業(yè)工程（三）（三） 高溫作業(yè)環(huán)境對人的生理影響高溫作業(yè)環(huán)境對人的生理影響（1 1）對消化系統(tǒng)具有抑制作用。）對消化系統(tǒng)具有抑制作用。人在高溫下，人在高溫下，體內(nèi)血液重新分配，引起消化道相對貧血，體內(nèi)血液重新分配，引起消化道相對貧血，由于出汗排出大量氯化物以及大量飲水，致由于出汗排出大量氯化物以及大量飲水，致 使胃液酸度下降，會引起食欲不振、消化不使胃液酸度下降，會引起食欲不振、消化不良和胃腸疾病的增大。良和胃腸疾病的增大。（2 2）對中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有抑制

25、作用。）對中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有抑制作用。高溫?zé)岘h(huán)高溫?zé)岘h(huán)境下大腦皮層興奮過程減弱，條件反射的潛境下大腦皮層興奮過程減弱，條件反射的潛伏期延長，注意力不易集中。嚴(yán)重時，會出伏期延長，注意力不易集中。嚴(yán)重時，會出 現(xiàn)頭暈、頭痛、惡心、疲勞乃至虛脫等癥狀?，F(xiàn)頭暈、頭痛、惡心、疲勞乃至虛脫等癥狀。華北電力大學(xué)工業(yè)工程（3 3）導(dǎo)致水分和鹽分大量喪失。）導(dǎo)致水分和鹽分大量喪失。在高溫下進(jìn)行重體力勞在高溫下進(jìn)行重體力勞動時，平均每小時出汗量為動時，平均每小時出汗量為0.750.752.0L2.0L，一個工作日可，一個工作日可達(dá)達(dá)5 510L10L。人體長時間持續(xù)受熱，可使下丘腦體溫調(diào)節(jié)。人體長時間持續(xù)受熱，可

26、使下丘腦體溫調(diào)節(jié)功能發(fā)生障礙。由于出汗，大量水分丟失，以至水鹽代功能發(fā)生障礙。由于出汗，大量水分丟失，以至水鹽代謝失衡，血容量減少，機(jī)體熱負(fù)荷過大，加重了心血管謝失衡，血容量減少，機(jī)體熱負(fù)荷過大，加重了心血管負(fù)荷，引起心肌疲勞，數(shù)年后可出現(xiàn)高血壓、心肌受損負(fù)荷，引起心肌疲勞，數(shù)年后可出現(xiàn)高血壓、心肌受損及其他方面的慢性疾患。及其他方面的慢性疾患。（4 4）高溫及噪聲聯(lián)合作用損傷人的聽力。）高溫及噪聲聯(lián)合作用損傷人的聽力。有文獻(xiàn)對此進(jìn)有文獻(xiàn)對此進(jìn)行專門報導(dǎo)，高溫對人體語言聽閾和高頻聽閾沒有影響，行專門報導(dǎo)，高溫對人體語言聽閾和高頻聽閾沒有影響，但高溫與噪聲的聯(lián)合作用不僅能加重噪聲對人耳高頻聽但高

27、溫與噪聲的聯(lián)合作用不僅能加重噪聲對人耳高頻聽閾的損害，也能提高人耳語頻聽閾。因此，降低高溫環(huán)閾的損害，也能提高人耳語頻聽閾。因此，降低高溫環(huán)境溫度可減輕噪聲對工人聽力的危害。境溫度可減輕噪聲對工人聽力的危害。（三）（三） 高溫作業(yè)環(huán)境對人的生理影響高溫作業(yè)環(huán)境對人的生理影響華北電力大學(xué)工業(yè)工程 （四）高溫作業(yè)環(huán)境對工作效率、事故的影響（四）高溫作業(yè)環(huán)境對工作效率、事故的影響n高溫環(huán)境影響效率，人在高溫環(huán)境影響效率，人在27273232下工作，其肌肉用力的下工作，其肌肉用力的工作效率下降，并且促使用力工作的疲勞加速。當(dāng)溫度高工作效率下降，并且促使用力工作的疲勞加速。當(dāng)溫度高達(dá)達(dá)3232以上時，需

28、要較大注意力的工作及精密工作的效率以上時，需要較大注意力的工作及精密工作的效率也開始受影響。高溫作業(yè)環(huán)境條件下不僅引起人體不適，也開始受影響。高溫作業(yè)環(huán)境條件下不僅引起人體不適，影響身體健康，而且還使生產(chǎn)效率降低。隨著溫度提高和影響身體健康，而且還使生產(chǎn)效率降低。隨著溫度提高和氣流速度降低，作業(yè)效率明顯降低。氣流速度降低，作業(yè)效率明顯降低。n腦力勞動對溫度的反應(yīng)更敏感，當(dāng)有效溫度達(dá)到腦力勞動對溫度的反應(yīng)更敏感，當(dāng)有效溫度達(dá)到29.529.5時，時，腦力勞動的效率就開始降低，許多學(xué)者的實(shí)驗(yàn)都表明，有腦力勞動的效率就開始降低，許多學(xué)者的實(shí)驗(yàn)都表明，有效溫度越高，持續(xù)作業(yè)的時間越短。效溫度越高，持續(xù)

29、作業(yè)的時間越短。n另外，事故發(fā)生率與溫度有關(guān)另外，事故發(fā)生率與溫度有關(guān)，據(jù)研究，意外事故率最低，據(jù)研究，意外事故率最低的溫度為的溫度為2020左右；溫度高于左右；溫度高于2828或降到或降到1010以下時，意以下時，意外事故增加外事故增加3030。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程高溫作業(yè)分級高溫作業(yè)分級GB/T4200-1997標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) n我國于我國于1997年正式實(shí)施了年正式實(shí)施了高溫作業(yè)分級高溫作業(yè)分級 GB/T4200-1997標(biāo)準(zhǔn)，并于標(biāo)準(zhǔn)，并于2002年重新修訂為年重新修訂為高高溫作業(yè)場所氣象條件的衛(wèi)生學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)溫作業(yè)場所氣象條件的衛(wèi)生學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)采用，該標(biāo)準(zhǔn)采用了國際通用的了國際通用的

30、WBGT指數(shù)方法對高溫作業(yè)進(jìn)行了分級，指數(shù)方法對高溫作業(yè)進(jìn)行了分級，如表如表3-9所示。所示。 表表3-9 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)高溫作業(yè)分級中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)高溫作業(yè)分級接觸高溫接觸高溫 作業(yè)時間作業(yè)時間/minWBGT指數(shù)指數(shù)/25 2627 2829 3031 3233 3435363738394041 4243120121240241360360華北電力大學(xué)工業(yè)工程二、低溫環(huán)境條件對人的影響二、低溫環(huán)境條件對人的影響（一）低溫環(huán)境下人的生理反應(yīng)（一）低溫環(huán)境下人的生理反應(yīng) 人體在低于皮溫的環(huán)境下，皮膚血管收縮，人體在低于皮溫的環(huán)境下，皮膚血管收縮，體表溫度降低，使其輻射和對流散熱達(dá)

31、到最小體表溫度降低，使其輻射和對流散熱達(dá)到最小程度。當(dāng)外界溫度進(jìn)一步下降，肌肉會因寒冷程度。當(dāng)外界溫度進(jìn)一步下降，肌肉會因寒冷而劇烈收縮抖動，以增加產(chǎn)熱量維持體溫恒定而劇烈收縮抖動，以增加產(chǎn)熱量維持體溫恒定的現(xiàn)象，稱為冷應(yīng)激效應(yīng)。人體在嚴(yán)重的冷暴的現(xiàn)象，稱為冷應(yīng)激效應(yīng)。人體在嚴(yán)重的冷暴露中，皮膚血管處于極度的收縮狀態(tài)，流至體露中，皮膚血管處于極度的收縮狀態(tài)，流至體表的血流量顯著下降或完全停滯，當(dāng)局部溫度表的血流量顯著下降或完全停滯，當(dāng)局部溫度降至組織冰點(diǎn)（降至組織冰點(diǎn)（-5）以下時，組織就發(fā)生凍）以下時，組織就發(fā)生凍結(jié)，造成局部凍傷。結(jié)，造成局部凍傷。華北電力大學(xué)工業(yè)工程二、低溫環(huán)境條件對人的

32、影響二、低溫環(huán)境條件對人的影響n人體對低溫的適應(yīng)能力遠(yuǎn)低于熱適應(yīng)能力。人體對低溫的適應(yīng)能力遠(yuǎn)低于熱適應(yīng)能力。n低溫導(dǎo)致神經(jīng)興奮性與傳導(dǎo)能力減弱，出現(xiàn)痛覺遲鈍和低溫導(dǎo)致神經(jīng)興奮性與傳導(dǎo)能力減弱，出現(xiàn)痛覺遲鈍和嗜睡狀態(tài)，很多人就是在這種不知不覺的睡眠中被凍死嗜睡狀態(tài)，很多人就是在這種不知不覺的睡眠中被凍死的。的。n在低溫作業(yè)環(huán)境下人體會經(jīng)歷低溫適應(yīng)初期和不能適應(yīng)在低溫作業(yè)環(huán)境下人體會經(jīng)歷低溫適應(yīng)初期和不能適應(yīng)低溫環(huán)境的兩個階段：低溫環(huán)境的兩個階段：n在低溫適應(yīng)初期，人體代謝率增高，心率加快，心臟搏在低溫適應(yīng)初期，人體代謝率增高，心率加快，心臟搏出量增加；出量增加；n當(dāng)人體核心溫度降低之后，心率也隨

33、之減慢，心臟搏出當(dāng)人體核心溫度降低之后，心率也隨之減慢，心臟搏出量減少。這實(shí)際上是人體已經(jīng)不能適應(yīng)低溫環(huán)境的信號。量減少。這實(shí)際上是人體已經(jīng)不能適應(yīng)低溫環(huán)境的信號。人體長期處于低溫條件，還會導(dǎo)致循環(huán)血量、白細(xì)胞、人體長期處于低溫條件，還會導(dǎo)致循環(huán)血量、白細(xì)胞、血小板減少，血糖降低，血管痙攣血小板減少，血糖降低，血管痙攣，營養(yǎng)障礙等癥狀。，營養(yǎng)障礙等癥狀。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程（二）（二） 低溫環(huán)境對人體的影響低溫環(huán)境對人體的影響n低溫環(huán)境對人體的影響，不僅取決于溫度，還取決低溫環(huán)境對人體的影響，不僅取決于溫度，還取決于濕度、氣流速度，在低溫高濕條件下，由于濕度于濕度、氣流速度，在低溫高濕條件下

34、，由于濕度的增加，衣服的熱阻降低，使衣服起不到御寒作用，的增加，衣服的熱阻降低，使衣服起不到御寒作用，會引起人體肌肉痛、發(fā)炎，神經(jīng)痛、神經(jīng)炎，腰痛、會引起人體肌肉痛、發(fā)炎，神經(jīng)痛、神經(jīng)炎，腰痛、風(fēng)濕痛等各種疾患。而隨著氣流速度增加，人體通風(fēng)濕痛等各種疾患。而隨著氣流速度增加，人體通過空氣對流散熱量增加，而且溫度越低，氣流速度過空氣對流散熱量增加，而且溫度越低，氣流速度影響越大，有效溫度降低量越大。影響越大，有效溫度降低量越大。n低溫環(huán)境條件下，首先影響人體四肢的靈活性，最低溫環(huán)境條件下，首先影響人體四肢的靈活性，最常見的是肢體麻木。特別是影響手的精細(xì)運(yùn)動靈巧常見的是肢體麻木。特別是影響手的精細(xì)

35、運(yùn)動靈巧度和雙手的協(xié)調(diào)動作。手的操作效率和手部皮膚溫度和雙手的協(xié)調(diào)動作。手的操作效率和手部皮膚溫度及手溫有密切關(guān)系。手的觸覺敏感性的臨界皮溫度及手溫有密切關(guān)系。手的觸覺敏感性的臨界皮溫是是10左右，操作靈巧度的臨界皮膚溫度是左右，操作靈巧度的臨界皮膚溫度是1216之間，長時間暴露于之間，長時間暴露于10以下，手的操作效率以下，手的操作效率會明顯降低。會明顯降低。華北電力大學(xué)工業(yè)工程（二）（二） 低溫環(huán)境對人體的影響低溫環(huán)境對人體的影響n下表是對防空兵某型高炮作業(yè)者在不同環(huán)境溫度下表是對防空兵某型高炮作業(yè)者在不同環(huán)境溫度及持續(xù)時間下裝填炮彈工作中進(jìn)行精細(xì)作業(yè)的平及持續(xù)時間下裝填炮彈工作中進(jìn)行精細(xì)

36、作業(yè)的平均操作次數(shù)。均操作次數(shù)。低溫持續(xù)時間低溫持續(xù)時間/min實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度15 1612 137 8015.1212.3111.781014.7711.169.972014.819.898.533014.679.477.254014.939.527.185014.899.417.85華北電力大學(xué)工業(yè)工程（二）（二） 低溫環(huán)境對人體的影響低溫環(huán)境對人體的影響 表表3-11不同操作次數(shù)及實(shí)驗(yàn)時間下操作錯誤率不同操作次數(shù)及實(shí)驗(yàn)時間下操作錯誤率/ % 每分每分鐘鐘操作操作次數(shù)次數(shù)實(shí)驗(yàn)時間實(shí)驗(yàn)時間/min123456789102012.4014.2516.3718.2120.5420.62

37、19.6419.7820.0120.623020.1323.4226.2127.3227.3727.4227.4727.5027.4326.58 由以上兩表可以看出，作業(yè)時間越長、試驗(yàn)環(huán)境由以上兩表可以看出，作業(yè)時間越長、試驗(yàn)環(huán)境溫度越低，作業(yè)者的每分鐘平均操作次數(shù)就越少；每溫度越低，作業(yè)者的每分鐘平均操作次數(shù)就越少；每分鐘操作次數(shù)一定，實(shí)驗(yàn)時間越長，人的準(zhǔn)確性越差；分鐘操作次數(shù)一定，實(shí)驗(yàn)時間越長，人的準(zhǔn)確性越差；相同實(shí)驗(yàn)時間情況下，操作次數(shù)越多，錯誤率越高。相同實(shí)驗(yàn)時間情況下，操作次數(shù)越多，錯誤率越高。華北電力大學(xué)工業(yè)工程三、衣著的溫度效應(yīng)三、衣著的溫度效應(yīng)n保溫力：服裝具有的保溫值或總熱阻

38、。保溫力：服裝具有的保溫值或總熱阻。 服裝材料的結(jié)構(gòu)、服裝款式、環(huán)境溫度、風(fēng)服裝材料的結(jié)構(gòu)、服裝款式、環(huán)境溫度、風(fēng)速等的變化都會引起上述一系列熱阻的變化，從速等的變化都會引起上述一系列熱阻的變化，從而影響服裝的保溫力而影響服裝的保溫力 。n保溫功效：服裝在特定條件下的保溫力，或條件保溫功效：服裝在特定條件下的保溫力，或條件改變后保溫力提高或抵御降低的能力改變后保溫力提高或抵御降低的能力( (或效力或效力) )。 保溫功效可通過服裝材料自身保溫力、環(huán)境保溫功效可通過服裝材料自身保溫力、環(huán)境條件的影響力，如防風(fēng)效力、耐低溫效力及空氣條件的影響力，如防風(fēng)效力、耐低溫效力及空氣層熱阻效力等來表征。層熱

39、阻效力等來表征。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程三、衣著的溫度效應(yīng)三、衣著的溫度效應(yīng)n熱阻熱阻 ：服裝的保溫作用可用服裝熱阻描：服裝的保溫作用可用服裝熱阻描述。述。n熱阻（傳熱系數(shù)的倒數(shù)）的常用單位為克熱阻（傳熱系數(shù)的倒數(shù)）的常用單位為克羅（羅（cloclo）。）。1clo1clo定義為：一個靜坐者在定義為：一個靜坐者在2121空氣溫度、空氣流速不超過空氣溫度、空氣流速不超過0.05m/s0.05m/s，相對濕度不超過相對濕度不超過50%50%的環(huán)境中感到舒適所的環(huán)境中感到舒適所需要的服裝熱阻。需要的服裝熱阻。 華北電力大學(xué)工業(yè)工程n著衣指數(shù)著衣指數(shù) ：表示為了使人的體表溫度保持恒定或使：表示為了使人的

40、體表溫度保持恒定或使人體保持舒適狀態(tài)所需的衣服的厚度，其單位也為人體保持舒適狀態(tài)所需的衣服的厚度，其單位也為cloclo。n1clo1clo熱阻的衣服相當(dāng)于熱阻的衣服相當(dāng)于1 1件西服，件西服，4clo4clo熱阻的衣服相熱阻的衣服相當(dāng)于當(dāng)于1 1件不太厚的棉衣。件不太厚的棉衣。n著衣指數(shù)共分為著衣指數(shù)共分為1010級。當(dāng)指數(shù)為負(fù)時表示使用電扇、級。當(dāng)指數(shù)為負(fù)時表示使用電扇、空調(diào)等降溫措施。它可按不同年齡（如老年人和嬰幼空調(diào)等降溫措施。它可按不同年齡（如老年人和嬰幼兒、中年、青少年）分別給出指標(biāo)，也可以按不同狀兒、中年、青少年）分別給出指標(biāo)，也可以按不同狀態(tài)如休息、辦公、活動或勞動）分別給出指

41、標(biāo)。表態(tài)如休息、辦公、活動或勞動）分別給出指標(biāo)。表3-3-1212給出的級別劃分暫按成人的不同狀態(tài)給出指標(biāo)，其給出的級別劃分暫按成人的不同狀態(tài)給出指標(biāo)，其中休息狀態(tài)的著衣指數(shù)相當(dāng)于老年人和嬰幼兒的日常中休息狀態(tài)的著衣指數(shù)相當(dāng)于老年人和嬰幼兒的日常一般狀態(tài)。一般狀態(tài)。 三、衣著的溫度效應(yīng)三、衣著的溫度效應(yīng)華北電力大學(xué)工業(yè)工程三、衣著的溫度效應(yīng)三、衣著的溫度效應(yīng)n表表3-12著衣指數(shù)的級別劃分表著衣指數(shù)的級別劃分表 等等級級指數(shù)范圍指數(shù)范圍/Clo/Clo對策建議對策建議-2-2 -0.3-0.3夏裝：著淺色輕薄透氣的短裝，須使用空調(diào)降溫夏裝：著淺色輕薄透氣的短裝，須使用空調(diào)降溫-1-1-0.3-

42、0.30.00.0夏裝：著淺色輕薄透氣的短裝，可使用風(fēng)扇或空調(diào)調(diào)節(jié)夏裝：著淺色輕薄透氣的短裝，可使用風(fēng)扇或空調(diào)調(diào)節(jié)0 00.00.00.50.5夏裝：著短裝如短袖上衣、短褲、短裙、短袖薄夏裝：著短裝如短袖上衣、短褲、短裙、短袖薄T T恤，可使用風(fēng)扇調(diào)節(jié)恤，可使用風(fēng)扇調(diào)節(jié)1 10.50.51.01.0夏裝：如襯衣、夏裝：如襯衣、T T恤、裙裝；或春秋裝如西服或夾克，內(nèi)著薄襯衣恤、裙裝；或春秋裝如西服或夾克，內(nèi)著薄襯衣2 21.01.01.51.5春秋裝：如西服、夾克內(nèi)著襯衣春秋裝：如西服、夾克內(nèi)著襯衣3 31.51.52.32.3春秋裝：如西服、夾克、夾衣、外套，內(nèi)著針織長袖衫或襯衣加毛衣春秋裝

43、：如西服、夾克、夾衣、外套，內(nèi)著針織長袖衫或襯衣加毛衣4 42.32.33.03.0早春早春/ /晚秋裝：如毛衣、外套、西服、夾克、夾衣，內(nèi)著棉毛衫或羊毛晚秋裝：如毛衣、外套、西服、夾克、夾衣，內(nèi)著棉毛衫或羊毛衫衫5 53.03.03.53.5初冬裝：如厚外套、大衣、皮夾克，內(nèi)著毛衣加棉毛衫初冬裝：如厚外套、大衣、皮夾克，內(nèi)著毛衣加棉毛衫6 63.53.54.54.5冬裝：如棉衣、厚大衣、皮夾克、內(nèi)著毛衣加棉毛衫冬裝：如棉衣、厚大衣、皮夾克、內(nèi)著毛衣加棉毛衫7 74.54.5冬裝：如厚棉衣、呢大衣、皮夾克、皮褸，內(nèi)著毛衣加棉毛衫冬裝：如厚棉衣、呢大衣、皮夾克、皮褸，內(nèi)著毛衣加棉毛衫華北電力大學(xué)

44、工業(yè)工程一、人居的微氣候環(huán)境的改善一、人居的微氣候環(huán)境的改善 利用微氣候知識，人們進(jìn)行了不懈的努力來改造自己的人利用微氣候知識，人們進(jìn)行了不懈的努力來改造自己的人居環(huán)境和工作環(huán)境，如改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)及其周邊環(huán)境來改善人居的微居環(huán)境和工作環(huán)境，如改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)及其周邊環(huán)境來改善人居的微氣候環(huán)境，表氣候環(huán)境，表3-13 顯示了氣候?qū)τ诮ㄖ挠绊?，從氣候系統(tǒng)分類顯示了氣候?qū)τ诮ㄖ挠绊?，從氣候系統(tǒng)分類可以看出，微氣候?qū)ㄖ挠绊懛秶亲顬榧械??？梢钥闯觯夂驅(qū)ㄖ挠绊懛秶亲顬榧械摹?表表3-13 氣候?qū)τ诮ㄖ挠绊憵夂驅(qū)τ诮ㄖ挠绊懙谒墓?jié)第四節(jié) 改善微氣候環(huán)境的措施改善微氣候環(huán)境的措施氣候系統(tǒng)氣

45、候系統(tǒng)氣候特征對建筑影響范圍的尺度氣候特征對建筑影響范圍的尺度/ km/ km時間范圍時間范圍水平范圍水平范圍豎向范圍豎向范圍全球性氣候全球性氣候200020003 310101 16 6 個月個月地區(qū)性氣候地區(qū)性氣候500500100010001 110101 16 6 個月個月局地局地( (地形地形) ) 氣候氣候1 110100.010.011 11 124 h24 h微氣候微氣候0.10.11 10.10.124 h24 h華北電力大學(xué)工業(yè)工程二、高溫作業(yè)環(huán)境的改善二、高溫作業(yè)環(huán)境的改善n高溫作業(yè)環(huán)境的改善應(yīng)從生產(chǎn)工藝和技術(shù)、高溫作業(yè)環(huán)境的改善應(yīng)從生產(chǎn)工藝和技術(shù)、保健措施、生產(chǎn)組織措施等方面加以改善。保健措施、生產(chǎn)組織措施等方面加以改善。（一）（一） 生產(chǎn)工