章人體反應(yīng)精選課件

1、第四章 人體對(duì)熱濕環(huán)境的反應(yīng)1主要內(nèi)容 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) 人體熱平衡 溫度感受系統(tǒng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng) 熱感覺(jué)與熱舒適 人體對(duì)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng) 人體對(duì)動(dòng)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng) 其他熱濕環(huán)境的物理度量 熱環(huán)境與工作效率 二節(jié)點(diǎn)模型2第一節(jié)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)31. 人體的基本生理要求 食物分解氧化熱量一、 人體的熱平衡基本概念1）人體的基本生理要求：維持體溫相對(duì)穩(wěn)定人體攝取食物以維持生命食物通過(guò)人體新陳代謝被分解，大部分化學(xué)能變成熱量人體不斷釋放熱量，也從環(huán)境中通過(guò)對(duì)流、輻射和汗液蒸發(fā)獲得或失掉熱量人體的生理機(jī)能決定了必須維持體溫相對(duì)穩(wěn)定以保證人體各項(xiàng)功能正常。代謝率(Me

2、tabolic Rate)：人體新陳代謝反應(yīng)過(guò)程中能量釋放的速率4人體各部分的溫度不同身體表面溫度比深部組織低，易隨著環(huán)境溫度變化；代謝率高的器官溫度較高。2.體溫從中你發(fā)現(xiàn)了什么？感謝血液循環(huán)，幫助我們將熱量從高溫處帶到低溫處5體溫核心溫度人體平均皮膚溫度量測(cè)體內(nèi)溫度的有利位置直腸鼓膜食道 用以估算腦血流溫度的最靠近和最容易利用的位置。 其溫度是最中心的溫度，用來(lái)量測(cè)動(dòng)脈血液溫度。 最常用的測(cè)試位置。a）核心溫度 核心層：通常包括腦、脊椎、心臟、肝臟、消化器官等內(nèi)臟部分 直腸溫度最接近6b）人體平均皮膚溫度外層(Shell)溫度 皮膚表面到 10 mm 以內(nèi)的部分，通常包括皮膚，皮下脂肪和表

3、層的肌肉7式中M人體能量代謝率,決定于人體活動(dòng)量大小，W/ W人體所做的機(jī)械功，W/； C人體外表面向周圍環(huán)境散發(fā)的對(duì)流熱量,W/； R人體外表面向周圍環(huán)境散發(fā)的輻射熱量,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/。人體熱平衡方程式：MWCRES=0指機(jī)體的產(chǎn)熱和散熱速率處于平衡狀態(tài)3.人體熱平衡89現(xiàn)在來(lái)分析一下熱平衡方程吧 S=0：S0：S0：Think，S=0就表示人體處于舒適狀態(tài)嗎？表明人體正常，能量平衡；表明體溫上升，人體不舒適；表明在冷環(huán)境中，人體散熱量增多。人體熱平衡方程式：MWCRES=0注意：S=0并不一定表示人體處于舒適狀態(tài)。因?yàn)楦鞣N熱量之間可

4、能有許多不同組合都可使S=0，但只有能使人體按正常比例散熱的熱平衡才是舒適的。對(duì)流換熱約占總散熱量的2530%；輻射散熱約占4550%；呼吸和無(wú)感覺(jué)蒸發(fā)散熱約占2530%。10當(dāng)勞動(dòng)強(qiáng)度或室內(nèi)熱環(huán)境要素發(fā)生變化時(shí)，人體通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)能爭(zhēng)取新的熱平衡，這時(shí)的熱平衡稱為“負(fù)荷熱平衡”，雖然S仍然=0，但人體已不在舒適狀態(tài)（但是可以忍受）。由于人體物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)能力有一定限度，終將出現(xiàn)S0。結(jié)論：室內(nèi)空氣溫度、濕度、氣流速度、環(huán)境輻射溫度是室內(nèi)熱環(huán)境的四項(xiàng)構(gòu)成要素，它們與人體產(chǎn)熱量及衣著情況的不同組合，使得室內(nèi)熱環(huán)境大致可分為舒適的、可以忍受的和不能忍受的三種情況。11式中人體皮膚表面積，m2； H身高，

5、m；體重，kg。4.裸身人體皮膚表面積的計(jì)算看看自己的皮膚有多大吧!再想想這么大的一張皮子是做什么用的呢?12皮膚的作用保護(hù)身體避免受傷和被病菌感染將身體內(nèi)部與外部環(huán)境隔開阻止水分流失幫助調(diào)節(jié)體溫排除體內(nèi)垃圾收集周圍環(huán)境的信息在陽(yáng)光照射下產(chǎn)生維生素D13二、人體與外界的熱交換 1.人體與外界的熱交換 顯熱交換對(duì)流散熱輻射散熱 潛熱交換皮膚散濕出汗蒸發(fā)皮膚濕擴(kuò)散呼吸散濕142.影響人體與外界熱交換的因素 環(huán)境空氣溫度：對(duì)流換熱 環(huán)境表面溫度：輻射換熱 水蒸汽分壓力（空氣濕度） 風(fēng)速 服裝熱阻：影響所有換熱形式15環(huán)境表面溫度 平均輻射溫度 或 近似式： 準(zhǔn)確的應(yīng)該是四次方 操作溫度：反映了環(huán)境空

6、氣溫度ta和平均輻射溫度 的綜合作用周圍物體的表面溫度：決定人體輻射散熱強(qiáng)度其溫度高會(huì)增加人體熱感；其溫度低會(huì)引起過(guò)多的輻射熱損失（如坐在冷玻璃窗旁所感到的輻射吹風(fēng)感）。16平均輻射溫度: 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圍實(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； Fj 周圍環(huán)境第j個(gè)表面的角系數(shù)； Tj周圍環(huán)境第j個(gè)表面的溫度，K； 周圍環(huán)境第j個(gè)表面的黑度； 假想圍合面的黑度。17 我國(guó)對(duì)不同建筑性質(zhì)的t（外墻或屋頂內(nèi)表面與室內(nèi)空氣之間的允許溫差）取值規(guī)定是根據(jù)衛(wèi)生和建造成本等因素確定的，一般保證不結(jié)露，不形成過(guò)分冷輻射。序號(hào)建筑

7、物和房間類型外墻平屋頂和坡屋頂頂棚1居住建筑、醫(yī)院、幼兒園等6.04.02辦公樓、學(xué)校、門診部等6.04.53公共建筑（除上述者外）7.05.518空氣相對(duì)濕度：一定溫度下，空氣相對(duì)濕度高則人體皮膚表面的蒸發(fā)量少，散熱量?。桓邷丨h(huán)境下相對(duì)濕度大增加人體熱感；低溫環(huán)境下相對(duì)濕度大會(huì)使衣物潮濕，降低衣服熱阻而增加人體冷感。19空氣流速：影響人體與環(huán)境的顯熱和潛熱交換速率，氣流速度大時(shí)人體對(duì)流散熱量大，提高汗液蒸發(fā)率，從而增加人體冷感；同時(shí)還影響人體的皮膚觸覺(jué)感受。在較涼環(huán)境下，吹風(fēng)會(huì)強(qiáng)化冷感覺(jué)，對(duì)人體熱平衡有破壞作用，相當(dāng)一種冷感覺(jué)。在較暖環(huán)境下，不破壞人體熱平衡，是一種氣流增大引起皮膚及黏膜蒸發(fā)

8、量增加以及氣流沖力產(chǎn)生的不愉快的感覺(jué)，會(huì)引起皮膚緊繃、眼睛干澀、被氣流打擾、呼吸受阻甚至頭暈的感覺(jué)。吹風(fēng)感（Draft）：氣流造成的不舒適的感覺(jué)。20服裝的作用：保溫和阻礙濕擴(kuò)散 服裝的性能： 服裝的熱阻Icl 服裝的透濕性 服裝的表面積21 服裝的熱阻Icl 一般指顯熱熱阻 單位m2K/W和clo，其中1clo = 0.155 m2K/W 已知單件服裝熱阻： Icl = 0.161+0.835 Iclu,i 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，相當(dāng)于內(nèi)穿長(zhǎng)袖襯衣、外穿長(zhǎng)褲和普通外衣或西裝時(shí)的服裝熱阻。22 人運(yùn)動(dòng)時(shí)由于人體

9、與空氣之間存在相對(duì)流速，會(huì)降低服裝的熱阻。 Icl = 0.504 Icl + 0.00281Vwalk 0.24 椅子給人增加0.15 clo以下熱阻Icl = 0.748 Ach 0.1步速 3.7km/h1clo 0.48 clo23服裝的透濕性增加皮膚蒸發(fā)換熱熱阻的原因服裝對(duì)皮膚表面的水蒸氣擴(kuò)散有一個(gè)附加的阻力；服裝吸收部分汗液,只有剩余的汗液蒸發(fā)冷卻皮膚；大多數(shù)服裝借助被稱為燈芯作用的毛細(xì)現(xiàn)象而吸收和傳輸汗液，使汗液并不在皮膚表面蒸發(fā)，而是從服裝內(nèi)部或外表面蒸發(fā)，這使排汗效率降低。影響皮膚表面汗液的蒸發(fā) 服裝的存在增加了皮膚的蒸發(fā)換熱熱阻24服裝的透濕性服裝吸收了汗液后，會(huì)使人涼快的

10、原因衣服潮濕導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)增加衣服原有熱阻下降活動(dòng)強(qiáng)度服裝熱阻活動(dòng)強(qiáng)度服裝熱阻靜坐0.6站立但偶爾走動(dòng)0.4坐姿售貨0.4行走3.2km/h0.4站立售貨0.5行走4.8km/h0.35行走6.4km/h0.31clo干燥服裝被汗?jié)駶?rùn)后的熱阻25服裝的表面積 服裝的面積系數(shù) fcl 定義：人體著裝后的實(shí)際表面積Acl和人體裸身表面積AD 之比。有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 表達(dá)式：fcl = Acl / AD 與服裝熱阻的近似關(guān)系 fcl = 1.0 + 0.3 Icl 263.人體的能量代謝 影響因素多： 肌肉活動(dòng)強(qiáng)度：絕對(duì)的影響 環(huán)境溫度：偏高、偏低都增加代謝率 性別：男性高于女性 年齡：少年高于老人 神經(jīng)

11、緊張程度：緊張則代謝率高 進(jìn)食后時(shí)間的長(zhǎng)短等：進(jìn)食后代謝率增加，蛋白質(zhì)代謝率高，糖和脂肪類代謝率低。 代謝率單位 met：1 met = 58.2 W/m2，即成年男子靜坐時(shí)的代謝率。27 人體的能量代謝率 人體的機(jī)械效率 人體的蒸發(fā)散熱量 人體與外界的輻射換熱量 不同環(huán)境條件和活動(dòng)強(qiáng)度下人體散熱和散濕量28610%（1）基礎(chǔ)代謝率：參照基礎(chǔ) 基礎(chǔ)代謝率(BMR ) 未進(jìn)早餐前，保持清醒靜臥半小時(shí)，室溫條件維持在1825之間測(cè)定的代謝率：46 W/m2 BMR變化范圍：1015%。超過(guò)20為病態(tài)。29肌肉活動(dòng)與代謝率 肌肉活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)代謝率起決定性的影響 一般室內(nèi)運(yùn)動(dòng)代謝率多在5 met 以下3

12、0（ 2）機(jī)械效率 W / M 大部分室內(nèi)勞動(dòng)機(jī)械效率近似031（3）人體的潛熱散熱量1)人體皮膚實(shí)際蒸發(fā)散熱量：式中 Ersw汗液蒸發(fā)散熱量，w/m2； Edif皮膚濕擴(kuò)散散熱量； 皮膚濕潤(rùn)度?？捎脤?shí)驗(yàn)量測(cè)出來(lái)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)生的最大蒸發(fā)散熱量之比，相當(dāng)于濕皮膚表面積所占人體皮膚表面積的比例：反映了汗液能夠蒸發(fā)的難易程度，極好地客觀反映不舒適程度，如環(huán)境濕度增加，皮膚濕潤(rùn)度也將提高。322)人體的呼吸散熱散濕量 顯熱散熱量 Cres = 0.0014 M (34 ta ) W/m2 潛熱散熱量 Eres = 0.0173 M (5.867 Pa ) W/m2

13、33（4）人體與外界的輻射周圍物體向人體輻射稱為正輻射，即人體得到熱量人體向周圍物體輻射稱為負(fù)輻射，即人體失去熱量人對(duì)正輻射較敏感(夏季)，對(duì)負(fù)輻射較遲鈍，這就是嚴(yán)寒時(shí)人容易因負(fù)輻射不知不覺(jué)地失熱而受冷的原因。式中人體表面的發(fā)射率，對(duì)灰體其值等于吸收率； 斯蒂芬玻爾茲蔓常數(shù)，5.67108W/K4 ； feff 人體姿態(tài)影響有效表面積的修正系數(shù)； Tcl人體表面的溫度，K； 環(huán)境的平均輻射溫度，K。34成年男子在不同環(huán)境溫度條件下的散熱散濕量（5）人體散熱、散濕量的影響因素35活動(dòng)強(qiáng)度一定時(shí)，人體發(fā)熱量在一定溫度范圍內(nèi)可近似看作是常數(shù)；隨環(huán)境空氣溫度的不同，人體向環(huán)境散熱量中顯熱和潛熱的比例隨

14、環(huán)境空氣溫度變化：環(huán)境空氣溫度越高，人體的顯熱散熱量越少，潛熱散熱量越多；環(huán)境空氣溫度達(dá)到或超過(guò)人體體溫時(shí)，人體向外界的散熱形式全部變成蒸發(fā)潛熱散熱。361.人體的溫度感受系統(tǒng) 20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)人的皮膚上存在對(duì)冷敏感的區(qū)域“冷點(diǎn)”和對(duì)熱敏感的區(qū)域“熱點(diǎn)” 人體各部位的冷點(diǎn)數(shù)目明顯多于熱點(diǎn) 為什么人對(duì)冷更敏感？50mV三、溫度感受系統(tǒng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng)37人體各部位冷點(diǎn)和熱點(diǎn)分布密度(個(gè)/cm2)38冷、熱感受器的位置冷感受器：皮膚表面下0.150.17mm的生發(fā)層中;熱感受器：位于皮膚表面下約0.30.6mm處。 用顯微鏡是無(wú)法辨識(shí)感受器的，冷熱感受器在皮膚中的距離是根據(jù)實(shí)驗(yàn)推斷出的結(jié)論。39 下丘腦具

15、有調(diào)節(jié)代謝、體溫和內(nèi)分泌功能，前部主要促進(jìn)散熱來(lái)降溫，后部促進(jìn)產(chǎn)熱抵御寒冷 散熱調(diào)節(jié)方式 血管擴(kuò)張，增加血流，提高表皮溫度 出汗 御寒調(diào)節(jié)方式 血管收縮，減少血流，降低表皮溫度 通過(guò)冷顫增加代謝率2. 人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)40 下丘腦前后部是相互制約起作用的，需要同時(shí)利用核心溫度和皮膚溫度信號(hào)來(lái)決定調(diào)節(jié)方式。對(duì)體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)最重要的輸入量核心溫度平均皮膚溫度結(jié)論：人體的御寒能力很弱，不如防止過(guò)熱能力，因此人體對(duì)冷刺激的反應(yīng)要比對(duì)熱刺激的反應(yīng)敏感。41一、熱感覺(jué)四、熱感覺(jué)與熱舒適1）什么是熱感覺(jué)2）熱感覺(jué)的影響因素3）熱感覺(jué)的適應(yīng)性4）皮膚溫度、核心溫度對(duì)熱感覺(jué)的影響5）熱感覺(jué)的描述（投票）421.

16、 什么是熱感覺(jué) 人體對(duì)溫度是敏感的，但這對(duì)于溫度測(cè)量來(lái)說(shuō)是不可靠的。大腦常依靠熱量傳入傳出體內(nèi)的速度來(lái)判斷溫度不能用任何直接方法測(cè)量感覺(jué)熱感覺(jué)：人對(duì)周圍環(huán)境是“冷”還是“熱”的主觀描述。熱“中性”狀態(tài)：即人感到不冷不熱的狀態(tài)。4352. 熱感覺(jué)的影響因素 冷熱刺激的存在刺激的延續(xù)時(shí)間人體原有的狀態(tài)感覺(jué)熱 感覺(jué)冷變熱 當(dāng)變化率在0.1/s以上時(shí)，皮膚溫度只要升高0.5就會(huì)感到溫暖，而在0.01/s的較小變化率下，在皮膚溫度升高3以前卻沒(méi)有任何感覺(jué)。443. 熱感覺(jué)的適應(yīng)性28 30 32 34 36 38 40溫度的變化()適應(yīng)溫度（）當(dāng)皮膚局部已經(jīng)適應(yīng)某一溫度后,改變皮膚溫度,一定范圍內(nèi)不會(huì)引

17、起皮膚有任何熱感覺(jué)的變化。454 .皮膚溫度、核心溫度對(duì)熱感覺(jué)的影響溫暖中性皮膚溫度作用熱！核心溫度作用熱感覺(jué)最初取決于皮膚溫度，而后取決于核心溫度46舉例1： 當(dāng)人置于突然變化的溫度環(huán)境之中，熱感覺(jué)隨空氣溫度的變化而立即發(fā)生變化，盡管皮膚溫度和深部體溫的變化需要好幾分鐘. 在空氣溫度中感覺(jué)搶先發(fā)生變化，使受試者會(huì)感到象在穩(wěn)態(tài)的空氣溫度下一樣地暖和，盡管他的生理溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離穩(wěn)態(tài)值。 因此，在瞬變狀況下，常用空氣溫度預(yù)測(cè)熱感覺(jué)，比根據(jù)皮膚溫度和核心溫度確定可能更準(zhǔn)確。瞬變狀況下，熱感覺(jué)的變化比體溫變化要快47舉例2： 舒適感通常在靜坐狀態(tài)下出現(xiàn)，此時(shí)既不出汗，溫度調(diào)節(jié)的工作量也最小。 在運(yùn)動(dòng)期間

18、，深部體溫升高且皮膚通常出汗以保持平衡，降低了對(duì)外界刺激的靈敏度，使一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的人對(duì)溫度變化的感受不及靜坐的人靈敏，這是因?yàn)樗幱隗w力活動(dòng)之中，無(wú)暇顧及熱刺激。如果他正在出汗，強(qiáng)有力的蒸發(fā)系統(tǒng)只需較小的力量就可補(bǔ)償環(huán)境溫度的變化。運(yùn)動(dòng)對(duì)感覺(jué)的影響485 . 熱感覺(jué)的描述（投票） 問(wèn)卷調(diào)查方式，了解受試者對(duì)環(huán)境的熱感覺(jué)，要求其按某種等級(jí)標(biāo)度描述其熱感。目前最廣泛使用的是以下兩種標(biāo)度(可相互比較)：貝氏標(biāo)度（英國(guó)Thomas Bedford于1936年提出） ：將熱感覺(jué)和熱舒適合二為一；ASHRAE七級(jí)熱感覺(jué)標(biāo)度（ASHRAE thermal sensation scale）：精確指出了熱感覺(jué)。

19、49投票選擇方式熱感覺(jué)投票TSV（Thermal Sensation Vote）：與ASHRAE熱感覺(jué)標(biāo)度內(nèi)容一致的7級(jí)分度指標(biāo)，僅分級(jí)范圍為-3+3；熱舒適投票TCV（Thermal Comfort Vote）：5級(jí)分度指標(biāo)，分級(jí)范圍04。50二、什么是熱舒適?因?yàn)槿伺c人之間的差異，導(dǎo)致在任何一個(gè)熱環(huán)境中要想使50%以上的人同時(shí)認(rèn)為這個(gè)環(huán)境是舒適的，這是一件很難的事情，但這是我們的目標(biāo)。ASHRAE Standard 54-1992認(rèn)為是：對(duì)環(huán)境表示滿意的意識(shí)狀態(tài)；Bedford、Gagge、Fanger等認(rèn)為是：“不冷不熱”的中性熱感覺(jué)；Hensel認(rèn)為是：使人高興，愉快、滿意的感覺(jué)；Ca

20、banac認(rèn)為是：隨著熱不舒適的部分消除而產(chǎn)生的；Ebbecke（1917年）認(rèn)為是：假定依賴于來(lái)自調(diào)節(jié)中心的熱調(diào)節(jié)反應(yīng)，而熱感覺(jué)是假定與皮膚熱感受器的活動(dòng)有聯(lián)系。1.定義51觀點(diǎn)1： 舒適中性 ?52觀點(diǎn)2： 舒適中性舒適產(chǎn)生于不適的消除過(guò)程中?！笆孢m”比“中性”更主觀。Cool & Comfort !理由：身體酷熱時(shí)洗冷水澡，舒適涼快 身體寒冷時(shí)洗熱水澡，舒適暖和 舒適必然伴隨著不適的消除 532.熱舒適投票TCV熱舒適投票TCV（5級(jí)分度指標(biāo)）4不可忍受0舒適3很不舒適2不舒適1稍不舒適543.影響熱舒適的因素 空氣濕度 垂直溫差 氣流與吹風(fēng)感 輻射不均勻性 其它：年齡、性別、季節(jié)、人種

21、55（1）空氣濕度空氣濕度：對(duì)人的舒適性影響很大。 （2）垂直溫差 盡管受試者處于熱中性狀態(tài)，頭足溫差仍然使人感到不舒適。 20285657（3）氣流與吹風(fēng)感 定義：人體所不希望的局部降溫 但在“中性熱”環(huán)境下吹風(fēng)往往是愉快的 其它不舒適的原因 局部壓力干擾 冷顫出現(xiàn)58 人頭頂上的自然對(duì)流速度是 0.2 m/s，所以是人體對(duì)風(fēng)速可以覺(jué)察到的，往往用來(lái)確定室內(nèi)風(fēng)速的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)空氣流速0.5 m/s，麥金太爾(1979)等研究者的實(shí)驗(yàn)表明，只要把空氣溫度調(diào)整得合適（提高空氣溫度），就可以使空氣的流動(dòng)幾乎覺(jué)察不到。59（4）輻射不均勻性冷熱輻射吊頂?shù)奈恢谩⒊叽?、表面溫度與舒適性的關(guān)系 aac

22、向量輻射溫度：室內(nèi)兩部分的平均壁面溫度差： Tv = Fpc ( Tc T ) 向量輻射溫度超過(guò)10，人就感到不舒適.TcTr (K)TcTrTc/a=0.1960（5）其它因素：Fanger 的實(shí)驗(yàn)結(jié)論 人種：非洲人比北歐人喜歡熱環(huán)境嗎？ 熱舒適感覺(jué)一樣，只是熱帶人對(duì)熱環(huán)境有較強(qiáng)適應(yīng)力，寒帶人對(duì)冷環(huán)境有較強(qiáng)適應(yīng)力。 年齡：老年人比年輕人更喜歡熱環(huán)境嗎？ 不是，只是老年人活動(dòng)量小。 性別：女性比男性更喜歡熱環(huán)境嗎？ 不是，只是女性喜歡穿較輕薄的衣服。 季節(jié)和一天中的時(shí)間會(huì)影響熱舒適感嗎？ 盡管人體溫有波動(dòng)，但熱舒適感沒(méi)有明顯變化61主要內(nèi)容 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) 人體熱平衡

23、溫度感受系統(tǒng)與調(diào)節(jié)系統(tǒng) 熱感覺(jué)與熱舒適 人體對(duì)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng) 人體對(duì)動(dòng)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng) 其他熱濕環(huán)境的物理度量 熱環(huán)境與工作效率 二節(jié)點(diǎn)模型62第二節(jié) 人體對(duì)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)一、影響熱舒適因素二、預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)PMV三、有效溫度63對(duì)熱舒適有影響的變量環(huán)境變量人體變量空氣溫度空氣濕度空氣流速平均輻射溫度能量代謝率衣著情況注意：這些變量是相互影響的，改變一個(gè)變量對(duì)人體舒適感的影響可能與其他變量值有關(guān)。一、熱舒適方程64 范格爾提出：可用一個(gè)綜合舒適指標(biāo)來(lái)代替以上六個(gè)變量表示人體的舒適程度，確定人體舒適狀態(tài)的物理參數(shù)是與人體有關(guān)，而不是與環(huán)境有關(guān)，因?yàn)槿烁杏X(jué)到的是自己的皮膚溫度，而不是周圍空氣的溫度

24、。為此制定了三個(gè)前提條件：人體必須處于熱平衡狀態(tài)，以使人體對(duì)環(huán)境散熱量等于人體體內(nèi)產(chǎn)生的熱量；平均皮膚溫度應(yīng)具有與舒適相適應(yīng)的水平。人體的熱感覺(jué)與皮膚溫度有關(guān)，當(dāng)能量代謝率較高時(shí)舒適所需的皮膚溫度通常低于坐著工作時(shí)的皮膚溫度；人體應(yīng)具有最佳的排汗率，排汗率也是能量代謝率的函數(shù)，人們只有坐著工作時(shí)才不出汗。65 熱舒適方程令人體熱平衡方程中蓄熱率 S0，得出：(M W )=fcl hc (tcl - ta ) + 3.9610-8 fcl (tcl + 273)4 ( + 273)4 +3.05 5.733 0.007(MW ) Pa + 0.42( MW 58.2 ) +1.73 10-2 M

25、 (5.867 Pa ) + 0.0014 M (34 ta )對(duì)流散熱輻射散熱汗液蒸發(fā)散熱呼吸潛熱和顯熱散熱皮膚擴(kuò)散蒸發(fā)散熱反映了人體處于熱平衡狀態(tài)時(shí)，6個(gè)影響人體熱舒適的變量M、Pa、ta、 、Icl、va之間的定量關(guān)系66第二節(jié) 人體對(duì)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)一、影響熱舒適因素二、預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)PMV三、有效溫度67二、預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)PMV (Predicted Mean Vote)若人體通過(guò)對(duì)流和輻射散熱能滿足舒適方程，人體處于舒適狀態(tài)；若人體在某種熱環(huán)境下，通過(guò)對(duì)流、輻射散熱不能滿足舒適方程，人體會(huì)產(chǎn)生一個(gè)熱負(fù)荷TL（反映人體對(duì)熱平衡的偏離程度的人體熱負(fù)荷）。68二、預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)PMV (Pre

26、dicted Mean Vote) PMV = (0.303 e0.036 M + 0.0275) TL對(duì)1396名受試者進(jìn)行冷熱感覺(jué)實(shí)驗(yàn)，得出了PMV指標(biāo)：人的熱感覺(jué)與人體熱負(fù)荷TL之間的關(guān)系。人體熱負(fù)荷:人體產(chǎn)熱量與為了維持人體舒適必需向外界散熱的差值。PMV指標(biāo)：引入反映人體熱平衡偏離程度的人體熱負(fù)荷TL而得出。69試驗(yàn)條件：四種不同的活動(dòng)強(qiáng)度，相同的衣量（標(biāo)準(zhǔn)服裝，為0.6clo，包括薄的棉斜紋布褲子和襯衫以及短毛襪，不穿鞋）,風(fēng)速有變化，人體的反應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)論：人體反應(yīng)是活動(dòng)量和“負(fù)荷”的函數(shù)，即：PMV=0.303exp(0.036M)+0.0275TL適用于穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境，不適用于動(dòng)態(tài)

27、熱環(huán)境70PMV指標(biāo)的7級(jí)分度PMV指標(biāo)只代表了同一環(huán)境下絕大多數(shù)人的感覺(jué)，不能代表所有個(gè)人的感覺(jué)。1396名受試者由此推出了預(yù)測(cè)不滿意百分比PPD指標(biāo)71預(yù)測(cè)不滿意百分比PPD(Predicted Percent Dissatisfied) PPD是通過(guò)概率分析確定某環(huán)境條件下人群對(duì)熱環(huán)境的不滿意百分?jǐn)?shù)。 PPD10095exp(0.03353 PMV 4 + 0.2179 PMV2)因此，ISO7730對(duì)PMV-PPD指標(biāo)的推薦值范圍為：-0.5+0.5，相當(dāng)于人群中允許有10%的人感覺(jué)不滿意。72夏季典型狀況（當(dāng)?shù)叵募镜湫褪彝鉄岘h(huán)境條件，0.4clo,室中央靜坐）炎熱地區(qū)和部分溫暖地區(qū)：

28、夏季日平均PMV1.5，相當(dāng)于室溫29.8（相對(duì)濕度70%，風(fēng)速0.1m/s，室溫=房間平均輻射溫度）；寒冷地區(qū)和部分溫暖地區(qū)：夏季日平均PMV1.2，相當(dāng)于室溫29.1（相對(duì)濕度70%，風(fēng)速0.1m/s，室溫=房間平均輻射溫度）。我國(guó)住宅室內(nèi)熱環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)73我國(guó)住宅室內(nèi)熱環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)冬季典型狀況（當(dāng)?shù)囟镜湫褪彝鉄岘h(huán)境條件下，采暖地區(qū)1.5clo，非采暖地區(qū)2.0clo，室中央靜坐）采暖地區(qū)：日平均PMV-1.2；非采暖地區(qū)：日PMV-1.5。 室內(nèi)熱環(huán)境評(píng)價(jià)與測(cè)量的新標(biāo)準(zhǔn)ISO7730（1984年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出）采用PMV-PPD指標(biāo)描述和評(píng)價(jià)熱環(huán)境。74例1在夏季，當(dāng)人靜坐在某居室

29、內(nèi)，該室氣溫為30，房間平均輻射溫度為29，風(fēng)速為0.1m/s，相對(duì)濕度60%，服裝熱阻為0.4clo，hc=4， ，請(qǐng)采用PMV-PPD指標(biāo)評(píng)價(jià)熱環(huán)境。由式4-26得：由題意可知：M=58.2W/m2，W=0W/m2，ta=30，Pa=2.539kPa，Icl=0.4，hc=4W/（m2），由fcl=1.0+0.3Icl 解75簡(jiǎn)便算法：76 根據(jù)PMV=1.38可知PPD=43%77解決辦法1：如果房間受到強(qiáng)烈輻射，房間平均輻射溫度為32，其他條件與例1相同。 解決辦法2：如果使室內(nèi)風(fēng)速為0.3m/s，其他條件同上?？汕蟮茫篜MV=1.54，PPD=60%，說(shuō)明即使在強(qiáng)烈熱輻射下，只要加強(qiáng)

30、通風(fēng)，可以改善室內(nèi)熱環(huán)境。按例1做法可求得：PMV=1.96，查PMV-PPD曲線得PPD=80%，表明了熱輻射對(duì)熱感覺(jué)的影響。減少服裝熱阻；降低室溫，打開空調(diào)或電扇78第二節(jié) 人體對(duì)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)一、影響熱舒適因素二、預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)PMV三、有效溫度791.有效溫度ET定義：將干球溫度、濕度、空氣流速對(duì)人體溫暖感或冷感的影響綜合成一個(gè)單一數(shù)值的任意指標(biāo)。它在數(shù)值上等于產(chǎn)生相同感覺(jué)的靜止飽和空氣的溫度。三、有效溫度被使用了近50年，目前已不采用了，為什么呢？未考慮熱輻射作用，不能反映逗留較長(zhǎng)時(shí)間的熱感覺(jué)，所以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不夠合理。802.新有效溫度ET*（皮膚濕潤(rùn)度）相對(duì)濕度50%的空氣溫度作為與

31、其冷熱感相同環(huán)境的等效溫度而得出 引進(jìn)皮膚濕潤(rùn)度的概念；適用于著裝輕薄（0.6clo）；活動(dòng)量?。ㄗぷ鳎?；風(fēng)速低（0.15m/s）的環(huán)境；與 ET比較， ET*包含了輻射熱的作用。81ET*=2422.5，7023.5，55%823.標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET* 對(duì)于穿輕薄服裝，坐著工作，空氣流速較低的情況，SET*就等于ET*。綜合考慮了不同的活動(dòng)水平和衣服熱阻，是一個(gè)最通用的指標(biāo)?？捎脕?lái)解決高溫高濕對(duì)人體的影響，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)。標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境：空氣溫度=平均輻射溫度的等溫環(huán)境；相對(duì)濕度為50%；空氣靜止不動(dòng)。83 坎薩斯州立大學(xué)實(shí)驗(yàn)：0.60.8 c

32、lo坐著 55-74條件：0.6 clo、靜坐、空氣流速0.15m/s84第三節(jié) 人體對(duì)動(dòng)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)85第三節(jié) 人體對(duì)動(dòng)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng) 什么是動(dòng)態(tài)熱環(huán)境？ 非空調(diào)環(huán)境 在溫度不同的空間之間穿行 使用搖頭電風(fēng)扇 變溫變風(fēng)速的空調(diào)方式 人對(duì)動(dòng)態(tài)與穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境反應(yīng)不同的機(jī)理 熱感覺(jué)的適應(yīng)性 核心溫度和皮膚溫度變化的不一致性86 Gagge 的發(fā)現(xiàn)：人處于突變的環(huán)境空氣溫度時(shí)，盡管皮膚溫度和核心體溫的變化需要好幾分鐘，但熱感覺(jué)卻會(huì)隨空氣溫度的變化馬上發(fā)生變化。由中性冷/熱，感覺(jué)滯后由冷/熱中性，感覺(jué)超前對(duì)突變溫度環(huán)境的反應(yīng) 1870.30.5頻率(Hz)人體對(duì)變化風(fēng)速的反應(yīng)2 現(xiàn)有的研究成果 對(duì)搖擺風(fēng)扇的接受程度優(yōu)于固定風(fēng)扇 動(dòng)態(tài)風(fēng)能夠改善“中性熱”環(huán)境下人體熱感覺(jué) 氣流的脈動(dòng)頻率對(duì)人體熱感覺(jué)有影響人體最敏感區(qū)： Fanger 0.3-0.5 Hz, Are