關于空氣濕度影響人體舒適性的解釋

1空氣濕度與人體熱舒適室內(nèi)環(huán)境的好壞跟人們的心情、生活、工作都息息相關,一個舒適的溫度、清新的空氣、干濕恰到好處的感受都能給人們帶來身心愉悅的感受,幫助人們提高工作效率、改善工作心情,帶來家的溫暖。人體熱舒適是建筑領域(lǐnɡyù)的研究課題之一,關于熱舒適的定義,通常是指人們對當下室內(nèi)熱環(huán)境的自身感覺,包括溫度、濕度、風速等。在ASHREA標準55中,歸納了影響人體熱舒適的6個因素,分別為:人的活動量、衣著保溫程度、空氣溫度、空氣流速、空氣濕度和平均輻射照度。第二頁，共二十二頁。對人體感覺比較適宜的溫度濕度條件是：夏季室溫25℃時，相對濕度(xiāngduìshīdù)在40％～50％比較舒適；冬季室溫18℃時，相對濕度(xiāngduìshīdù)應控制在60％～70％，春秋季一般氣溫比較適宜，室內(nèi)經(jīng)常開窗通風，就能保持一定的濕度條件。根據(jù)皮膚感覺、生理反應和熱效應獲得“標準有效溫度指數(shù)'，它表明相對濕度在20%～50%范圍內(nèi)、干球溫度在23～25℃范圍內(nèi)，是人體感覺舒適的最佳溫濕度環(huán)境。第三頁，共二十二頁。

空氣濕度影響著皮膚表面粘液和汗液的蒸發(fā),以及(yǐjí)通過皮膚的水分擴散,即影響人體能量代謝平衡,因此影響到人體溫度、熱感覺。低濕度時皮膚極度的干燥會導致皮膚的損傷、粗糙和不舒適性,甚至削弱皮膚保護功能;高濕度使皮膚的水分含量增加,并關閉汗腺,減少出汗,高濕度還影響到人對織物的觸摸感,皮膚表面的高水分與不舒適的關系部分在于皮膚和衣服產(chǎn)生的摩擦;空氣質(zhì)量的清新也受到環(huán)境中溫度的強烈影響。第四頁，共二十二頁。2人體的熱平衡濕度影響著皮膚表面粘液和汗液的蒸發(fā),以及通過皮膚的水分擴散,即蒸發(fā)影響能量代謝平衡,因此影響到人體溫度和熱感覺二當皮膚表面蒸發(fā)減少或增加時,會使皮膚的溫度發(fā)生變化。雖然久坐的人很少用出汗(chūhàn)來調(diào)節(jié)熱平衡,但濕度對他們來說的確有直接的影響。水的蒸發(fā)速度與人體和周圍空氣之間的蒸發(fā)壓力差有關,一個中年人穿長褲和長袖襯衫,在24℃,相對濕度50%的環(huán)境中休息,他會散發(fā)37mL/s的水分到空氣中去。其中13mL/s是從呼吸和出汗中排出的,其余20mL/S是從沒有汗腺的皮膚中擴散出去的。第五頁，共二十二頁。人體的熱平衡方程式為:式中S為人的機體多余(duōyú)熱量或欠缺熱量;M為新陳代謝產(chǎn)生的熱量;W為機械功的熱當量;Qv為蒸發(fā)散熱量;QR為輻射散熱量;Qc為對流散熱量。第六頁，共二十二頁。至于能量,一個休息的人總的散熱量為105W,蒸發(fā)會失去21W,占20%。由于休息的人沒有做功消耗體力,所有的新陳代謝能量全部作為熱量散發(fā)到周圍的環(huán)境中去。例如通過水分蒸發(fā)擴散的方式,將21W的廢熱排放到周圍的空氣中去,其余的84W則通過導熱、對流和輻射進行熱交換.在24℃的環(huán)境溫度中,把相對濕度從50%減小到20%,總的水分蒸發(fā)量增加到40mL/s,而相應的能量消耗為26W,占總的能量消耗(105W)的25%。由于能量平衡,增加了蒸發(fā)就減小了熱傳遞。進而由于皮膚的溫度略微下降(xiàjiàng)0.3℃,大約是32.9℃。結果人們感覺是在溫度相同的環(huán)境中,相對濕度為20%比相對濕度為50%更覺得涼一些。如果把相對溫度從50%減小到20%,要保持相同的皮膚溫度并感覺一樣,那么環(huán)境溫度需要提高1℃。第七頁，共二十二頁。在更溫暖的環(huán)境里或者(huòzhě)增加活動和新陳代謝量,由于熱平衡需要主動排汗,在這種情況下,濕度的影響更大。新陳代謝常表示為無因次的代謝率:即實際的新陳代謝率與休息時的新陳代謝率之比。一個休息的人的新陳代謝量為1個代謝率。在上面的例子中,如果這個人是在溫度24℃,相對濕度為50%的環(huán)境中不停的行走,他的新陳代謝就會增加3倍(3個代謝率)即315W。對流和輻射熱量會變少,水分擴散為21mL/S排汗熱損失與新陳代謝和呼吸相比增加1.3倍(38mL/S),并且水分蒸發(fā)又會帶走人體的熱量(161W)。第八頁，共二十二頁。ASHRAE舒適性標準說明舒適性環(huán)境條件需要中性的熱感覺,并給了一個溫度數(shù)值(shùzí)范圍,即提供的環(huán)境是至少80%的人能接受的。對于溫度有3.5℃的變化范圍在舒適性溫度區(qū)域內(nèi)一般人的熱感覺是+0.5微暖和-0.5微涼的范圍內(nèi)。在定義等效溫度時是指在相對濕度50%的溫度下,相同的皮膚溫度和皮膚濕潤度散發(fā)到環(huán)境中的熱量,與在實際溫度濕度下散發(fā)到環(huán)境中的熱量相同。皮膚的濕潤度是對皮膚水分的一種測量,是皮膚表面的排汗與人體失去的總水分的比率。因而同樣的等效溫度值就會有同樣的熱感覺。第九頁，共二十二頁。3濕度的影響

雖然舒適性溫度區(qū)域的定義很完善,也為試驗和觀察所證明。但是濕度的范圍很少被確定,特別是高濕度。生理和能量平衡說明(shuōmíng)這個等效溫度是指既不高又不低的濕度范圍內(nèi)的熱感覺。但是在實驗室,人的體驗說明(shuōmíng),對可以接受的舒適性是有濕度范圍的。第十頁，共二十二頁。濕度引起的不舒適性的其它方面可能與能量無關,皮膚對水分的感覺以及與衣服纖維的相互作用產(chǎn)生的觸感,可能是由于皮膚自身的水分造成的,皮膚外層死的鱗狀細胞會吸收或失去水分-當皮膚的水分增多時,其細胞是濕潤而柔軟的;當干燥時,細胞會收縮并且變硬。在這種情況下,用皮膚的相對濕度(xiāngduìshīdù)比用皮膚的濕潤度更能說明問題皮膚的相對濕度等于皮膚的平均水蒸氣壓力與同溫度下皮膚的飽和水蒸氣壓力之比典型的是膠質(zhì)層的含水量大約為10%,但是它能吸收更多的水分。第十一頁，共二十二頁。皮膚的水分可能由皮膚的機械性刺激感受器和細毛囊或由其它某些皮膚的膨脹和收縮的感覺的中性機理決定。在皮膚的水分含量很高時,細胞的膨脹足以關閉或減少汗腺出汗,如相對濕度大于或等于90%。相反在一個很干燥的環(huán)境中,皮膚能收縮到受傷害的程度。正如前面所述,描述皮膚水分特性的另一個術語是皮膚的濕潤度(W),而作為皮膚的總面積的一部分的水膜層面積,必須考慮到從皮膚表面蒸發(fā)產(chǎn)生(chǎnshēng)的熱損失()

式中,是皮膚總面積;he是蒸發(fā)熱傳遞系數(shù);是環(huán)境蒸氣壓力;是在皮膚溫度下的飽和水蒸氣壓力。皮膚的濕潤與熱不舒適性有密切的關系閉,并且當皮膚的濕潤度接近或高于25%時幾乎沒有人會感到舒適。第十二頁，共二十二頁。皮膚的濕潤度和皮膚相對濕度的關系為:從公式3,明顯說明是比W大,除非W=1。也證明當W一定時,只隨環(huán)境的絕對濕度(juéduìshīdù)的增加而增加。雖然等效溫度區(qū)域內(nèi)皮膚的濕潤度是不變的,皮膚的相對濕度,皮膚的濕脹和柔軟是隨環(huán)境的絕對濕度(juéduìshīdù)增加而增加。第十三頁，共二十二頁。人對于水分是有感覺的并能用語言準確地描述環(huán)境的濕度,如干燥、中等、潮濕。同時也能感覺到皮膚的水分。在連續(xù)出汗的情況下,皮膚的濕潤度隨時間緩慢地增加,這是因為皮膚上積累了鹽分。鹽分的增加是由于汗液的蒸發(fā)分解(fēnjiě)造成的,留在皮膚表面的主要是氯化鈉。鹽降低了汗膜的蒸發(fā)壓力,降低了單位面積的蒸發(fā)速度。隨著汗膜的面積增加蒸發(fā)速度就會等于汗液的分泌速度。那么洗澡或是經(jīng)過劇烈運動后清理皮膚都會減少汗膜,能更有效地使汗液蒸發(fā)而減少皮膚的濕潤度。第十四頁，共二十二頁。在潮濕的環(huán)境中,穿著的衣服是有影響的,Cwsdow的測試揭示了皮膚的濕潤度在25%以上時,皮膚和衣服之間的摩擦力會急增,隨著皮膚水分的增加,更會感覺到纖維組織的粗糙產(chǎn)生不愉快感,所以當皮膚的濕潤度接近或高于25%時,人們會感覺不舒服。由于纖維的粘性,空氣的濕度和皮膚的水分等原因(yuányīn),會使人們感覺到纖維的粗糙和不舒服感,從而能影響到銷售。在干燥的環(huán)境中比在潮濕的環(huán)境中,纖維織物、服裝和布料會有更好的手感。第十五頁，共二十二頁。3.1低濕度的影響低濕度影響人們的舒適性和健康,在低濕度的環(huán)境中,人們常抱怨鼻子、咽喉、眼睛和皮膚的干燥,特別是當露點溫度低于零度時。低濕度能導致分泌粘液的皮膚表面干燥。呼吸器官的表面會干燥,濃縮分泌粘液,這種濃縮甚至能到達汗毛間隙里,結果減少了噬菌細胞的活動,增加了呼吸器官受疾病感染的可能性和不舒適性。Green認為在冬季呼吸系統(tǒng)的疾病和生病人數(shù)的增加與低濕度有關。皮膚極度的干燥會導致皮膚的損傷、粗糙和不舒適性,甚至削弱皮膚保護功能。灰塵環(huán)境會進一步加劇(jiājù)低濕度皮膚的干燥。低濕干燥的環(huán)境也是眼睛發(fā)炎的一個因素。在低濕的環(huán)境中眼睛的不舒適性是隨時間的增加而加大。第十六頁，共二十二頁。3.2高濕度的影響提高濕度會減少舒適性。較低的濕度時,熱感覺是熱舒適性的良好指示劑。但在高濕度水平,熱感覺本身并不能可靠的預測熱舒適性。Nevins推薦在溫暖方面舒適性區(qū)域中相對濕度不超過60%,以防止熱不舒適性。舒適性區(qū)域的上限是有爭議,最高的濕度是在1974年和1981年ASHRAR標準中的17℃露點溫度,這不是基于對舒適性的考慮,而是考慮到霉菌的生長和其它與水有關的現(xiàn)象。在1992年標準55中指定60%的相對濕度作為上限,也是主要在于考慮到霉菌的生長。這個上限不是針對人的舒適性,而是對蒸發(fā)制冷(zhìlěng)裝置要求太嚴格。第十七頁，共二十二頁。一個對熱環(huán)境滿意的居住場所可能是對溫度、水分、摩擦力及其它感覺得出結果。Larry做的舒適性研究,在溫度為21℃到27℃,露點為2℃至20℃時,做3種運動量的活動(外坐、斷斷續(xù)續(xù)地走和站、連續(xù)的走)描述主觀反映,主觀等級包括熱感覺、皮膚的濕潤度和熱可承受性。對于熱可承受性,參加對環(huán)境的熱可忍受者認為不用空調(diào)不能忍受,會充分激起人們?nèi)ジ纳骗h(huán)境溫度以減少不舒適,例如打開窗子,開啟電風扇,調(diào)節(jié)一下(yīxià)溫度調(diào)節(jié)裝置、增減衣服、抱怨或者干脆走開。第十八頁，共二十二頁。4空氣質(zhì)量濕度也影響到人們對空氣質(zhì)量以及對環(huán)境的舒適和滿意方面的感覺。氣味能分散對環(huán)境的可承受性,而且濕度可以刺激或掩蓋氣味和嗅覺。另外我們憑感覺判別空氣質(zhì)量時,會受到溫度、濕度和空氣流動速度的物理因素影響。在冷卻器中,干燥的空氣是無污染的并很新鮮。甚至在一個清潔的,無氣味的以及通風良好的空間(kōngjiān),對空氣清新程度的感覺是隨空氣濕度和溫度的增加而減小。對于一個人均新鮮空氣為15L/S,通風良好無氣味的房間,濕度的增加會使人們感覺空氣不新鮮,人的嗅覺系統(tǒng)只適合于短時間里,長時間地處在某種氣味中對這種氣味的感覺強度就會減弱。但在這種場合陳腐的感覺并未隨時間的延續(xù)而消失,只意味著該房間的空氣是無氣味的。第十九頁，共二十二頁。大多數(shù)人贊同熱環(huán)境和空氣質(zhì)量非常重要,感覺空氣質(zhì)量是否清新在很大程度上受到環(huán)境中濕度的影響。露點溫度在20℃,相對濕度大于65%的場合與不可接受的空氣質(zhì)量感覺有特殊的聯(lián)系(liánxì)。Fang發(fā)現(xiàn)普通的建筑材料中釋放出的污染空氣有類似的結果。對一個特別的污染中心,隨著溫度或濕度的降低,所感覺的空氣質(zhì)量更可被接受。這種可接受性與濕空氣的焓有強烈的聯(lián)系。進一步研究發(fā)現(xiàn)溫度和濕度對材料的釋放速度幾乎無影響。第二十頁，共二十二頁。5總結濕度以間接或直接的方式影響著人們的舒適性,在一定的溫度下,降低濕度使居住者感到更冷、更干燥、以及更舒適,而且對纖維織物的感覺更光滑更舒服。對于一個久坐的人來說,當溫度變化1℃,相對濕度變化30%,對熱平衡的熱感覺有同樣的影響。在溫暖的環(huán)境中熱的不舒適感隨濕度的增加而增加,不舒適與皮膚的水分(shuǐfèn)有聯(lián)系,在皮膚的濕潤度高于25%的環(huán)境中,人們多數(shù)會感到不舒適。這不僅與皮膚的水分(shuǐfèn)有關,并且還與皮膚和衣服的摩擦有關。當纖維(從粗糙的粗麻布到羊毛、棉布、聚醋、平滑的真絲)從皮膚上拖過,隨著濕度和排汗的增多,