人體對熱濕環(huán)境的反應(yīng)第1頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(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

1.人體的基本生理要求人體是在不斷地釋放著熱量的。通常我們將人體在進行新陳代謝時釋放能量的速率稱之為代謝率。人體的生理反應(yīng)總是努力地去維持人體重要器官的溫度相對穩(wěn)定。一方面人體在源源不斷地產(chǎn)生熱量，另一方面又要維持體溫的相對恒定，所以人體就必須不斷地把新陳代謝所產(chǎn)生的余熱以對流、輻射和汗液蒸發(fā)等形式釋放出去。人體各部分溫度并不都是一致的，但各部分溫度不會相差很大。其皮膚平均溫度常通過測試人體胸部，上臂、大腿及小腿的皮膚溫度，按照加權(quán)系數(shù)0.3、0.3、0.2和0.2進行加權(quán)平均求得。

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生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)一、人體的熱平衡1.人體的基本生理要求人體為了維持正常的體溫，就必須使產(chǎn)熱和散熱量保持平衡。人體的熱平衡可用下式表示：M-W-C-R-E-S=0（5-1）式中：M---人體能量代謝率，取決于人的活動量大小等因素；W---人體所作的機械功；C---人體外表面以對流形式散發(fā)的熱量；R---人體外表面以輻射形式散發(fā)的熱量；E---汗液蒸發(fā)和呼出的水蒸汽所帶走的熱量；S---人體蓄熱率。以上各量的單位均為：W/m2

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生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)一、人體的熱平衡

1.人體的基本生理要求要計算人體的總產(chǎn)熱、散熱量，還必須知道人體皮膚的全表面積，一般裸身人體的全表面積常用下列經(jīng)驗公式進行計算：AD=0.202mb0.425H0.725（5-2）式中：AD為人體皮膚表面積；H為身高，單位為m；mb為體重，單位為kg。身高為1.78m，體重為65kg，用上式計算可知此人的皮膚表面積約為1.8m2左右。第4頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(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

1.人體的基本生理要求人體的蓄熱率S近似為0時，人感覺正常、舒適。人體蓄熱率S為正，將導(dǎo)致體溫上升，當(dāng)體溫升至38.3℃時，則輕癥中暑，當(dāng)體溫升至40℃時，稱作體溫過高，此時出汗停止，表現(xiàn)為重癥中暑，若不采取措施，體溫將迅速攀升，至45℃時將導(dǎo)致死亡。人體蓄熱率S為負(fù)時，體溫下降，一般當(dāng)體溫下降至36℃以下時，稱作體溫過低，當(dāng)體溫降至28℃以下時，會導(dǎo)致嚴(yán)重的心室纖顫，并有死亡的危險。盡管現(xiàn)在還不能夠準(zhǔn)確地確定人的最低致死體溫，但已證實當(dāng)體溫下降至20℃時，通常就不能復(fù)蘇。第5頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(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

2.人體與外界的熱交換影響人體與外界的熱交換強度的因素通常有:衣著：人體著衣的服裝熱阻大??；環(huán)境空氣溫度：決定著換熱溫差；空氣相對濕度：在相同的高溫環(huán)境下，空氣濕度越高就越增加人體的熱感。另外在低溫環(huán)境下如果空氣濕度過高，會衣物的熱阻下降，強化人體與衣物的傳熱，同樣也會增加人體的冷感。周圍物體的表面溫度：空氣的流速:不僅強化人體與外界的換熱，還引起人體“吹風(fēng)感(Draft)”等一系列不愉快的感覺。第6頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(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3.影響人體與外界熱交換的幾個環(huán)境指標(biāo)①平均輻射溫度:用來考慮周圍物體表面溫度對人體輻射散熱強度的影響，實際上，它是假設(shè)將人置于一個內(nèi)表面溫度均相等的假想的封閉空腔內(nèi)（空腔與內(nèi)包凸表面），人與這個壁面溫度均等于平均輻射溫度的空腔進行輻射換熱。其數(shù)學(xué)表達式為：

平均輻射溫度通常采用黑球溫度計來進行測量，若同時測量出空氣的溫度Ta，且當(dāng)平均輻射溫度與室內(nèi)氣溫差別不大時，可求出此時的平均輻射溫度為（式中：Tg為黑球溫度，υ為室內(nèi)空氣流速）：第7頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(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3.影響人體與外界熱交換的幾個環(huán)境指標(biāo)②操作溫度to（OperationTemperature）：用來反映室內(nèi)環(huán)境空氣溫度ta與平均輻射溫度的綜合作用，其表達式為：式中：hr為輻射換熱系數(shù)，hc為對流換熱系數(shù)。③對流換熱系數(shù)hc：④對流質(zhì)交換系數(shù)he：據(jù)劉伊斯準(zhǔn)則有：對于典型的室內(nèi)空氣環(huán)境通?？扇e=16.5

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生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)一、人體的熱平衡4.服裝的影響：①服裝熱阻Icl：常指其顯熱熱阻，常用單位為clo，且有下列關(guān)系：1clo=0.155m2·K/W（or:m2·℃/W）（5-8）通常夏季服裝熱阻為0.5clo，冬季為1.5～2.0clo，工作服為0.7clo，北極著裝為4.0clo。人坐在椅子上時會增加熱阻，一般以單人軟體沙發(fā)增加的熱阻最大，其值約為0.15clo。其它類型的椅子等物體，其熱阻的增值△Icl可用下式進行估算：△Icl=7.48×10-5CSAC-0.1（5-9）其中CSAC是人體與椅子的接觸面積，單位為平方米。人在行走時會降低服裝的熱阻。降低的熱阻值可用下式估算:△Icl=0.504Icl+0.00281Vwalk-0.24（5-10）式中：Vwalk為行走的步數(shù)，單位為：步/min。第9頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(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4.服裝的影響：②服裝的透濕性：著裝一方面會增加皮膚的蒸發(fā)換熱熱阻。另一方面，服裝吸收了汗液以后使衣物潮濕而導(dǎo)致衣物的導(dǎo)熱系數(shù)增加，且服裝層在原來的顯熱傳熱基礎(chǔ)上又增加了部分潛熱換熱，相當(dāng)于此時服裝原有的熱阻值下降。③服裝的表面積：著裝后的人體與外界的熱交換面積將發(fā)生改變，常用著裝后的人體實際表面積Acl與人體裸身時的表面積AD之比的服裝面積系數(shù)fcl來表示這種變化：fcl=Acl/AD(5-11)fcl可通過有關(guān)文獻獲得。若沒有合適的參考數(shù)據(jù)，可采用它與服裝熱阻之間的關(guān)系用下式進行估算:fcl=1.0+0.3Icl(5-12)

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生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)一、人體的熱平衡5.人體的能量代謝①人體的能量代謝率：人體的能量代謝率受多種因素影響，如肌肉活動強度、環(huán)境溫度、性別、年齡、神經(jīng)緊張程度、進食后時間的長短等。規(guī)定未進早餐前，保持清醒靜臥半小時，室溫條件維持在18～25℃之間測定的代謝率叫著基礎(chǔ)代謝率(BasalMetabolicRate,BMR)。人體的代謝率在一定的溫度范圍內(nèi)是比較穩(wěn)定的。人在進食后產(chǎn)熱量會逐漸增加，并延續(xù)７至8小時。人體的基礎(chǔ)代謝率隨年齡增加逐漸下降。基礎(chǔ)代謝率女性比男性低百分之六至百分之十。第11頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(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5.人體的能量代謝①人體的能量代謝率：活動人體的代謝率確定通常通過測量人體的耗氧量和二氧化碳的排出量來進行計算，且有：M=352（0.23RQ+0.77）VO2/AD（5-13）

式中：M為代謝率，單位為W/m2；RQ為呼吸商，無量綱，定義為單位時間內(nèi)呼出二氧化碳與吸入氧氣的摩爾數(shù)之比；V02為單位時間內(nèi)消耗的氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積，單位為：L/min。另外代謝率的單位也可以采用met來表示，且通常有：1met=58.2W/m2

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生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)一、人體的熱平衡5.人體的能量代謝

②人體的機械效率:指人體對外所作的功W與人體代謝率M的比值。即：η=W/M。它與人體的活動強度有關(guān)。一般來說人體的機械效率的數(shù)值都比較低，在百分之五至百分之十的范圍內(nèi)，很少能超過百分之二十，因此在空調(diào)負(fù)荷計算時通常把人體機械效率看作是0。這主要是因為：大部分的辦公室勞動和室外輕體力勞動的機械效率近似為零；人體代謝率的估算本身帶有誤差；忽略人體對外所作的機械功對于空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計來說是偏于安全的。第13頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(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5.人體的能量代謝

③人體蒸發(fā)散熱量⑴人體皮膚的蒸發(fā)散熱量Esk

皮膚表面可能達到的最大潛熱換熱量Emax為:式中he/表示人體服裝表面的對流質(zhì)交換系數(shù)，且Psk可簡化為皮膚溫度tsk的函數(shù)：Psk=0.254tsk-3.335（5-16）式5-15表示的完全被汗液潤濕的人體潛熱量，這只有在總排汗量大大超過蒸發(fā)量時才能達到，故實際蒸發(fā)散熱量Esk比Emax小，且有：第14頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(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5.人體的能量代謝③人體蒸發(fā)散熱量⑴人體皮膚的蒸發(fā)散熱量EskEsk=Ersw+Edif=ωEmax(5-17)式中是Ersw汗液蒸發(fā)量，Edif是皮膚濕擴散散熱量，ω為皮膚濕潤度，即皮膚的實際蒸發(fā)量與同一環(huán)境中皮膚完全濕潤而可能產(chǎn)生的最大散熱量之比：ω=Esk/Emax。若皮膚無排汗，皮膚濕擴散散熱量為：Edif=0.06Emax(5-18)當(dāng)皮膚正常排汗時，皮膚濕擴散散熱量為：Edif=0.06(Emax-Ersw)(5-19)

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生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)一、人體的熱平衡5.人體的能量代謝③人體蒸發(fā)散熱量⑴人體皮膚的蒸發(fā)散熱量Esk

在接近熱舒適的條件下，人體平均皮膚溫度tsk和出汗造成的潛熱散熱量Ersw取決于人體的代謝率和對外所作的功，且據(jù)RohleshNevins實驗的回歸式它們之間有如下關(guān)系：tsk=35.7-0.0275(M-W)(5-20)Ersw=0.42(M-W-58.2)(5-21)聯(lián)立方程5-15，16，17，l9，20，21，并對換熱熱阻進行一定的簡化處理后，可得到舒適條件下的皮膚濕潤度：

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生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)一、人體的熱平衡5.人體的能量代謝③人體蒸發(fā)散熱量⑵人體的呼吸散熱散濕量人體的呼吸散熱包括顯熱散熱Cres和潛熱散熱Eres兩部分，顯熱散熱為：Cres=0.0014M（34-ta）W/m2（5-23）潛熱散熱為：Eres=0.0173M（5.867-Pa）W/m2（5-24）第17頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(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5.人體的能量代謝④人體與外界的輻射換熱量：人體與外界的輻射換熱方程可表示為：R=εfclfeffσ（Tcl4-Tr4）（5-25）⑤不同環(huán)境條件和活動強度條件下人體的散熱和散濕量：可據(jù)表5-7查得。從表中可看出：人體發(fā)熱量當(dāng)活動強度一定且在一定的溫度變化范圍內(nèi)近似為常數(shù)，環(huán)境溫度越高，人體的顯熱散熱量就越少，潛熱散熱量就越多。當(dāng)環(huán)境空氣溫度達到或超過人體體溫時，人體向外界的散熱形式就全部變成了蒸發(fā)潛熱散熱。第18頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(huán)境反應(yīng)的

生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)二、人體的溫度感受系統(tǒng)對冷敏感和對熱敏感的區(qū)域，我們分別把它們稱之為“冷點”和“熱點”，這些“冷點”和“熱點”即為人體的溫度感受器。人體各部位的冷點數(shù)目明顯多于熱點，而且冷點和熱點的位置也不相同。根據(jù)溫度感受器對動態(tài)刺激的反應(yīng)特性，我們通常把它們分為熱感受器和冷感受器兩種。熱感受器與冷感受器的信號在傳輸過程中是分開傳送的，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的不同層次進行整合，產(chǎn)生對應(yīng)的冷感覺和熱感覺，同時對產(chǎn)熱的過程進行促進或抑制。目前我們還未完全了解冷熱感受器。人體對冷感覺的反應(yīng)比對熱感覺的反應(yīng)更敏感。第19頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(huán)境反應(yīng)的

生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)三、人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)

人體體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)非常復(fù)雜，迄今人類并未完全認(rèn)識他。但我們知道人體的體溫調(diào)節(jié)主要是依靠神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)來完成的，有時體溫調(diào)節(jié)過程是通過激素控制的。決定體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)是否開始工作的物理量主要是：人體的核心溫度和平均皮膚溫度，若核心溫度和皮膚平均溫度與設(shè)定值之間出現(xiàn)偏差時，體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)開始工作。調(diào)節(jié)人體體溫的方法通常為：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。下丘腦是人體調(diào)節(jié)體溫的中樞。其前部的主要作用是促進散熱，后部主要作用是促進產(chǎn)熱以達到御寒的目的。相對而言，人體防止過熱的能力要比防寒冷的能力強得多,這也可能是為什么人體對冷刺激的反應(yīng)要比對熱刺激的反應(yīng)更敏感的原因。下丘腦前部和后部是以可相互抑制的方式聯(lián)系在一起的。第20頁/共41頁第一節(jié)人體對熱濕環(huán)境反應(yīng)的

生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)四、熱感覺熱感覺是人對周圍環(huán)境是“冷”還是“熱”的主觀描述。人體的熱感覺在一定的范圍內(nèi)是動態(tài)變化的。即相同的環(huán)境溫度，由于情況的不同，人的熱感覺有可能不同。人體皮膚熱感覺有適應(yīng)性的。否則就沒有一天的舒坦日子可過。人體皮膚對溫度的快速變化更為敏感，若溫度變化率低，適應(yīng)過程就會跟上溫度的變化，使人體皮膚完全感受不到這種溫度變化。人的熱感覺最初取決于皮膚溫度，而后取決于核心溫度。當(dāng)周圍環(huán)境溫度變化迅速時，人體的熱感覺的變化比人體體溫的變化要快得多。人體的熱感覺無法測量，因此通常只能采用問卷的方式了解受試者對環(huán)境的熱感覺。目前使用的最為廣泛的標(biāo)度有幾個：貝氏標(biāo)度和ASHRAE標(biāo)度。在進行熱感覺實驗的時候，通過投票選擇的方式讓受試者說出自己的熱感覺，這種方式通常被稱之為熱感覺投票TSV(ThermalSensationVote)。

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生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)五、熱舒適舒適對于人來說應(yīng)該是動態(tài)的，所以對熱舒適的定義也有很多種標(biāo)準(zhǔn)：引起人體熱舒適感覺的因素除前面提到的皮膚溫度和核心溫度以外，還有其它的一些物理量也會影響到熱舒適：1.空氣濕度：實驗表明引起不適的皮膚濕潤度的上限為：ω<0.0012M＋0.152.垂直溫度梯度：3.吹風(fēng)感：一般將其定義為人體所不希望的局部降溫。4.其他因素：如年齡、性別、季節(jié)、人種等。第22頁/共41頁第二節(jié)人體對穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)描述

一、熱舒適方程

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，并以下列假設(shè)為前提條件：①人體必須處于熱平衡狀態(tài)；②皮膚平均溫度應(yīng)具有與舒適相適應(yīng)的水平；③為了舒適，人體應(yīng)有最佳的排汗率。當(dāng)人體蓄熱率S=0時，熱平衡方程式5-1可寫成：M-W-C-R-E=0(5-27)上式中各項散熱量的確定方法如下：第23頁/共41頁第二節(jié)人體對穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)描述一、熱舒適方程1.人體外表面向周圍空氣的對流散熱量CC=fclhc（tcl-ta）（5-28）式中：hc---對流換熱系數(shù)，W/（m2·K）tcl---衣服外表面溫度，據(jù)熱平衡關(guān)系有：tcl=tsk-Icl（R+C）tsk---人體在接近舒適條件下的平均皮膚溫度，參見式5-20ta---人體周圍空氣溫度Icl---服裝熱阻，W/（m2·K）第24頁/共41頁第二節(jié)人體對穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)描述一、熱舒適方程2.人體外表面向環(huán)境的輻射散熱量R可按式5-25求得，若取著裝后人體吸收率為0.97，姿態(tài)修正系數(shù)為0.72，則有：

3.人體的總蒸發(fā)散熱量EE=Cres+Eres+Edif+Ersw（5-30）式中：Cres為呼吸時的顯熱損失；Eres為呼吸時的潛熱損失；Edif為皮膚擴散蒸發(fā)損失（無感覺體液滲透），這里把服裝潛熱熱阻簡化為一個適用于一般室內(nèi)環(huán)境的一定值，且忽略正常排汗對皮膚擴散量的影響，且有：Edif=3.05（0.254tsk-3.335-Pa）（5-31）Pa為人體周圍水蒸氣的分壓力，單位為kPa；Ersw為人體在接近舒適條件下的皮膚表面出汗造成的潛熱損失，參見式5-21。第25頁/共41頁第二節(jié)人體對穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)描述一、熱舒適方程將式5-28，29，30代入式5-27即得熱舒適方程式：式中共有八個變量：M、W、ta、Pa、tr、fcl、tcl、hc。實際上，fcl和tcl均可Icl由決定，hc是風(fēng)速的函數(shù)，W一般為0。因此熱舒適方程反映了人體處于熱平衡狀態(tài)時，六個影響人體熱舒適的變量M、ta、Pa、tr、Icl、υa之間的定量關(guān)系。

第26頁/共41頁第二節(jié)人體對穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)描述二、預(yù)測平均評價PMV(PredictedMeanVote)預(yù)測平均評價PMV反映在某冷熱負(fù)荷TL下，人體對熱平衡的偏離程度，即它反映了人體在此冷熱負(fù)荷下的熱感覺。PMV與影響人體熱舒適的各變量之間的關(guān)系：PMV=［0.303exp（-0.036M）+0.0275］TL（5-33）式中人體的冷熱負(fù)荷TL定義為：人體產(chǎn)熱量與假定人體保持熱舒適狀態(tài)下的各顯潛熱散熱量之間的差值，人體產(chǎn)熱量應(yīng)為M-W，而在熱舒適狀態(tài)下人體的散熱量應(yīng)為式5-32中右側(cè)的各項，故式5-33也可寫成：

第27頁/共41頁第二節(jié)人體對穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)描述二、預(yù)測平均評價PMV(PredictedMeanVote)

PMV指標(biāo)一般也采用7級分度，如下表所示：PMV熱感覺標(biāo)尺表5-11由于人與人存在差別，通過上述經(jīng)驗式計算的PMV指標(biāo)值只能代表同一環(huán)境下絕大多數(shù)人的熱感覺，并不代表每個人的感覺，為了更準(zhǔn)確地預(yù)測某一熱環(huán)境下人的熱感覺，F(xiàn)anger又提出了預(yù)測不滿意百分比指標(biāo)PPD（PredictedPercentDissatisfied）來描述人群對熱環(huán)境不滿意的百分?jǐn)?shù)，并用概率分析的方法，給出了PMV與PPD之間的定量關(guān)系：PPD=100-95exp［-（0.03353PMV4+0.2179PMV2）］（5-35）1984年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了室內(nèi)熱環(huán)境評價與測量的標(biāo)準(zhǔn)化方法ISO7730，此標(biāo)準(zhǔn)采用了PMV--PPD指標(biāo)來描述和評價熱環(huán)境。ISO7730對PMV--PPD指標(biāo)的推薦值在-0.5～+0.5之間，即允許人群中有10%的人感覺不滿意。熱感覺熱暖微暖適中微涼涼冷PMV值+3+2+10-1-2-3第28頁/共41頁第二節(jié)人體對穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)描述三、有效溫度ET（EffectiveTemperature）與ASHRAE舒適區(qū)有效溫度ET是指：將反映某一熱環(huán)境的干球溫度、濕度、空氣流速等對人體熱感覺的影響綜合成某一個單一的數(shù)值指標(biāo)，該指標(biāo)在數(shù)值上等于產(chǎn)生相同熱感覺的靜止飽和空氣的溫度。它通過人體實驗獲得。新的有效溫度ET*，1977年Gagge等把皮膚濕潤度的概念引進到有效溫度，修正了濕度在低溫環(huán)境下對涼爽和舒適狀態(tài)的影響，從而形成新的有效溫度的概念。標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET*的定義為：在某個空氣溫度等于平均輻射溫度的等溫環(huán)境溫度中，相對濕度為百分之五十，空氣靜止不動，在此熱環(huán)境中身著標(biāo)準(zhǔn)熱阻服裝的人若與他在實際環(huán)境和實際服裝熱阻條件下的平均皮膚溫度和皮膚濕潤度相同時，必將具有相同的熱損失。則上述標(biāo)準(zhǔn)條件下的溫度即為此實際熱環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)有效溫度。即:

式中皮膚的總散熱量Qsk、皮膚溫度Tsk（tsk）和皮膚濕潤度ω均可利用Gagge的二節(jié)點模型進行求解；PSET是標(biāo)準(zhǔn)有效溫度下的飽和水蒸氣分壓力，kPa；hcSET′為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中考慮了服裝熱阻的綜合對流換熱系數(shù)；heSET′為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中考慮了服裝的潛熱熱阻的綜合對流質(zhì)交換系數(shù)。

第29頁/共41頁第二節(jié)人體對穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)描述三、有效溫度ET（EffectiveTemperature）與ASHRAE舒適區(qū)標(biāo)準(zhǔn)有效溫度的數(shù)值反映了人體的熱感覺并不與空氣的溫度值直接有關(guān)系。比如：一個穿著輕薄服裝的人坐在24℃、相對濕度50%和較低空氣流速的房間里，根據(jù)定義他此時是處于標(biāo)準(zhǔn)有效溫度為24℃的環(huán)境中，但如果他此時脫去衣服，標(biāo)準(zhǔn)有效溫度就將降至20℃，因為此時他的皮膚溫度與一個穿輕薄服裝坐在20℃空氣中的人皮膚溫度相同。雖然標(biāo)準(zhǔn)有效溫度反映了人的熱感覺，但由于它需要計算皮膚溫度和皮膚濕潤度，因此應(yīng)用比較復(fù)雜，反而不如只能描述坐著活動的新的有效溫度ET*應(yīng)用廣泛?；谏鲜鲈?，目前我們?nèi)匀徊捎眯碌挠行囟葋矸从橙梭w的熱感覺。圖5-12的陰影部分反映的是ASHRAE舒適標(biāo)準(zhǔn)55-74的舒適區(qū)。圖中另一菱形面積是美國坎薩斯州立大學(xué)通過實驗得到的舒適區(qū)，它的適用條件是服裝熱阻為0.6～0.8clo坐著的人，而ASHRAE舒適標(biāo)準(zhǔn)55-74舒適區(qū)適用于服裝熱阻為0.8到1.0clo坐著但活動量稍大的人。兩塊舒適區(qū)的重疊范圍是推薦的室內(nèi)設(shè)計條件，從圖中可見25℃的等有效溫度線正好通過兩個舒適區(qū)重疊的區(qū)域的中心。第30頁/共41頁第三節(jié)人體對動態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)

一、人體對階躍溫度變化的反應(yīng)通過試驗發(fā)現(xiàn)人體在溫度出現(xiàn)階躍變化的環(huán)境中，皮膚溫度的變化由于人體熱慣性的影響通常滯后于環(huán)境溫度的變化，但人體熱感覺的變化則要復(fù)雜得多。當(dāng)人體在中性環(huán)境突變到暖或冷環(huán)境時，熱感覺的變化有一個滯后。而從冷或熱環(huán)境變化到中性環(huán)境時，人體的熱感覺響應(yīng)較快，且出現(xiàn)熱感覺“超越”的情況：即皮膚溫度與熱感覺存在分離現(xiàn)象。Gagge認(rèn)為這個現(xiàn)象是由于皮膚溫度急劇變化所致，即皮膚溫度變化率產(chǎn)生了一種附加熱感覺，而這種熱感覺掩蓋了皮膚溫度本身引起的不舒適感。人處于突變溫度環(huán)境中熱反應(yīng)的研究結(jié)果可歸納出如下結(jié)論：人體對環(huán)境突變的生理調(diào)節(jié)十分迅速，并不會對人體產(chǎn)生不良后果；人體在環(huán)境溫度突變的生理調(diào)節(jié)周期中，皮膚溫度并不能獨立地作為熱感覺的評價尺度，因為此時人體正在與周圍熱環(huán)境之間發(fā)生激烈的熱交換。第31頁/共41頁第三節(jié)人體對動態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)二、人體對變化風(fēng)速的反應(yīng)人體對變化風(fēng)速的反應(yīng)可總結(jié)成如下的結(jié)論:當(dāng)人體處于“中性-熱”即較暖的環(huán)境中時，動態(tài)風(fēng)對人體的致冷作用明顯強于穩(wěn)定氣流。例如人們對搖擺風(fēng)扇的接受程度要優(yōu)于固定風(fēng)扇。進一步研究發(fā)現(xiàn)：頻率在0.3至0.5Hz范圍內(nèi)變化的氣流能使處于這種熱環(huán)境中的人感到最涼爽；當(dāng)人處于“冷-中性”的冷環(huán)境時，F(xiàn)anger認(rèn)為頻率在0.3至0.5Hz范圍變化的氣流最容易使人體產(chǎn)生冷的吹風(fēng)感，從而造成不舒適感；而Arens認(rèn)為頻率在0.7至1.0Hz之間的氣流有更好的冷卻效果。第32頁/共41頁第三節(jié)人體對動態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)

三、過渡活動狀態(tài)的熱舒適指標(biāo)RWI和HDR

所謂過渡區(qū)間是指連接著兩個不同空氣溫度、濕度等熱環(huán)境參數(shù)的空間。

相對熱指標(biāo)RWI（RelativeWarmthIndex）：是類似于PMV的一種對過渡區(qū)間的熱評價標(biāo)尺。熱損失率HDR（HeatDeficitRate）：是指在此環(huán)境下人體所損失的熱量。他們都沒有考慮到人體在過渡區(qū)間受到變化溫度刺激時出現(xiàn)的Gagge等人發(fā)現(xiàn)的熱感覺“滯后”和“超前”的現(xiàn)象，僅考慮了過渡狀態(tài)下人體的熱平衡。它們對動態(tài)熱過程的考慮主要反映在下面兩個方面：認(rèn)為人體從一種活動狀態(tài)過渡到另外一種活動狀態(tài)時，要經(jīng)過6min的過程，代謝率M才能達到最終活動狀態(tài)下穩(wěn)定的代謝率，在這個過渡過程中，代謝率與時間呈線性關(guān)系。由于人的活動會導(dǎo)致出汗而濕潤服裝，同時人的活動也會擾動周圍氣流，從而導(dǎo)致服裝熱阻有所改變。于是認(rèn)為人從一種活動狀態(tài)過渡到另外一種活動狀態(tài)時，服裝熱阻也要經(jīng)過6min時間達到新的穩(wěn)定值，其間服裝熱阻的變化也與時間呈線性關(guān)系。

第33頁/共41頁第三節(jié)人體對動態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)

三、過渡活動狀態(tài)的熱舒適指標(biāo)RWI和HDRRWI為一無量綱單位，且被定義為如下表達式：HDR反應(yīng)了人體所損失的熱量，其單位為W/m2。它被定義為：式中Icw（τ）是衣服被汗?jié)駶櫤蟮臒嶙?，在改變活動狀態(tài)的頭6min內(nèi)是時間τ的線性函數(shù)，單位為clo；Ia是人體的空氣邊界層熱阻，clo。若人體運動產(chǎn)生的誘導(dǎo)風(fēng)速為Va，則有：

Ia=0.3923Va-0.4294（5-40）第34頁/共41頁第三節(jié)人體對動態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)

三、過渡活動狀態(tài)的熱舒適指標(biāo)RWI和HDRRWI的分度與ASHRAE熱感覺標(biāo)度之間的關(guān)系如下表：RWI的分度與ASHRAE熱感覺標(biāo)度之間的關(guān)系表5-l2

于是根據(jù)上述式5-37,38,39，在給定各連續(xù)過渡空間的空氣參數(shù)、人員衣著以及進入此空間后的活動狀況，就可以計算出各連續(xù)過渡空間的RWI和HDR值，從而了解當(dāng)人進入過渡空間時的相對熱感覺比前一個空間是涼些還是暖些，且據(jù)RWI和HDR與ASHRAE熱感覺標(biāo)度之間的關(guān)系，可判斷冷暖是否在合適的范圍之內(nèi)。熱感覺暖稍暖中性稍涼ASHRAE熱感覺標(biāo)尺210-1相對熱指標(biāo)RWI0.250.150.080.00第35頁/共41頁第四節(jié)其它熱濕環(huán)境的物理度量

當(dāng)人處于一個潛在危險的、不舒適的熱環(huán)境中時，就會對人體形成一個強烈的刺激即熱應(yīng)力，熱應(yīng)力會使人體出現(xiàn)熱過勞（thermalstrain）。當(dāng)熱應(yīng)力超出了人體本身的調(diào)節(jié)能力即調(diào)節(jié)極限時，就會出現(xiàn)危險的熱失調(diào)。一、熱應(yīng)力指數(shù)HSI（HeatStressIndex）熱應(yīng)力指數(shù)用來定量地表示熱環(huán)境對人體的作用應(yīng)力。假定皮膚溫度恒定為35℃時，在蒸發(fā)熱調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)，認(rèn)為所需要的排汗散熱量Ereq（等于代謝量減去對流和輻射散熱量，呼吸散熱不計）與皮膚表面可能達到的最大潛熱換熱量Emax之比再乘以100，即得出熱應(yīng)力指數(shù)為:HSI=Ereq/Emax×100（5-41）熱應(yīng)力指數(shù)在概念上與皮膚濕潤度相同，且規(guī)定Emax的上限值為390W/m2，相當(dāng)于一典型男子的排汗量為1L/h時的情況。

第36頁/共41頁第四節(jié)其它熱濕環(huán)境的物理度量

熱應(yīng)力指數(shù)數(shù)值大