(高清版)GBT 40261.1-2023 熱環(huán)境的人類工效學(xué) 交通工具內(nèi)熱環(huán)境評價 第1部分：熱應(yīng)激評估原理與方法和等效溫度測定

(ISO/TS14505-1:2007,Ergonomicsofthermalenvironment—Evassessmentofthermalstress,MOD;IS國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會1 Ⅲ 12規(guī)范性引用文件 1 1 2 3 3 35.3高溫應(yīng)激 45.4低溫應(yīng)激 55.5代謝率和服裝 5 5 57.1評估原理 5 67.3測量儀器 97.4評估 9附錄A(資料性)本文件與ISO/TS14505-1:2007、ISO14505-2:2006相比的結(jié)構(gòu)變化情況 附錄B(資料性)熱應(yīng)激評估示例 B.1熱應(yīng)激評估 附錄C(資料性)代謝率和服裝特性的測量或估算 C.1代謝率測量或估算 C.2估算服裝特性 附錄D(資料性)標(biāo)定與其他測定 D.1表面溫度標(biāo)定 D.2換熱系數(shù)測定 D.3恢復(fù)時間測定 14 D.5表面特性 附錄E(資料性)測量儀器示例 ⅡE.2分散的一體化加熱傳感器 附錄F(資料性)測量儀器的特性與規(guī)格參數(shù) F.2測定全身和節(jié)段等效溫度的 F.3測定定向等效溫度的儀器 F.4測定全向等效溫度的儀器 附錄G(資料性)等效溫度解釋 22 22G.2根據(jù)熱感覺和熱舒適感受解釋等效溫度 22 25Ⅲ本文件修改采用ISO/TS14505-1:2007《熱環(huán)境的人類工效學(xué)交通工具內(nèi)熱環(huán)境評價第1部 交通工具內(nèi)對流換熱、輻射換熱和傳導(dǎo)換熱及其相互作用是復(fù)雜風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合，形成了交通工具內(nèi)空間和時間上變化的局部氣候。交通工具氣候條件對座艙內(nèi)的影響。受試者對幾種熱刺激的共同作用形成一種綜合反和準(zhǔn)確的信息以預(yù)測對人的熱影響。由于多種氣候因素對最終的人體散熱產(chǎn)生影響，為了確定這些因方法和行為方法。主觀方法使用主觀量表量化人們對環(huán)境的反應(yīng)?？陀^方法是指通過使用儀器或輸出每一種方法都是根據(jù)基本原理開發(fā)的，熱環(huán)境評價最合適的方法形式和方法組GB/T40261《熱環(huán)境的人類工效學(xué)交通工具內(nèi)熱環(huán)境評價》旨在為評價交通工具內(nèi)熱環(huán)境提供——第2部分：用受試者評價熱舒適性。目的在于描述使用受試評價交通工具環(huán)境熱舒適性的——第3部分：利用數(shù)字假人測定等效溫度。目的在于提供使用數(shù)值計算評估交通工具內(nèi)熱舒適1t2熱中性域thermoneutralzone4評估原則交通工具內(nèi)熱環(huán)境隨外部氣候條件以及座艙內(nèi)HVAC系統(tǒng)的質(zhì)量和能力而變化。大多數(shù)交通工具都能夠在不利的外部氣候條件下為座艙提供供暖或制冷需要，以降低外部極端氣候應(yīng)激水平。但a)高溫應(yīng)激(高溫環(huán)境);3c)低溫應(yīng)激(低溫環(huán)境)?；蛑饔^評估(應(yīng)激或不舒適)第5章熱冷舒適本章提供了行駛條件下交通工具內(nèi)各種熱應(yīng)激應(yīng)用的建議方法信息。熱應(yīng)激評估示例見附錄兩種評估方法分別見第7章和GB/T18049。45在太陽輻射區(qū)域以及強對流區(qū)域，蒸發(fā)換熱量將提高。這種效應(yīng)很難測定?？紤]當(dāng)在寒冷氣候條件下供熱系統(tǒng)失效或供暖能力不足時，將有逐步嚴(yán)重的全身受涼或身體局部ISO11079給出了有關(guān)低溫應(yīng)激的評估建議。低溫應(yīng)激可通過分析熱平衡狀況進行評估。通過比諸如窗戶或冰冷座椅等冷表面會產(chǎn)生顯著的局部降溫。ISO13732-3中給出了有關(guān)接觸冷表面的交通工具在規(guī)定條件下的氣候狀況可通過受試者進行評價。這種評估原理是基于等效溫度的測量。等效溫度提供了人體與熱環(huán)境間顯熱的統(tǒng)一物理測量方式。根據(jù)等效溫度的實際值及其變化，可以預(yù)測熱中性區(qū)內(nèi)或接近該區(qū)域處人體的熱平主要影響因素為全身和局部皮膚表面熱流大小及變化情況，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)環(huán)境的等效溫度與人體接觸該環(huán)境時所感受到的熱狀況密切相關(guān)。這一發(fā)現(xiàn)可用于解釋等效溫度對環(huán)境品質(zhì)的評估。熱環(huán)境也可通過具體身體表面部位的局部效應(yīng)來進行評估，局部等效溫度可測定實際身體部位熱的換熱量最佳表示。有關(guān)人體局部干熱交換與局部等效溫度間關(guān)系的經(jīng)驗比較有限，等效溫度標(biāo)準(zhǔn)定6R=h,(tk-t)t,k——皮膚溫度，單位為攝氏度(℃);t.——平均輻射溫度，單位為攝氏度(℃)。C=h。(tk一ta)tk——皮膚溫度，單位為攝氏度(℃);t.—環(huán)境氣溫，單位為攝氏Q——實際條件下測得的對流和輻射熱損失見公式(4),單位為瓦每平方米(W/m2)。h組合換熱系數(shù)，利用在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中標(biāo)定時確定，單位為瓦每平方米每攝氏度[W/7.2特定等效溫度b)節(jié)段等效溫度；全身等效溫度測定原理為測量假人與環(huán)境間的總換熱熱流。假人尺寸與真成，每個分區(qū)的表面溫度都與實際人體相近。全身等效溫度理論上可以通過暖體假人或貼有多個扁平7GB/T40261.1—2023式中：tsk,wholk——假人加權(quán)平均表面溫度，計算見公式(6),單位為攝氏度(℃Qwhole——假人加權(quán)平均加熱熱流，計算見公示(7),單位為瓦每平方米(W/m2);n——假人分區(qū)序號(0<n≤N),N為假人分區(qū)總數(shù)；tk,n——假人分區(qū)n的表面溫度，單位為攝氏度(℃);healwhole——組合換熱系數(shù)，利用在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中標(biāo)定時確定，見附錄D,單位為瓦每平方米每攝氏度為了能夠與其他假人測得的數(shù)據(jù)作比較，在提供所測得的等效溫度值時，需指明假人的規(guī)格參數(shù)，例如加熱控制方法、表面溫度、分區(qū)數(shù)目等，暖體假人示例和規(guī)格參數(shù)見附錄E和附錄F。7.2.3節(jié)段等效溫度測定原理節(jié)段等效溫度測定原理為測量某一節(jié)段與環(huán)境間的總換熱熱流。該節(jié)段由一個或多個分區(qū)組成，每個分區(qū)的表面溫度都與實際人體相近。節(jié)段等效溫度測量依據(jù)是身體特定部位的散熱熱流，如手部、頭部或胸部等節(jié)段。節(jié)段等效溫度僅可通過全尺寸的人形支架上的加熱傳感器，即暖體假人，進行測量。假人分區(qū)及分區(qū)方式應(yīng)與節(jié)段實際換熱情況一致，如大腿這些節(jié)段至少應(yīng)分成兩個分區(qū)，因為大腿前部與后側(cè)(接觸座椅)換熱狀態(tài)不一致。tg,sgmen計算見公式(8)。tk,segment——假人節(jié)段加權(quán)平均表面溫度，計算見公式(9),單位為攝氏度(℃); (9) (10)8n——假人分區(qū)序號(0<n≤N),N為節(jié)段分區(qū)總數(shù)目。定向等效溫度測定原理為測量已測表面溫度的小塊扁平表面的總熱流。定向等效溫度可描述為測度僅可通過扁平傳感器測量，該傳感器可以貼在也可以不貼在未加熱的人體模型或其他定位裝置上。hal,ire—組合換熱系數(shù)，利用在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中標(biāo)定時確定，見附錄D,單位為瓦每平方米每攝氏度見附錄E和附錄F。全身等效溫度和總等效溫度是不一樣的，對于非對稱熱環(huán)境、接觸座椅這些情9全向等效溫度測定原理是測量已測表面溫度的橢球體表面的總熱流。全向向上的換熱情況，只能用表面熱流分布均勻的橢球傳感器測量。測量時，可同時使用一個或多個傳感t,oni—傳感器的表面溫度，單位為攝氏度(℃);單個橢球傳感器在非對稱熱環(huán)境中測定的全向等效溫度為局部等效溫度體不同位置傳感器測量值的平均值計算見公式(16),不同身體部位加權(quán)系數(shù)參考SAEJ2234取值。n——測量的身體部位的數(shù)量，。和附錄F。7.3測量儀器附錄E和附錄F給出了表示不同測量原理的幾個測量儀器示例和規(guī)格參數(shù)。根據(jù)需要，宜選擇附——相關(guān)性；——成本具體儀器的要求和性能見附錄F。具體標(biāo)定見附錄D。7.4評估(資料性)照情況見表A.1。表A.1本文件與ISO/TS14505-1:2007、ISO14505-2:2006的結(jié)構(gòu)編號對照情況ISO/TS14505-1:2007結(jié)構(gòu)編號1112223一 —一4455667 45一67附錄A附錄B附錄B附錄A附錄A附錄F附錄D(資料性)B.1熱應(yīng)激評估B.1.1概述本附錄中給出的評估示例均指正常交通狀況下駕駛卡車的情況。所有評估都在實際駕駛狀況下B.1.2.2整體評估B.1.2.3具體評估按照第7章進行等效溫度測定。交通工具內(nèi)的高溫應(yīng)激按照ISO7243進行評估，只做全身評估。具在實際氣候條件下駕駛車輛的過程中進行測量。這些結(jié)果給出了有關(guān)高溫應(yīng)激水交通工具內(nèi)的低溫應(yīng)激評估方法與B.1.3類似，只做全身評估。具體評估按照ISO11079進行。在實際氣候條件下駕駛車輛的過程中進行測量。這些結(jié)果給出了有關(guān)低溫應(yīng)激水候條件通常是一個夏季和一個冬季的氣候狀況。按照第7章進行測定。為了使試驗具有關(guān)聯(lián)性、可復(fù)活動類別所有傳感器需要在整個使用量程內(nèi)標(biāo)定。對采用舒適方程及恒熱流控制模式的暖體假人，在整個測量量程內(nèi)標(biāo)定。標(biāo)定過程中，通過面積加權(quán)和溫度補償處理得到傳感器或暖體假人的表面溫度測量值的平均值，同時使用精度更好的基準(zhǔn)儀器在標(biāo)定環(huán)境下連續(xù)測量表面溫度，二者差別(△tmps)宜小于士0.3℃。在環(huán)境均勻的箱體或氣候室內(nèi)測量標(biāo)定換熱系數(shù)(hal:t.=t,=24℃±0.2℃,v?=0.05m/s,傳感器布置位置需與交通工具內(nèi)熱環(huán)境評價時實際情況保持一的座椅上以避免座椅的附加熱阻。每個分區(qū)表面上的溫差(△tra)不宜超過3℃。穩(wěn)態(tài)等效溫度平均值士0.5℃范圍內(nèi)所需的時間。精確度指儀器測定的等效溫度與已知均勻環(huán)境中的等效溫重復(fù)性指當(dāng)同一個人采用同樣的方法多次測量同一特性值時，測量結(jié)果之間的變化情況。方法具有可重復(fù)性指溫度的最大變化范圍為平均等效溫度士0.5℃。再現(xiàn)性指不同人采用同樣的方法多次測量同一特性值時，測量結(jié)果之間的變化情況。每過一段時大變化范圍為平均等效溫度士1.0℃。鑒于測量表面的太陽輻射，表面的吸收率和發(fā)射率應(yīng)與實際情況下的人體相似。測量傳感器的表(資料性)測量儀器示例E.1暖體假人暖體假人大小和形狀與實際人體相仿，由多個獨立控制的加熱分區(qū)組成，適用于測量全身和局部等效溫度。暖體假人各分區(qū)溫度獨立控制和測量。低壓電源按一定的速率脈沖暖體假人分區(qū)，以可維持選定的恒定或可變表面溫度，還有可能維持表面的恒定電流。穩(wěn)定狀態(tài)下暖體假人消耗的電能為假人在環(huán)境中的對流、輻射與傳導(dǎo)散熱量(干熱損失)。測量和控制通過計算機系統(tǒng)實現(xiàn)。通常，每個分區(qū)的測量值是消耗的電能或散熱量Q和表面溫度t,直接測量Q和t,無需測定其他部件，熱損失可轉(zhuǎn)化為等效溫度。暖體假人的分區(qū)和技術(shù)數(shù)據(jù)見圖E.1和表E.1。圖E.1暖體假人及其分區(qū)等表面溫度；等表面熱流；測定定向等效溫度時，可以使用多種不同設(shè)計和形狀的扁平加熱傳感器。其中一類傳感器由具有置狀態(tài)(大多數(shù)為恒熱流85W/m2),測量定向等效溫度。為使傳感器加熱熱流全部散到熱環(huán)境中，傳感器前面安裝8個逆流加熱器，背部安裝9個逆流加熱器。傳感器測量的表面溫度根據(jù)鉑金片電阻與溫度間的線性校準(zhǔn)曲線進行修正，然后計算得到等效溫度。如圖E.2所示，傳感器可貼附于假人表用于測量定向等效溫度。利用線性模型計算等效溫度。如圖E.2b)所示，在坐姿假人表面安裝若干個射散熱和對流散熱之比與實際人體相應(yīng)比值接近。通過調(diào)整傳感器的垂直和水這種傳感器不能測量人體與座椅接觸的情況可以在一個單獨的人形裝置上安裝若干個傳感器模擬坐姿人體。通過這效溫度值見圖E.3。全身和節(jié)段等效溫度的定義與處于兩種不同狀態(tài)的人有關(guān)。因此，兩種情況下的姿勢都需相同，即正常駕駛位置。此外，尺寸為“正常”,可能會有所不同尺寸：第50百分位；條件變化進行劃分(如座椅接觸處或遮擋處)。需要規(guī)定分區(qū)數(shù)量性。假人分區(qū)數(shù)目宜大于節(jié)段數(shù)目最小值：17個分區(qū)(見注1);目標(biāo)值：42個分區(qū)(見注2);或，處(見注1或注2)節(jié)段數(shù)目不一定與分區(qū)數(shù)一致。一般根據(jù)人體生理部位進行劃分，如足部、胸部等。如果假人有多個分區(qū)，成，則可以更加詳細(xì)地研究熱環(huán)境對人體各有些情況下可更多恒溫模式：節(jié)段表面溫度t,為恒定值，全身表面溫度恒熱流模式：節(jié)段加熱熱流Q恒定，全身加熱熱流可可不一致。該模式比恒溫模式控制速度慢，但控制過程穩(wěn)定。表面舒適方程模式：表面溫度根據(jù)加熱熱流按舒適狀態(tài)熱平衡方程控制與恒溫模式相比，該模式控制過程穩(wěn)定，但速度慢，與其他模式相比，該模式表面溫度更貼近實際值為34℃.假人可以著裝，也可以裸體。假人裸體狀態(tài)與著裝狀態(tài)測定的等效溫度值不裝后只有手和頭部是裸露的，因此著裝假人裸露部位的表面溫度和熱流更接近駕駛員實際情況。裸體假人測試結(jié)果重復(fù)性更好。服裝的貼身性和隔熱值都會發(fā)生變化。隔熱值宜與實際情況相由于HVAC的目的是提供舒適性，因此，可使用普通的家居衣物。表F.1影響全身和節(jié)段等效溫度因素的規(guī)格參數(shù)(續(xù))因素恢復(fù)時間可接受的恢復(fù)時間視具體情況而定?；謴?fù)時間較短可能會對穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響精度指在已知的均勻環(huán)境下測定等效溫度的能力。取決于多種因可接受的精度：小于±1℃重復(fù)性是指同一操作人員使用相同的儀器在可接受的重復(fù)性：小于士0.5℃可接受的再現(xiàn)性：小于士1℃與分辨率不一定相同可接受的分辨率：小于0.1℃范圍暖體假人的主要目的是評估在熱舒適范圍以內(nèi)或接近該范圍時的熱環(huán)境。然而，交通工具座艙內(nèi)的環(huán)境條件可能會超出舒適范測量范圍：0℃<t<40℃12.右大腿；13.左小腿：14.右小腿15.左足；16.右足。28.左大腿內(nèi)側(cè)29.左大腿外側(cè)；30.左大腿后部；31.右大腿內(nèi)側(cè)；32.右大腿外側(cè)；33.右大腿后部；34.左小腿前部；35.左小腿后部；36.右小腿前部；37.右小腿后部；38.左腳背；39.左腳掌；41.右腳掌。最少(16個分區(qū)+全身):0.全身；2.頭部；4.左臂；5.右臂；7.右手；8.胸部；10.臀部(+大腿后部);11.左大腿注2:為實現(xiàn)較好的測控結(jié)果，建議采用的分區(qū)數(shù)及劃分方目標(biāo)(>41個分區(qū)+全身):0.全身；1.左面部；2.右面部；6.肩前部；7.肩后部；8.左上臂內(nèi)側(cè)；9.左上臂外側(cè)；10.左前臂前部；11.左前臂后部；12.左手背；13.左手掌；14.右上臂內(nèi)側(cè)；15.右上臂外側(cè)；16.右前臂前部；17.右前臂后部；18.右手背；19.右手掌21.胸左側(cè)；22.胸右側(cè)；23.腹部；24.胯部；25.背上部；26.背下部；27.臀部；因素典型值/變化面尺寸有關(guān)，而輻射換熱系數(shù)與之無關(guān)小于25cm2傳感器可以貼裝到不帶加熱功能的假人身上或假人尺寸：第50百分位；恒溫模式：表面溫度1為恒定值，各傳感器表面溫以不一致。該模式控制速度快，但不穩(wěn)定。表面溫度真實合理。溫度可能會與實際情況存在差異。恢復(fù)時間可接受的恢復(fù)時間視具體情況而定。恢復(fù)時間較短可能會對穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響精度指在已知的均勻環(huán)境下測定等效溫度的能力。取決于多種因可接受的精度：小于±1℃可接受的重復(fù)性：小于±0.5℃可接受的再現(xiàn)性：小于士1℃不一定相同可接受的分辨率：小于0.1℃范圍傳感器的主要目的是評估在熱舒適范圍以內(nèi)或接測量范圍：0℃<t<40℃;因素測量全向等效溫度的傳感器一般為梯球形，也傳感器時，各個方向的加權(quán)值是一致的。采用不同形式橢球傳感器時，需要調(diào)整不同方向的加權(quán)系數(shù)以模仿站姿或坐姿。等效溫度受傳感器形狀和角度影響。一般情斜30°用于測定全向等效溫度的儀器加熱表面一般為橢球形，最小短徑約可根據(jù)情況選擇所需傳感器的數(shù)目。評估全器越多，分辨率越好。需要特別說明，使用的傳之間的影響會增加。為對比各個傳感器的測量結(jié)果，這些傳感器與駕駛員的相對位置需至少要在頭部、軀干、前臂和小腿處共放置6個傳感器。恒溫模式：表面溫度tn為恒定值，各傳感器表面溫度恒熱流模式：加熱熱流Q恒定，各傳感器加熱熱流可可不一致。該模式比恒溫模式控制速度慢，舒適方程模式：表面溫度根據(jù)加熱熱流按舒制。與恒溫模式相比，該模式控制過程穩(wěn)定，恢復(fù)時間恢復(fù)時間取決于多個因素：控制模式、傳感器熱容可接受的恢復(fù)時間視具體情況而定?；謴?fù)時間較短可能會對穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響精度指在已知的均勻環(huán)境下測定等效溫度的能力。取決于多種因可接受的精度：小于±1℃重復(fù)性是指同一操作人員使用相同的儀器在可接受的重復(fù)性：小于±0.5℃可接受的再現(xiàn)性：小于±1℃不一定相同可接受的分辨率：小于0.1℃范圍傳感器的主要目的是評估在熱舒適范圍以內(nèi)或接環(huán)境。然而，交通工具座艙內(nèi)的環(huán)境條件可圍，這種條件仍需進行兩種范圍的測量；測量溫度范圍：人體熱感覺與測試結(jié)果相關(guān)；測量范圍：0℃<t<40℃ ℃圖G.1根據(jù)駕駛員或乘客在夏季條件下預(yù)期主觀感受提出的等效溫度測量值評價方案[3]GB/T40261.2熱環(huán)境的人類工效學(xué)交通工具內(nèi)熱環(huán)境評估第2部分：用受試者評價[5]ISO7243Ergonomicsofthethermalenvironme[6]ISO7933Ergonomicsoftationofheatstressusingcalculationofthepredictedheatstrain[7]ISO9920Ergonomicsofthethermalenvi[8]ISO11079Ergonomicsofthethcoldstresswhenusingrequiredclothinginsulation(IREQ)andlocal[9]ISO13732-3Ergonomicsofthethermalenvironment—Methodsforthehumanresponsestocontactwithsu[11]BOHM,M.,NORéN,O.,NILSSON,H.,andHOLMER,I.Quantificationofeffectsinacabinsimulator.SwedishInstituteofAgricOccupationalHealth,Swe[12]BOHM,M.,NORéN,0.,NILSSON,H.,andHOLMER,I.Useofthermalmanikentoimprovethecabclimate.InternationalConferenceonAgriculturalEngineering,MiReportNo.94-D-041,1994[13]BOHM,M.,NORéN,0.,HOLMéR,I.,andNILSSON,H.Comparisonofmethodstoprocess,Florence,Italy,1999,p.99A4084CDROM[14]HOLMER,I.Climatestressinvehicles-Acriteriadocument.JournaloftheHum[15]HOLMER,I,NILSSON,H.,BOHM,M.,andNORE