建筑環(huán)境學(xué)課件

第四章人體對(duì)熱濕環(huán)境的反應(yīng)§4-1人體對(duì)熱濕環(huán)境反應(yīng)的生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)

一.人體的熱平衡thermalbalance

二.人體的溫度感受系統(tǒng)sensationsystemofwarmth

三.熱感覺(jué)thermalsensation

四.熱舒適thermalcomfort

一、人體的熱平衡

1.人體的基本生理要求

(1)代謝率：食物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程被分解氧化，實(shí)現(xiàn)人體的新陳代謝,在化學(xué)反應(yīng)中釋放能量的速率叫做代謝率（MetabolicRate）。食物

分解氧化

熱量人體的基本生理要求：維持體溫基本恒定！人體各部分的溫度不同。代謝率高的器官溫度比較高，例如代謝率比較高的肝臟溫度約為38℃。但由于全身血液在不斷循環(huán)，把熱量由溫度較高處帶到較低處，所以人體各部分溫度不會(huì)相差很大。一晝夜之中，人體體溫有周期性波動(dòng)，波動(dòng)幅度不超過(guò)1℃。我國(guó)正常成年人靜止時(shí)的體溫（℃）

bodytemperature

平均量變動(dòng)范圍腋溫36.836.0～37.4口溫37.236.7～37.7肛溫37.536.9～37.9人體和環(huán)境的熱交換

（2）人體熱平衡方程式

M－W－C－R－E－S

＝0式中：M——人體能量代謝率，W/㎡；

W——人體所做的機(jī)械功，W/㎡；

C——人體外表面向周?chē)h(huán)境通過(guò)對(duì)流形式散發(fā)的熱量，W/㎡；

R——人體外表面向周?chē)h(huán)境通過(guò)輻射形式散發(fā)的熱量，W/㎡；

E——汗液蒸發(fā)和呼出的水蒸氣所帶走的熱量，W/㎡；

S——人體蓄熱率，W/㎡（式中各項(xiàng)均以人體單位表面積的產(chǎn)熱和散熱表示）

（3）裸身人體皮膚表面積的計(jì)算：

AD=0.202mb0.425H0.725式中，AD為人體皮膚表面積,m2；H為身高,m；mb—為體重,kg；如果一個(gè)人身高為1.78m，體重為90kg，則皮膚表面積為2.08m2左右。如果一個(gè)人身高為1.78m，體重為65kg，則皮膚表面積為1.8m2左右。如果一個(gè)人身高為1.6m，體重為50kg，則皮膚表面積為1.5m2左右。Skintemperature人體的核心溫度是由人體的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度即代謝率決定的，人體的核心溫度必須維持在一個(gè)相當(dāng)窄的范圍內(nèi)才能保證其正常功能，而人的皮膚溫度卻隨外界溫度的變化而變化，而且與人體的核心溫度一樣，各部位之間存在一定差別。為了確定人的平均皮膚溫度，Ramanathan（1964）提出了一個(gè)四點(diǎn)模型，即可通過(guò)測(cè)試人體胸部、上臂、大腿以及小腿的皮膚溫度，按照權(quán)系數(shù)0.3、0.3、0.2和0.2進(jìn)行加權(quán)平均。這樣求得的平均皮膚溫度對(duì)于多數(shù)用途來(lái)說(shuō)是合適的。(4)人體最大的生理性溫度變化變動(dòng)范圍為35～40℃；

S=0，表明人體正常；S>0，表明體溫上升，人體不舒適;當(dāng)體溫≥40℃,稱(chēng)體溫過(guò)高；當(dāng)體溫≥45℃，人死亡;S<0,表明在冷環(huán)境中，人體散熱量增多。當(dāng)體溫<36℃，稱(chēng)體溫過(guò)低；當(dāng)體溫<28℃，有生命危險(xiǎn)；當(dāng)體溫<20℃，一般不能復(fù)蘇；人體皮膚所能夠適應(yīng)的溫度范圍在29℃～37℃之間。

人體皮膚溫度與人體熱感覺(jué)的關(guān)系皮膚溫度狀態(tài)45℃以上皮膚組織迅速損傷，熱痛閾41℃～39℃疼感閾39℃～37℃熱的感覺(jué)34℃～33℃休息時(shí)處于熱中性狀態(tài)，熱舒適32℃～30℃較大（3-6met）運(yùn)動(dòng)量時(shí)感覺(jué)舒適31℃～29℃坐著時(shí)有不愉快的冷感25℃（局部）皮膚喪失感覺(jué)5℃（手）伴隨疼感的冷感覺(jué)2人體與外界的熱交換形式對(duì)流、輻射、蒸發(fā)；對(duì)流：環(huán)境空氣的溫度決定了人體表面與環(huán)境的對(duì)流換熱，溫差因而影響了對(duì)流換熱量。周?chē)目諝饬魉儆绊懥藢?duì)流熱交換系數(shù)。氣流速度大時(shí),人體的對(duì)流散熱量增加,因此會(huì)增加人體的冷感。輻射：周?chē)矬w的表面溫度決定了人體輻射散熱的強(qiáng)度。蒸發(fā)：潛熱交換。主要是通過(guò)皮膚蒸發(fā)和呼吸散濕帶走身體的熱量。決定于空氣相對(duì)濕度的大小與空氣流速

皮膚蒸發(fā)：包含汗液蒸發(fā)和通過(guò)皮膚的濕擴(kuò)散兩部分；空氣流速：除了影響人體與環(huán)境的顯熱和潛熱交換速率以外,還影響人體的皮膚的觸覺(jué)感受。吹風(fēng)感（draught）是一種氣流增大引起皮膚及粘膜蒸發(fā)量增加以及氣流沖力產(chǎn)生的不愉快的感覺(jué)。3影響人體與外界顯熱交換的幾個(gè)環(huán)境因素

(1)平均輻射溫度：MRT(MeanRadiantTemperature)

平均輻射溫度的意義是一個(gè)假想的等溫圍合面的表面溫度，它與人體間的輻射熱交換量等于人體周?chē)鷮?shí)際的非等溫圍合面與人體間的輻射熱交換量。

式中----平均輻射溫度，K；

Fnj----周?chē)h(huán)境第j個(gè)表面的角系數(shù)；

Tnj----周?chē)h(huán)境第j個(gè)表面的溫度，K；

εj----周?chē)h(huán)境第j個(gè)表面的黑度；

ε0----假想圍合面的黑度；

四次方關(guān)系并采用絕對(duì)溫標(biāo)，實(shí)際使用時(shí)有一定的困難，對(duì)于人體所處的實(shí)際環(huán)境溫差來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)化的一次方表達(dá)式的結(jié)果比實(shí)際平均輻射溫度會(huì)略小一些，但已經(jīng)足夠精確了。另外，在實(shí)際的建筑室內(nèi)環(huán)境里，室內(nèi)各主要表面的黑度一般差別并不大，因此可假定人體周?chē)鞣堑葴貒厦娴暮诙染扔诩傧牒蠂暮诙圈?，則有采用攝氏溫標(biāo)的平均輻射溫度近似表達(dá)式：其中----平均輻射溫度，℃；

tnj——周?chē)h(huán)境第j個(gè)表面的溫度，℃。測(cè)量平均輻射溫度最早、最簡(jiǎn)單，且仍是最普遍的方法是使用黑球溫度計(jì)。它是一個(gè)由一個(gè)涂黑的薄壁銅球內(nèi)裝有一個(gè)溫度計(jì)組成，溫度計(jì)的感溫包包在銅球的中心。使用時(shí)把黑球溫度計(jì)懸掛在測(cè)點(diǎn)處，使其與周?chē)h(huán)境達(dá)到熱平衡，此時(shí)測(cè)得的溫度為黑球溫度Tg(blackglobetemperature)。如果同時(shí)測(cè)出了空氣的溫度Ta，則當(dāng)平均輻射溫度與室溫差別不是很大時(shí)，可求出平均輻射溫度為：

(2)操作溫度t0(OperativeTemperature)

反映了環(huán)境溫度ta和平均輻射溫度tr的綜合作用；式中：

hr——輻射換熱系數(shù)，W/(㎡·℃)

hc——對(duì)流換熱系數(shù)，W/(㎡·℃)(3)對(duì)流換熱系數(shù)hc

自然對(duì)流;受迫對(duì)流(與風(fēng)速有關(guān))人體表面的對(duì)流換熱系數(shù)對(duì)流換熱系數(shù)hc(m2·℃）提出者適應(yīng)條件受迫對(duì)流8.6v0.612.1v0.58.6v0.538.3v0.5D.Mitchell(1974)Winslow等(1939)Gagge等(1969)Kerslake(1972)最好的平均值用于Fanger舒適方程用于SET公式中推薦來(lái)用自然對(duì)流3.01.16(M-50)0.391.18ΔT0.252.38ΔT0.254.0Nishi和Gagge(1977)Nishi和Gagge(1977)Birkebak(1966)Nelson和Peterson(1952)Rapp(1973)靜止空氣中的靜止人體靜止空氣中的活動(dòng)人體2m高的圓柱體用于Fanger舒適方程推薦用于靜坐者(4)對(duì)流質(zhì)交換系數(shù)he

為了確定對(duì)流質(zhì)交換系數(shù)he，引入了傳質(zhì)與傳熱的比擬方法。Lewis指出對(duì)流質(zhì)交換系數(shù)he（即蒸發(fā)換熱系數(shù)）與對(duì)流換熱系數(shù)hc是相關(guān)的，二者存在固定的關(guān)系：

LR=he/hc

LR稱(chēng)為“劉易斯系數(shù)”，（LewisRatio），單位為℃／kPa。對(duì)于典型的室內(nèi)空氣環(huán)境有：

LR=16.5

4服裝的作用

保溫；阻礙濕擴(kuò)散。

(1)服裝熱阻Icl：指的是顯熱熱阻Iclo

常用的單位有：㎡·K/W和clo1clo=0.155㎡·K/W1clo定義為：一個(gè)靜坐者在21℃空氣溫度、空氣流速不超過(guò)0.05m/s，相對(duì)濕度不超過(guò)50%的環(huán)境中感到舒適所需要的服裝熱阻。

(服裝熱阻clothinginsulation)1clo相當(dāng)于內(nèi)穿襯衣外穿普通外衣時(shí)的服裝熱阻。夏季服裝一般為0.5clo(0.08m2·K/W)，工作服裝一般為0.7clo（0.11m2·K/W），正常室外穿的冬季服裝一般為1.5～2.0clo，在北極地區(qū)的服裝可達(dá)到4.0clo。如果缺乏成套服裝熱阻Icl的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)單件服裝的熱阻Iclu,i求得：Icl=0.835∑Iclu,i+0.161對(duì)于從皮膚表面到環(huán)境空氣的傳熱過(guò)程，需要考慮服裝表面的對(duì)流換熱熱阻Ia，因此，服裝的總熱阻It為：

其中fcl是服裝的面積系數(shù)。

椅子對(duì)熱阻的影響

取決于椅子與人體接觸的面積

行走對(duì)熱阻的影響

行走時(shí)由于人體與空氣之間存在相對(duì)流速，會(huì)降低服裝的熱阻。其降低的熱阻值可用下式估算：

ΔIcl=0.504Icl+0.00281Vwalk

–0.24其中人的行走步速Vwalk的單位是步／min。如果一個(gè)人靜立的服裝熱阻是1clo，則當(dāng)他行走步速為90步／min（約3.7km／h）時(shí)，他的服裝熱阻會(huì)下降0.52clo，變成0.48clo。

舒適的服裝熱阻與溫度、活動(dòng)強(qiáng)度與相對(duì)風(fēng)速v的關(guān)系

(2)服裝透濕性一方面：服裝對(duì)皮膚的表面的水蒸氣擴(kuò)散有一個(gè)附加的阻力；另一方面：服裝吸收部分汗液，使得只有剩余部分汗液蒸發(fā)冷卻皮膚；服裝吸收了汗液后，會(huì)使人涼快。表1clo干燥服裝被汗?jié)駶?rùn)后的熱阻活動(dòng)強(qiáng)度靜坐坐姿售貨站立售貨站立但偶爾走動(dòng)行走3.2km/h行走4.8km/h行走6.4km/h服裝熱阻clo0.60.40.50.40.40.350.3(3)服裝的表面積人體著裝后與外界的熱質(zhì)交換面積有所改變，因此常常用服裝的面積系數(shù)fcl來(lái)表示人體著裝后的實(shí)際表面積Acl和人體裸身表面積AD之比：

服裝面積系數(shù)：

fcl=Acl/AD粗估算公式：它反映了服裝的面積系數(shù)與服裝的熱阻之間是具有一定關(guān)系

fcl=1.0+0.3Icl５．人體的能量代謝（1）人體的能量代謝率：影響能量代謝的因素

1）精神活動(dòng)

2）食物的特殊動(dòng)力效應(yīng)：3）環(huán)境溫度：

4)性別、年齡

5)肌肉活動(dòng)：

臨床上規(guī)定未進(jìn)早餐前，保持清醒靜臥半小時(shí)，室溫條件維持在18～25℃之間測(cè)定的代謝率叫做基礎(chǔ)代謝率（BasalMetabolicRate，BMR）。由于人體的能量代謝率易受多種因素的影響，基礎(chǔ)代謝率可用作為衡量代謝的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。人體的基礎(chǔ)代謝率隨年齡逐漸下降，少年較高，老年稍低。女性比男性低6％～10％。BMR正常的變動(dòng)范圍是10％～15％之內(nèi)，如果變動(dòng)超過(guò)20％，則是病理狀態(tài)。6~10%代謝率用M表示，單位w/m2代謝率單位1met=58.2w/m2，其定義為人靜坐時(shí)的代謝率。正常健康人20歲時(shí)的最大代謝率可以達(dá)到12met，但到70歲時(shí)就會(huì)下降到7me。長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員最高可達(dá)到20met。35歲左右的未受專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的成人最大代謝率約為10met。代謝率達(dá)到5met以上，人就會(huì)感到非常疲勞了。成年男子在不同活動(dòng)強(qiáng)度條件下的代謝率

活動(dòng)類(lèi)型w/m2met活動(dòng)類(lèi)型w/m2met睡眠400.7提重物，打包1202.1躺著460.8駕駛載重車(chē)1853.2靜坐58.21.0跳交誼舞140-2552.4-4.4站著休息701.2體操/訓(xùn)練175-2353.0-4.0炊事95-1151.6-2.0打網(wǎng)球210-2703.6-4.0用縫紉機(jī)縫衣1051.8步行，0.9m/s1152.0修理燈具，家務(wù)154.62.66步行，1.2m/s1502.6在辦公室靜坐閱讀551.0步行，1.8m/s2203.8在辦公室打字651.1跑步，2.37m/s3666.29站著整理文檔801.4下樓2334.0站著，偶爾走動(dòng)1232.1上樓70712.1

（2）人體的機(jī)械效率人體的代謝率取決于活動(dòng)強(qiáng)度，人體對(duì)外所做的功也取決于活動(dòng)強(qiáng)度。因此人體對(duì)外輸出的機(jī)械功是代謝率的函數(shù)。人體對(duì)外做功的機(jī)械效率η定義為：

η=W/M人體在不同活動(dòng)強(qiáng)度下機(jī)械效率的特點(diǎn)是效率值比較低，一般為5％～10％。對(duì)于大多數(shù)的活動(dòng)來(lái)說(shuō)，人體的機(jī)械效率η幾乎為0，很少能超過(guò)20％。因此在空調(diào)負(fù)荷計(jì)算時(shí)往往把人體的機(jī)械效率η看作0，其原因?yàn)椋?/p>

1）大部分的辦公室勞動(dòng)和室外輕勞動(dòng)的機(jī)械效率近似0；

2）人體代謝率的估算本身帶有誤差；

3）忽略人體對(duì)外所作的機(jī)械功對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是偏于安全的。人體活動(dòng)的機(jī)械效率

活動(dòng)強(qiáng)度機(jī)械效率η（%）活動(dòng)強(qiáng)度機(jī)械效率η（%）靜坐0步行上山，坡度5%，速度4km/h10安靜地站著0步行上山，坡度15%，速度4km/h20一般的辦公室工作0輕的工業(yè)勞動(dòng)（如汽車(chē)修理、鉗工）10站著從事輕工作0重的手工勞動(dòng)（如挖土和鏟土）10在平地上步行0（3）人體蒸發(fā)散熱量

1)人體的皮膚蒸發(fā)散熱量Esk

（Evaporationskin）人體的皮膚潛熱散熱量與環(huán)境空氣的水蒸氣分壓力Pa、皮膚表面的水蒸氣分壓力Psk、服裝的潛熱換熱熱阻Ie,cl等有關(guān)。皮膚表面可能達(dá)到的最大潛熱換熱量Emax（w/m2）為：Emax=(Psk－Pa)/[Ie,cl＋1/(fclhe)]=he′(Psk－Pa)

這里he是著裝人體表面即服裝表面的對(duì)流質(zhì)交換系數(shù)，W／（m2·kPa）。如果把皮膚表面的飽和水蒸氣分壓力Psk簡(jiǎn)化為皮膚溫度tsk的回歸函數(shù)，有：

Psk=0.254tsk

－3.335只有總排汗量大大超過(guò)蒸發(fā)量才可能保證人體的每一部分都是濕潤(rùn)的。但蒸發(fā)散熱量是用生理學(xué)方法根據(jù)汗液分泌量確定的，因此除了最極端的一些條件下，實(shí)際的蒸發(fā)散熱量Esk要小于最大可能值，即有：

Esk=Ersw＋Edif=ωEmax式中Ersw是汗液蒸發(fā)散熱量，Edif是皮膚濕擴(kuò)散散熱量，ω為皮膚濕潤(rùn)度，即皮膚實(shí)際蒸發(fā)量與在同一環(huán)境中皮膚完全濕潤(rùn)而可能產(chǎn)生的最大散熱量之比：ω＝Esk／Emax。如果環(huán)境的濕度增加，盡管Esk仍為常數(shù)，皮膚濕潤(rùn)度ω也會(huì)增加。如果沒(méi)有排汗，皮膚濕擴(kuò)散散熱量應(yīng)該為：

Edif=0.06Emax而有正常排汗時(shí)，皮膚濕擴(kuò)散散熱量為：

Edif=0.06（Emax－Ersw）汗液蒸發(fā)散熱量Ersw是由體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制的。Fanger認(rèn)為當(dāng)人體感覺(jué)接近“中性”即不太冷也不太熱時(shí)，人體平均皮膚溫度tsk和出汗造成的潛熱散熱量Ersw取決于人體代謝率和對(duì)外所做的功。在接近熱舒適條件下有以下根據(jù)RohleshNevins實(shí)驗(yàn)的回歸式：

tsk=35.7–0.0275（M-W）

Ersw=0.42（M-W-58.2）式中的Ersw單位為w／m2。聯(lián)立方程,并對(duì)換熱熱阻進(jìn)行一些簡(jiǎn)化，可得到舒適條件下的皮膚濕潤(rùn)度：呼吸respiration

顯熱sensibleheat

潛熱latentheat

全熱t(yī)otalheat

2)人體的呼吸散熱散濕量顯熱散熱：

Cres=0.0014M(34-ta)W/㎡

潛熱散熱：

Eres=0.0173M(5.867－Pa)W/㎡（4）人體與外界的輻射換熱量溫度為600K以下的表面，所發(fā)射輻射能的波長(zhǎng)一般在2μm以上，因此在一般的建筑式內(nèi)環(huán)境中，多數(shù)表面只發(fā)射長(zhǎng)波輻射，可認(rèn)為人體與環(huán)境表面均為灰體。人體與外界的輻射換熱方程可表為：

R=

fclfeff

(T4cl－T4r)式中：ε為人體表面的發(fā)射率，對(duì)于灰體其值等于吸收率；σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)（5.67×10-8W/m2K4）；feff

是人體姿態(tài)影響有效表面積的修正系數(shù)；Tcl是人體表面的溫度，K；Tr是環(huán)境的平均輻射溫度，K。由于人體的表面顏色，包括人著裝的顏色和人的膚色影響了人體對(duì)輻射熱的吸收能力，因此在某種情況下需要了解不同膚色人體的表面吸收率和發(fā)射率。

輻射源溫度（K）電爐1100鎢絲2200太陽(yáng)6000中間色服裝0.90.80.7裸體（高加索人）0.950.650.4裸體（黑人）0.950.90.8人體處于不同的姿態(tài)必然影響人體對(duì)外暴露的表面的大小，因此需要根據(jù)人體不同姿態(tài)對(duì)人體的表面積進(jìn)行修正。

Fanger(1972)Guibert和Tayler(1952)坐著0.70.7站著0.720.78半立著0.72（5）不同環(huán)境條件和活動(dòng)強(qiáng)度下，人體的散熱和散濕量活動(dòng)強(qiáng)度散熱散濕環(huán)境溫度（℃）2021222324252627282930靜坐顯熱（W）潛熱（W）散濕（g/h）842638812740783045743450713756674161634568585075535582486090436597極輕勞動(dòng)顯熱（W）潛熱（W）散濕（g/h）904769855176795683755989706496656910261731095777115518312345891324193139輕度勞動(dòng)顯熱（W）潛熱（W）散濕（g/h）93901348794140811001507610615870112167641171755812318451130194471352034014221235147220中等勞動(dòng)顯熱（W）潛熱（W）散濕（g/h）1171181751121231841041311969713820788147219831522277416124067168250611742605218327345190283重度勞動(dòng)顯熱（W）潛熱（W）散濕（g/h）169238356163244365157250373151256382145262391140267400134273408128297417122285425116291434110297443成年男子在不同環(huán)境溫度條件下的散熱、散濕量二、人體的溫度感受系統(tǒng)（一）人體皮膚存在冷點(diǎn)和熱點(diǎn)

1、人體皮膚中存在對(duì)冷敏感的區(qū)域和對(duì)熱敏感的區(qū)域，冷點(diǎn)和熱點(diǎn)。

2、人體體內(nèi)某些粘膜和腹腔內(nèi)臟等處也存在溫度感受器。

3、人體的脊髓、腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中也存在著能感受溫度變化的神經(jīng)元。稱(chēng)作人體的中樞性溫度敏感神經(jīng)元。

（二）根據(jù)反應(yīng)特性，分為：

冷感受器和熱感受器冷感受器數(shù)目多于熱感受器。可向大腦發(fā)出50mV左右的脈沖信號(hào)。人體各部位冷點(diǎn)和熱點(diǎn)分布密度（個(gè)/cm2）

部位冷點(diǎn)熱點(diǎn)部位冷點(diǎn)熱點(diǎn)前額5.4～8.0手背7.40.5鼻子8.01.0手掌1.0～5.00.4嘴唇16.0～19.0手指背7.0～9.01.7臉部其他部位8.4～9.01.7手指肚2.0～4.01.6胸部9.0～10.20.3大腿4.4～5.20.4腹部8.0～12.5小腿4.3～5.7后背7.8腳背5.6上臂5.0～6.5腳底3.4前臂6.0～7.50.3～0.4冷感受器處的皮膚結(jié)構(gòu)

冷感受器位于貼近皮膚表面下0.15～0.17mm的生發(fā)層中，而熱感受器則位于皮膚表面下約0.3～0.6mm處。三、人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)

人體與非生物體的熱變化過(guò)程的區(qū)別在于人體的溫度和散熱量并不完全由環(huán)境因素決定，因?yàn)槿梭w的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)在一定環(huán)境參數(shù)范圍內(nèi)具有主動(dòng)調(diào)節(jié)這些參數(shù)的能力。體溫調(diào)節(jié)的主要功能是將人體的核心溫度維持在一個(gè)適合于生存的較窄的范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)體溫的中樞主要在下丘腦。它是大腦的一部分，在食物攝入、水分平衡、體溫調(diào)節(jié)等一些自主功能中起主要作用。下丘腦由幾個(gè)分區(qū)組成，其中兩個(gè)分區(qū)控制著溫度調(diào)節(jié)，稱(chēng)為下丘腦前部和后部。一些實(shí)驗(yàn)觀察到下丘腦前部的主要作用是促進(jìn)散熱，而后部的主要作用是促進(jìn)產(chǎn)熱以達(dá)到御寒的目的。但也有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)下丘腦前部也對(duì)產(chǎn)熱有影響作用，因此下丘腦是一個(gè)整體分層次的體溫調(diào)節(jié)的中樞整合機(jī)構(gòu)。人體體溫的調(diào)節(jié)方法包括調(diào)節(jié)皮膚表層的血流量、調(diào)節(jié)排汗量和提高產(chǎn)熱量。人體的皮膚表層的血流量能夠在很大范圍內(nèi)變動(dòng)，可以從幾乎為零直至得到心臟輸出量的12％。人體出汗進(jìn)行體溫調(diào)節(jié)是靠小汗腺起作用。在溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作時(shí)，提高環(huán)境溫度不改變?nèi)梭w的核心溫度或直腸溫度，只能增加排汗速率。不同空氣溫度下排汗率與核心溫度（直腸溫度）的關(guān)系曲線

核心溫度coretemperature下丘腦的后部執(zhí)行著抵御寒冷的功能。當(dāng)人體處于冷環(huán)境下，下丘腦的后部從冷感受器接受溫度信號(hào)，然后指示皮下血管收縮來(lái)減少身體表層的血流量，通過(guò)這種方式可以降低皮膚溫度以減少人體輻射和對(duì)流熱損失。為了調(diào)節(jié)溫度而改變血流量和皮膚表面細(xì)胞的大小的機(jī)能叫做血管收縮調(diào)節(jié)。如果人體內(nèi)部溫度仍不能維持恒定，人體體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)通過(guò)冷顫等方式增加代謝率。如果人體產(chǎn)熱量不能抵償熱損失，體溫就不可避免地要下降。因此，人體的御寒能力是很弱的，相對(duì)而言，人體防止過(guò)熱的能力卻要強(qiáng)得多。這也可能是為什么人體對(duì)冷刺激的反應(yīng)要比對(duì)熱刺激的反應(yīng)敏感的原因。冷顫是骨骼肌的一種不隨意收縮活動(dòng)，是由皮膚冷感受器引起的反射活動(dòng)。骨骼肌收縮時(shí)產(chǎn)生大量的熱，氣溫越低，冷顫越強(qiáng)，產(chǎn)熱越多，因而可以保持體溫不變。人在溫暖環(huán)境中休息時(shí)，內(nèi)臟產(chǎn)熱量為總產(chǎn)熱量的57.6％，而肌肉活動(dòng)時(shí)，這種產(chǎn)熱量分配比例產(chǎn)生根本的變化。例如，中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，總產(chǎn)熱量增加3倍，此時(shí)骨骼肌的產(chǎn)熱量占總量的75％～80％。因此在寒冷環(huán)境中使手腳經(jīng)常活動(dòng)，也可以增加產(chǎn)熱，達(dá)到抵抗寒冷的目的。

人體體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)

四.熱感覺(jué)thermalsensation

感覺(jué)不能用任何直接的方法來(lái)測(cè)量。對(duì)感覺(jué)和刺激之間關(guān)系的研究學(xué)科稱(chēng)為心理物理學(xué)（Psychophysics），是心理學(xué)最早的分支之一。

1定義：熱感覺(jué)是人體對(duì)周?chē)h(huán)境是“冷”還是“熱”的主觀描述。

裸身人體安靜時(shí)在29℃的氣溫中，代謝率最低；如適當(dāng)著衣，則在氣溫為18～25℃的情況下代謝率低而平穩(wěn)。在這些情況下，人體不發(fā)汗，也無(wú)寒意，僅靠皮膚血管口徑的輕度改變，即可使人體產(chǎn)熱量和散熱量平衡，從而維持體溫穩(wěn)定。此時(shí)，人體用于體溫調(diào)節(jié)所消耗的能量最少，人感到不冷不熱，這種熱感覺(jué)稱(chēng)之為“中性”狀態(tài)。

Thermalneutrality2．影響熱感覺(jué)的因素：

(1)冷熱刺激的存在

(2)刺激的延續(xù)時(shí)間

(3)人體原有的熱狀態(tài)熱涼中等3.人體皮膚溫度對(duì)熱感覺(jué)的影響

在中性區(qū)內(nèi)，皮膚熱感覺(jué)與溫度變化率有關(guān)

溫度變化率對(duì)冷閾和暖閾的作用

皮膚溫度改變引起的感覺(jué)與適應(yīng)溫度以及變化量之間的關(guān)系

4.人體核心溫度對(duì)熱感覺(jué)的影響結(jié)論：熱感覺(jué)最初取決于皮膚溫度，而后取決于核心溫度。

5.環(huán)境溫度迅速變化時(shí)，熱感覺(jué)的變化比體溫變化要快

所以，常用空氣溫度預(yù)測(cè)熱感覺(jué)。

6.熱感覺(jué)的描述:問(wèn)卷調(diào)查方式ASHRAE(AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAir-conditioningEngineers)熱感覺(jué)投票TSV(ThermalSensationVote）貝氏標(biāo)度ASHRAE熱感覺(jué)標(biāo)度

seven-pointscale7過(guò)分暖和+3熱6太暖和+2暖5令人舒適的暖和+1稍暖4舒適（不冷不熱）0正常3令人舒適的涼快-1稍涼2太涼快-2涼1過(guò)分涼快-3冷五、熱舒適thermalcomfort人體通過(guò)自身的熱平衡條件和感覺(jué)到的環(huán)境狀況并綜合起來(lái)獲得是否舒適的感覺(jué)。舒適的感覺(jué)是生理和心理上的。熱舒適在ASHRAEStandard55－1992中定義為對(duì)環(huán)境表示滿(mǎn)意的意識(shí)狀態(tài)。熱舒適是隨著熱不舒適的部分消除而產(chǎn)生的。當(dāng)人獲得一個(gè)帶來(lái)快感的刺激時(shí)，并不能肯定他的總體熱狀況是中性的。

由于熱舒適與熱感覺(jué)有分離的現(xiàn)象存在，因此在實(shí)驗(yàn)研究人體熱反應(yīng)時(shí)往往也設(shè)置評(píng)價(jià)熱舒適程度的熱舒適投票TCV（ThermalComfortVote）。這是一個(gè)由0至4的5級(jí)分度指標(biāo).熱舒適投票TVC熱感覺(jué)投票TSV熱舒適投票TVC熱感覺(jué)投票TSV4不可忍受+3熱0舒適-1稍涼3很不舒適+2暖-2涼2不舒適+1稍暖-3冷1稍不舒適0正常熱舒適的影響因素：

(1)空氣濕度：在某個(gè)偏熱的環(huán)境中人體需要出汗來(lái)維持熱平衡，空氣濕度的增加并不能改變出汗量，但卻能改變皮膚的濕潤(rùn)度。

人體的黏著性增加，不舒適感增加。潮濕的環(huán)境令人感到不舒適的主要原因就是皮膚的“黏著性”增加了。．引起不舒適的皮膚濕潤(rùn)度的上限：

W

＜0.0012M＋0.15

(2)垂直溫差若頭部周?chē)臏囟缺弱撞恐車(chē)鷾囟雀叩脑蕉?，感覺(jué)越不舒適。例如：地板輻射采暖時(shí)，比普通的散熱器更舒適。

不同地板材料的舒適溫度地板面層材料不滿(mǎn)意度<15%的地面溫度（℃）地板面層材料不滿(mǎn)意度<15%的地面溫度（℃）木23～28橡木地板24.5～28混凝土26～28.52mm聚氯乙烯26.5～28.5毛織地毯21～28大理石28～29.55mm軟木23～28(3)吹風(fēng)感吹風(fēng)感是最常見(jiàn)的不滿(mǎn)問(wèn)題之一，吹風(fēng)感的一般定義為人體所不希望的局部降溫。但吹風(fēng)對(duì)某個(gè)處于“中性一熱”狀態(tài)下的人來(lái)說(shuō)，吹風(fēng)是愉快的。

有效吹風(fēng)感（有效吹風(fēng)溫度θ）的定義：θ=（Tj-Ta）-8(v-0.15)建議的舒適標(biāo)準(zhǔn)是：-1.7<θ<1.1v<0.35m/sTj-吹風(fēng)的風(fēng)溫，℃比例小于20％的人感到不舒適的頸部最大吹風(fēng)速度平均風(fēng)速、溫度與不滿(mǎn)意率Fanger等研究者發(fā)現(xiàn)，在中性-冷環(huán)境下湍流度對(duì)人體對(duì)吹風(fēng)感的敏感性有很重要的影響。如果用PD表示不滿(mǎn)意率：PD=(34-ta)(v-0.05)0.62(0.37vTu+3.14)Tu-湍流度，無(wú)量綱。如果空氣流速表為平均流速和脈動(dòng)流速v’之和：v=+v’

，則有：不滿(mǎn)意率為15％時(shí)的吹風(fēng)平均速度、溫度和湍流度(4)輻射不均勻性對(duì)于大多數(shù)房間來(lái)說(shuō)，環(huán)境輻射溫度都會(huì)或多或少有一些不均勻。例如，由于窗的保溫一般比墻體保溫差，所以坐在窗前的人，會(huì)明顯感到身體局部受到的來(lái)自窗戶(hù)表面的冷熱輻射；采用輻射板空調(diào)，也會(huì)使人體靠輻射板過(guò)近的部分感到不舒適。這種過(guò)高的輻射不均勻度會(huì)使室內(nèi)人員感到不舒適。對(duì)于熱輻射來(lái)說(shuō)，輻射不均勻度可以用向量輻射溫度Tv來(lái)描述。假定采用輻射板采暖，室內(nèi)其他表面均處于平均溫度T∞，則有：Tv=Fpc(Tc-T∞)Tr=FscTc+(1-Fsc)T∞式中Tc

——輻射扳表面溫度，K；

T∞——室內(nèi)其他表面的平均溫度，K；

Tr——室內(nèi)測(cè)試點(diǎn)的平均輻射溫度，K；

Fpc——輻射板對(duì)室內(nèi)測(cè)試點(diǎn)平面微元的角系數(shù)；

Fsc——輻射板對(duì)室內(nèi)測(cè)試點(diǎn)小球面的角系數(shù)。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)向量輻射溫度超過(guò)10K，人們就會(huì)感到不舒適。熱輻射吊頂?shù)奈恢?、尺寸、表面溫度與舒適性冷輻射造成的不均勻性，則會(huì)給人帶來(lái)類(lèi)似“吹風(fēng)感”的不舒適感覺(jué)，即有“人體所不希望的局部降溫”。人逗留的某個(gè)位置，如果面對(duì)冷表面的平面輻射溫度Tpr比房間其余部分的平均輻射溫度低8K以上，則該位置就會(huì)使人感到不舒適。該結(jié)論的適用條件是室內(nèi)主要部分是舒適的，室內(nèi)低風(fēng)速，人員標(biāo)準(zhǔn)著裝。如果人很靠近窗，要求有：Tr-Tpr=Tr–Tf+Fpw(Tf-Tw)<8窗戶(hù)溫度、房間平均溫度、窗戶(hù)尺寸與最小舒適距離的關(guān)系室內(nèi)其余部分的平均輻射溫度Tr-窗戶(hù)的表面溫度Tw輻射不對(duì)稱(chēng)性和人體舒適性之間的關(guān)系

對(duì)人體的熱感覺(jué)來(lái)說(shuō)，哪種輻射相對(duì)比較舒適?(５)其他因素有一些因素普遍被人們認(rèn)為會(huì)影響人的熱舒適感。例如：人體年齡、性別、季節(jié)、人種、生活背景及個(gè)人愛(ài)好的差異等。研究結(jié)論與人們的一般看法是不一致的

實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)年齡對(duì)熱舒適沒(méi)有顯著影響，老年人代謝率低的影響被蒸發(fā)散熱率低所抵銷(xiāo)。老年人往往比年輕人喜歡較高室溫的現(xiàn)象的一種解釋是因?yàn)樗麄兊幕顒?dòng)量小。

長(zhǎng)期在熱帶地區(qū)生活的人并不比在寒冷地區(qū)生活的人更喜歡較暖的環(huán)境，結(jié)論認(rèn)為對(duì)熱舒適條件的要求是全世界相同的，不同的只是他們對(duì)不舒適環(huán)境的忍受能力。對(duì)不同性別的對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在同樣條件下男女之間對(duì)環(huán)境溫度的好惡沒(méi)有顯著差別。人體一天中有內(nèi)部體溫的節(jié)律波動(dòng)：下午最高，早晨最低。研究發(fā)現(xiàn)人體一天中對(duì)環(huán)境溫度的喜好沒(méi)有什么明顯變化，只是在午餐前有喜歡稍暖一些的傾向。

§4-2人體對(duì)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)描述

一.熱舒適方程

二.預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)PMV

三.有效溫度ET與ASHRAE舒適區(qū)一.熱舒適方程

thermalequation由于早期的舒適指標(biāo)是以大量實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果為依據(jù)，實(shí)驗(yàn)中的各有關(guān)參數(shù)可改變的數(shù)量有限，再加上各參數(shù)之間存在很多耦合關(guān)系，結(jié)論難以推廣。因此為了推出綜合的舒適指標(biāo)，P.O.Fanger于1982年提出了描述人體在穩(wěn)態(tài)條件下能量平衡的熱舒適方程，它的前提條件是：第一，人體必須處于熱平衡狀態(tài)；第二，皮膚平均溫度應(yīng)具有與舒適相適應(yīng)的水平；第三，為了舒適，人體應(yīng)具有最佳的排汗率。在人體熱平衡方程中，當(dāng)人體蓄熱率S=0時(shí)，有

M－W－C－R－E=0

把熱平衡方程式中每個(gè)變量的計(jì)算公式帶入方程可以得出熱舒適方程。式中：M——人體能量代謝率，W/㎡；

W——人體所做的機(jī)械功，W/㎡；

C——人體外表面向周?chē)h(huán)境通過(guò)對(duì)流形式散發(fā)的熱量，W/㎡；

R——人體外表面向周?chē)h(huán)境通過(guò)輻射形式散發(fā)的熱量，W/㎡；

E——汗液蒸發(fā)和呼出的水蒸氣所帶走的熱量，W/㎡；

（M－W）=fclhc(tcl-ta）＋3.96×10-8fcl[（tcl+273）4－（＋273）4］＋3.05[5.733－0.007（M－W）一Pa]＋0.42（M－W－58.2）＋1.73×10-2M（5.867－Pa）＋0.0014M（34－ta）熱舒適方程反映了人體處于熱平衡狀態(tài)時(shí)，是6個(gè)影響人體熱舒適的變量的因素

M、Pa、ta、tr、Icl、v之間的定量關(guān)系。二.預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)PMV(PredictedMeanVote)PMV指標(biāo)就是將反映人體對(duì)熱平衡的偏離程度的人體熱負(fù)荷TL得出的。

TL=M－W－C－R－ETL為正，人體產(chǎn)生熱感覺(jué)；TL為負(fù)，則產(chǎn)生冷感覺(jué)。其絕對(duì)值越大，人體偏離熱舒適的狀態(tài)就越遠(yuǎn)。預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)PMV代表了對(duì)同一環(huán)境絕大多數(shù)人的舒適感覺(jué)。

PMV=[0.303exp（-0.036M）＋

0.0275]TL

式中人體熱負(fù)荷TL的定義為人體產(chǎn)熱量與人體向外界散出的熱量之間的差值。PMV指標(biāo)同樣采用了7級(jí)分度。

PMV熱感覺(jué)標(biāo)尺

熱感覺(jué)熱暖微暖適中微涼涼冷PMV值+3+2+10-1-2-3預(yù)測(cè)不滿(mǎn)意百分比PPD（PredictedPercentDissatisfied）

PPD指標(biāo)表示人群對(duì)熱環(huán)境不滿(mǎn)意的百分?jǐn)?shù)。利用概率分析方法，給出PMV與PPD之間的定量關(guān)系：

PPD＝100-95exp［-（0.03353PMV4＋0.2179PMV2）］1984年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了室內(nèi)熱環(huán)境評(píng)價(jià)與測(cè)量的新標(biāo)準(zhǔn)化方法ISO7730。在ISO7730標(biāo)準(zhǔn)中就采用PMV-PPD指標(biāo)來(lái)描述和評(píng)價(jià)熱環(huán)境。

由圖可見(jiàn)：當(dāng)PMV=0時(shí)，PPD=5%。既意味著在室內(nèi)處于最佳的熱舒適狀態(tài)時(shí)，仍然有5％的人感到不滿(mǎn)意。因此ISO7730對(duì)PPV-PPD指標(biāo)的推薦值在－0.5－＋0.5之間，相當(dāng)于人群中允許有10％的人感覺(jué)不滿(mǎn)意。

三.有效溫度ET與ASHRAE舒適區(qū)

有效溫度ET(EffectiveTemperature)的定義：將干球溫度、濕度、空氣流速對(duì)人體溫暖感或冷感影響的綜合值,數(shù)值上等于產(chǎn)生相同感覺(jué)的靜止飽和空氣的溫度。它意味著在實(shí)際環(huán)境和飽和空氣環(huán)境中衣著和活動(dòng)強(qiáng)度相同，且平均輻射溫度等于空氣溫度。有效溫度通過(guò)人體實(shí)驗(yàn)獲得，并將相同有效溫度的點(diǎn)作為等舒適線系繪制在濕空氣焰濕圖上或繪成諾模圖的形式。(1919-1970)有效溫度ET諾謨圖新有效溫度ET﹡：改變了有效溫度過(guò)高的估計(jì)了濕度在低溫下對(duì)涼爽和舒適狀態(tài)的影響，把皮膚濕潤(rùn)度的概念引進(jìn)來(lái)。(1971)通過(guò)對(duì)身著0.6clo服裝靜坐在流速0.15m／s的空氣中的人的熱舒適實(shí)驗(yàn)，采用相對(duì)濕度50％時(shí)的空氣溫度來(lái)作為與其冷熱感相同環(huán)境的有效溫度，即同樣服裝和活動(dòng)的人在某環(huán)境中的冷熱感與在相對(duì)濕度50％空氣環(huán)境中的冷熱感相同，則后者所處環(huán)境的空氣干球溫度就是前者的ET*。該指標(biāo)只適用于著裝輕薄、活動(dòng)量小、風(fēng)速低的環(huán)境。標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET﹡：(綜合考慮了不同的活動(dòng)水平,和衣服熱阻,這樣的一個(gè)最通用的指標(biāo))是一個(gè)等效的干球溫度。即SET﹡把真實(shí)環(huán)境下的空氣溫度、相對(duì)濕度、和平均輻射溫度規(guī)整為一個(gè)溫度參數(shù)，使具有不同空氣溫度、相對(duì)濕度和平均輻射溫度的環(huán)境能用一個(gè)SET﹡值相互比較。

StandardEffectiveTemperature標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET﹡的定義是：身著標(biāo)準(zhǔn)熱阻服裝的人,在相對(duì)濕度為50%,空氣靜止不動(dòng),空氣溫度等于平均輻射溫度的等溫環(huán)境下,若與他在實(shí)際環(huán)境和實(shí)際服裝熱阻條件下的平均皮膚溫度和皮膚濕潤(rùn)度相同，則必將具有相同的熱損失，則該溫度就是上述實(shí)際環(huán)境的SET*。即：

Qsk=hcSET’（tsk－SET*）+wheSET’（Psk

－0.5PSET）

新有效溫度和ASHRAE舒適區(qū)ASHRAE舒適標(biāo)準(zhǔn)55－74的舒適區(qū)美國(guó)坎薩斯州立大學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的舒適區(qū)新有效溫度線25℃線ASHRAE舒適標(biāo)準(zhǔn)55－74的舒適區(qū)(平行四邊形面積)適用條件：身著服裝熱阻為0.8～1.0clo,坐著的人,活動(dòng)量較大些。美國(guó)坎薩斯州立大學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的舒適區(qū)(菱形面積)適用條件：身著服裝熱阻為0.6～0.8clo,靜坐的人.兩塊舒適區(qū)重疊處是被推薦的室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)條件。而25℃等效溫度線正通過(guò)重疊區(qū)的中心。（溫度：25℃，濕度：50%）

圖中斜畫(huà)的一組虛線即為等有效溫度線,它的數(shù)值是在Φ=50%的相對(duì)濕度線所標(biāo)注的對(duì)應(yīng)的溫度值。如t=25℃,Φ=50%兩線交點(diǎn)的虛線即為25℃等有效溫度線，這些等有效溫度線是在室內(nèi)空氣流速為0.15m/s,對(duì)靜坐著、服裝熱阻為0.6clo的人員實(shí)測(cè)所得。

§4-3人體對(duì)動(dòng)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)一.人體對(duì)階躍溫度變化的反應(yīng)

二.人體對(duì)變化風(fēng)速的反應(yīng)

三.過(guò)度活動(dòng)狀態(tài)的熱舒適指標(biāo)一.人體對(duì)階躍溫度變化的反應(yīng)當(dāng)人體的溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí)，皮膚溫度和熱感覺(jué)的變化有一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，皮膚溫度因熱慣性的存在而滯后。圖4-18Gagge的階躍溫度變化對(duì)人體熱感覺(jué)影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)論:1.人體對(duì)環(huán)境突變的生理調(diào)節(jié)十分迅速,并不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良后果;2.人體在環(huán)境突變的生理調(diào)節(jié)周期中,皮膚溫度并不能獨(dú)立地作為熱感覺(jué)的評(píng)價(jià)尺度,因?yàn)榇藭r(shí)人體正在與周?chē)鸁岘h(huán)境之間發(fā)生激烈的熱交換，皮膚溫度的變化由于熱慣性的存在是滯后的。二.人體對(duì)變化風(fēng)速的反應(yīng)

1.舉例：固定風(fēng)扇與搖頭風(fēng)扇對(duì)人體熱舒適的對(duì)比

2.結(jié)論：搖擺風(fēng)扇的接受程度優(yōu)于固定風(fēng)扇，氣流脈動(dòng)頻率對(duì)人體熱感覺(jué)有著不可忽視的影響。動(dòng)態(tài)風(fēng)在較暖環(huán)境中對(duì)人體致冷效果更強(qiáng)于穩(wěn)定氣流。氣流脈動(dòng)頻率對(duì)人體熱感覺(jué)也有著不可忽視的影響。Fagger的實(shí)驗(yàn)證明了當(dāng)受試者處于“冷一中性”狀態(tài)時(shí)，頻率在0.3～0.5Hz范圍內(nèi)變化的氣流最容易使人體產(chǎn)生冷吹風(fēng)感，造成不舒適。而Arens卻認(rèn)為頻率在0.7～1.0Hz之間的氣流有更好的冷卻效果。也有研究者發(fā)現(xiàn)當(dāng)受試者處于“中性一熱”狀態(tài)時(shí)，頻率0.3～0.5Hz范圍內(nèi)變化的氣流使人感到最涼爽。

3.應(yīng)用

1）在空調(diào)設(shè)計(jì)中的氣流脈動(dòng)頻率在0.7-1.0Hz時(shí)有更好的冷卻效果，更舒適。

2）空調(diào)送風(fēng)的頻率、風(fēng)速要更接近于自然風(fēng)，才更舒適

三.人體在過(guò)渡空間環(huán)境的熱舒適指標(biāo)：

1.相對(duì)熱指標(biāo)RWI(RelativeWarmthIndex)：適用于較暖環(huán)境

2.熱損失率HDR(HeatDeficitRate)：適用于冷環(huán)境它對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)程的考慮反映在：

1．認(rèn)為人在一種活動(dòng)狀態(tài)過(guò)渡到另一種狀態(tài)時(shí)，要經(jīng)過(guò)6min的過(guò)程代謝率M才能達(dá)到最終活動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定代謝率。在這個(gè)過(guò)渡過(guò)程中，代謝率與時(shí)間呈線性關(guān)系。

2．人的活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致出汗并濕潤(rùn)服裝，同時(shí)人的活動(dòng)擾動(dòng)周?chē)鷼饬?，?dǎo)致服裝熱阻有所改變。認(rèn)為一種活動(dòng)狀態(tài)過(guò)渡到另一種活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，服裝熱阻要經(jīng)過(guò)6min達(dá)到新的穩(wěn)定值，其間服裝熱阻與時(shí)間呈線性關(guān)系。1.相對(duì)熱指標(biāo)RWI

(RelativeWarmthIndex)RWI是一個(gè)無(wú)量綱指標(biāo)。如果在兩種不同的環(huán)境條件和活動(dòng)情況下，具有相同的RWI值，則表明人在這兩種情況下的熱感覺(jué)是近似的。

(Pa≤2269Pa)

(Pa≥2269Pa)

RWI的分度與ASHRAE熱感覺(jué)標(biāo)度之間的關(guān)系

熱感覺(jué)ASHRAE熱感覺(jué)標(biāo)度相對(duì)熱指標(biāo)RWI暖20.25稍暖10.15中性00.08稍涼-10.00

RWI滿(mǎn)意度曲線2.熱損失率HDR

(HeatDeficitRate)熱損失率HDR綜合考慮了溫度、濕度、輻射、風(fēng)速、人體代謝率、服裝等影響人體熱舒適的因素，反映了人體單位皮膚面積上的熱損失，單位是w/m2。人的平均皮膚溫度是隨著外界環(huán)境的變化而變化的，感覺(jué)基本舒適的皮膚溫度范圍約為30.6-35℃。人體散熱量大于發(fā)熱量，人體出現(xiàn)熱債（heatdeficit），達(dá)到約100kJ/m2時(shí)，會(huì)感到冷不適。HDR的定義式如下：式中：D—熱債，J/m2Δτ—暴露時(shí)間，s

§4-4其他熱濕環(huán)境的物理度量一.熱應(yīng)力指數(shù)HIS(HeatStressIndex)二.濕黑球溫度WBGT(Wet-Bulb-GlobeTemperature)三.風(fēng)冷卻指數(shù)WCI(WindChillIndex)熱應(yīng)力一個(gè)具有潛在危險(xiǎn)的、不舒適的環(huán)境會(huì)形成一個(gè)強(qiáng)烈刺激，稱(chēng)熱應(yīng)力。熱過(guò)勞：(thermalstrain)由于熱應(yīng)力的存在導(dǎo)致使人體出現(xiàn)的排汗量、心跳速度、人體核心溫度的變化，稱(chēng)熱過(guò)勞。圖中，B區(qū)為可調(diào)區(qū)，C區(qū)為受環(huán)境影響區(qū)，排汗量不再增加而體溫上升。熱應(yīng)力與熱過(guò)勞的關(guān)系

一、熱應(yīng)力指數(shù)HIS(HeatStressIndex)1、概念：把環(huán)境變量中的溫度、濕度綜合成一個(gè)單一的指數(shù)，用于定量表示熱環(huán)境對(duì)人體的作用應(yīng)力。2、應(yīng)用：在高溫、低濕與低溫、高濕環(huán)境中若熱應(yīng)力指數(shù)相同，則熱過(guò)勞相同。3、意義：用于具有熱失調(diào)危險(xiǎn)的環(huán)境中，用熱應(yīng)力評(píng)價(jià)環(huán)境，衡量熱過(guò)勞。

熱應(yīng)力指數(shù)的測(cè)定條件：假定皮膚溫度恒定在35℃基礎(chǔ)上；在蒸發(fā)熱調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)；呼吸散熱不計(jì)；認(rèn)為所需要的排汗量為Ereq，等于代謝量減去對(duì)流和輻射散熱量；熱應(yīng)力指數(shù)為

HSI=Ereq/Emax×100規(guī)定Emax的上限值為390w／m2，相當(dāng)于一個(gè)典型男子的排汗量為1L/h。熱應(yīng)力指數(shù)的意義

HSI暴露8h的生理和健康情況的描述-20輕度冷過(guò)勞0沒(méi)有熱過(guò)勞10～30輕度至中度熱過(guò)勞。對(duì)體力工作幾乎沒(méi)有影響，但可能減低技術(shù)性工作的效率40～60嚴(yán)重的熱過(guò)勞，除非身體健壯，否則就免不了危及健康。需要適應(yīng)環(huán)境的能力70～90非常嚴(yán)重的熱過(guò)勞，必須經(jīng)體格檢查以挑選工作人員。應(yīng)保證攝入充分的水和鹽分100適應(yīng)環(huán)境的健康年輕人所能容忍的最大過(guò)勞大于100暴露時(shí)間受體內(nèi)溫度升高的限制二.濕黑球溫度WBGT

(Wet-Bulb-GlobeTemperature)濕黑球溫度WBGT適用于室外炎熱環(huán)境，考慮了室外炎熱條件下太陽(yáng)的影響，目前在評(píng)價(jià)戶(hù)外作業(yè)熱環(huán)境時(shí)應(yīng)用廣泛。其標(biāo)準(zhǔn)定義式為：WBGT=0.7Tnwb+0.2Tg+0.1Ta(4-58)當(dāng)處在陰影下時(shí)，方程可簡(jiǎn)化為：

WBGT=0.7Tnwb+0.3Ta(4-59)黑球溫度Tg與空氣溫度、太陽(yáng)輻射、平均輻射溫度及空氣運(yùn)動(dòng)有關(guān)，而自然濕球溫度Tnwb則與空氣濕度、空氣運(yùn)動(dòng)、輻射溫度和空氣溫度有關(guān)。事實(shí)上WBGT是一個(gè)與影響人體環(huán)境熱應(yīng)力的所有因素都有關(guān)的函數(shù)。

ISO標(biāo)準(zhǔn)7243采用了WBGT作為熱應(yīng)力指標(biāo)表4-17為ISO標(biāo)準(zhǔn)7243推薦的WBGT閾值。新陳代謝水平新陳代謝率M(W/m2)WBGT閾值（℃）熱適應(yīng)好的人熱適應(yīng)差的人0M<11733321117<M<23430292234<M<3602826能否感覺(jué)空氣流動(dòng)（不能）（能）能否感覺(jué)空氣流動(dòng)（不能）（能）3360<M<468252622234M>46823251820圖4-21是NIOSH(1986)提出的WBGT與安全工作時(shí)間極限的關(guān)系。結(jié)論：人們?cè)诓煌男玛惔x率下有不同的WBGT安全極限值。當(dāng)環(huán)境的WBGT值較長(zhǎng)時(shí)間地超過(guò)該安全極限值，則應(yīng)當(dāng)采取安全保護(hù)措施避免人體受到熱損傷。三.風(fēng)冷卻指數(shù)WCI(WindChillIndex)1.在高寒地區(qū)，影響人體熱損失的主要因素是：空氣流速、空氣溫度。

2.概念：綜合空氣流速、空氣溫度綜合成一個(gè)單一的指數(shù)。

3.意義：表示在皮膚溫度為33℃時(shí)某一皮膚表面的冷卻速率。

WCI=(10.45+10√Va－

Va)(33－ta)kcal/㎡·h表5-14把風(fēng)冷卻指數(shù)與人體的生理效應(yīng)聯(lián)系起來(lái)。表中描述熱感覺(jué)的詞由Siple提出，適合于穿合適衣服的北極探險(xiǎn)者，因此不能認(rèn)為表中的“涼”與ASHRAE熱感覺(jué)標(biāo)度中的“涼”是一致的。

風(fēng)冷卻指數(shù)kcal/（m2.h）生理效應(yīng)風(fēng)冷卻指數(shù)kcal/（m2.h）生理效應(yīng)200愉快1200極度寒冷400涼1400裸露的皮膚凍傷800冷1400-2000裸露的皮膚在1分鐘內(nèi)凍傷1000很冷2000以上裸露的皮膚在半分鐘內(nèi)凍傷圖4-22風(fēng)冷卻指數(shù)的線算圖WCI=(10.45+10√1－1)(33－0)=19.45×33=641.85(kcal/㎡·h)第五節(jié)熱環(huán)境與勞動(dòng)效率

從國(guó)內(nèi)外大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱環(huán)境的水平影響人的勞動(dòng)效率。其影響程度隨勞動(dòng)類(lèi)型、緊張程度不同而不同。但現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的結(jié)果往往受實(shí)際環(huán)境中多種其他因素諸如噪聲、工作壓力、顏色等影響。為了深入分析熱環(huán)境