1、第四章 人体对热湿环境的反应2主要内容主要内容n 人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础q 人体热平衡人体热平衡q 温度感受系统与调节系统温度感受系统与调节系统q 热感觉与热舒适热感觉与热舒适n 人体对稳态热环境的反应人体对稳态热环境的反应n 人体对动态热环境的反应人体对动态热环境的反应n 其他热湿环境的物理度量其他热湿环境的物理度量n 热环境与工作效率热环境与工作效率n 二节点模型二节点模型第一节人体对热湿环境反应的人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础生理学和心理学基础41. 人体的基本生理要求人体的基本生理要求n 食物食物分解氧化分解氧化热量热量1）
2、人体的基本生理要求：人体的基本生理要求：维持体温相对稳定维持体温相对稳定人体摄取食物以维持生命人体摄取食物以维持生命食物通过人体新陈代谢被分解，大部分化学能变成热量食物通过人体新陈代谢被分解，大部分化学能变成热量人体不断释放热量，也从环境中通过对流、辐射和汗液蒸发获得或失掉热量人体不断释放热量，也从环境中通过对流、辐射和汗液蒸发获得或失掉热量人体的生理机能决定了必须维持体温相对稳定以保证人体各项功能正常。人体的生理机能决定了必须维持体温相对稳定以保证人体各项功能正常。代谢率代谢率(Metabolic Rate)(Metabolic Rate)：人体新陈代谢反应过程中能量释放的速率：人体新陈代谢
3、反应过程中能量释放的速率5人体各部分的温度不同人体各部分的温度不同身体表面温度比深部组织低，易随着环境温度变化；身体表面温度比深部组织低，易随着环境温度变化；代谢率高的器官温度较高。代谢率高的器官温度较高。2.体温体温从中你发现了从中你发现了什么？什么？感谢血液循环，帮助我们将热量从高温感谢血液循环，帮助我们将热量从高温处带到低温处处带到低温处6体温体温核心温度人体平均皮肤温度量测体内温度的有利位置直肠鼓膜食道 用以估算脑血流温度的最靠近和最容易利用的位置。 其温度是最中心的温度，用来量测动脉血液温度。 最常用的测试位置。a）核心温度 核心层：通常包括脑、脊椎、心核心层：通常包括脑、脊椎、心脏
4、、肝脏、消化器官等内脏部分脏、肝脏、消化器官等内脏部分 直肠温度最接近直肠温度最接近7b）人体平均皮肤温度n外层外层(Shell)(Shell)温度温度q 皮肤表面到皮肤表面到 10 mm 10 mm 以内的部分，通常以内的部分，通常包括皮肤，皮下脂肪和表层的肌肉包括皮肤，皮下脂肪和表层的肌肉8式中M人体能量代谢率,决定于人体活动量大小决定于人体活动量大小，W/ W人体所做的机械功，W/； C人体外表面向周围环境散发的对流热量,W/； R人体外表面向周围环境散发的辐射热量,W/； E汗液蒸发和呼出的水蒸气所带走的热量,W/； S人体蓄热率，W/。人体人体热平衡热平衡方程式：方程式：MWCRES
5、=0指机体的产热和散热速率处于平衡状态指机体的产热和散热速率处于平衡状态3.人体热平衡人体热平衡910现在来分析一下热平衡方程吧现在来分析一下热平衡方程吧 S=0：S0：S0：ThinkThink，S=0S=0就表示人体就表示人体处于舒适状处于舒适状态吗？态吗？表明人体正常，能量平衡表明人体正常，能量平衡；表明体温上升，人体不舒适；表明在冷环境中，人体散热量增多。人体人体热平衡热平衡方程式：方程式：MWCRES=0注意：注意：S=0并不一定表示人体处于舒适状态。因为各种热量之间可能有许多不同组合都可使S=0，但只有能使人体按正常比例正常比例散热的热平衡才是舒适的。对流换热约占总散热量的2530
6、%；辐射散热约占4550%；呼吸和无感觉蒸发散热约占2530%。11当劳动强度或室内热环境要素发生变化时，人体通过调节机能争取新的热平衡，这时的热平衡称为“负荷热平衡负荷热平衡”，虽然S仍然=0，但人体已不在舒适状态（但是可以忍受）。由于人体物质代谢调节能力有一定限度，终将出现S0。结论：结论：室内空气温度、湿度、气流速度、环境辐射温度室内空气温度、湿度、气流速度、环境辐射温度是室内热环境的四项构成要素，它们与人体产热量及衣着情况的不同组合，使得室内热环境大致可分为舒适的、可以忍受的和不能舒适的、可以忍受的和不能忍受的忍受的三种情况。12725. 00425202. 0HmAbD式中DA人体皮
7、肤表面积，m2； H身高，m；bm体重，kg。4.裸身人体皮肤表面积的计算裸身人体皮肤表面积的计算看看自己的皮肤有看看自己的皮肤有多大吧多大吧!再想想这么再想想这么大的一张皮子是做大的一张皮子是做什么用的呢什么用的呢?13皮肤的作用保护身体避免受伤和被病菌感染将身体内部与外部环境隔开阻止水分流失帮助调节体温排除体内垃圾收集周围环境的信息在阳光照射下产生维生素D14n 1.人体与外界的热交换人体与外界的热交换q 显热交换显热交换n对流散热对流散热n辐射散热辐射散热q 潜热交换潜热交换n皮肤散湿皮肤散湿q出汗蒸发q皮肤湿扩散n呼吸散湿呼吸散湿152.2.影响人体与外界热交换的因素影响人体与外界热交
8、换的因素n 环境空气温度：对流换热环境空气温度：对流换热n 环境表面温度：辐射换热环境表面温度：辐射换热n 水蒸汽分压力（空气湿度）水蒸汽分压力（空气湿度）n 风速风速n 服装热阻：影响所有换热形式服装热阻：影响所有换热形式16环境表面温度环境表面温度n 平均辐射温度平均辐射温度 或或q 近似式：q 准确的应该是四次方n 操作温度：反映了环境空气温度操作温度：反映了环境空气温度ta和平均辐和平均辐射温度射温度 的综合作用的综合作用rtrtrTkjnjnjrtFt1)(0144 kjnjjnjrTFT)(周围物体的表面温度：周围物体的表面温度：决定人体辐射散热强度决定人体辐射散热强度其温度高会增
9、加人体热感；其温度高会增加人体热感；其温度低会引起过多的辐射热损失（如坐在冷玻璃其温度低会引起过多的辐射热损失（如坐在冷玻璃窗旁所感到的辐射吹风感）。窗旁所感到的辐射吹风感）。17 kjnjnjtF1)(平均辐射温度平均辐射温度: : 一个假想的等温围合面的表面温度，它与人体间的辐射一个假想的等温围合面的表面温度，它与人体间的辐射热交换量等于人体周围实际的非等温围合面与人体间的辐射热交换量等于人体周围实际的非等温围合面与人体间的辐射热交换量。热交换量。=rt式中rT平均辐射温度，K； Fj 周围环境第j个表面的角系数； Tj周围环境第j个表面的温度，K； 周围环境第j个表面的黑度； 假想围合面
10、的黑度。j00144 kjnjjnjrTFT)(18 我国对不同建筑性质的我国对不同建筑性质的t（外墙或屋顶内表面与室内空气之间（外墙或屋顶内表面与室内空气之间的允许温差）取值规定是根据的允许温差）取值规定是根据卫生和建造成本卫生和建造成本等因素确定的，一等因素确定的，一般般保证不结露，不形成过分冷辐射保证不结露，不形成过分冷辐射。序序号号建筑物和房间类型建筑物和房间类型外墙外墙平屋顶和坡屋顶平屋顶和坡屋顶顶棚顶棚1居住建筑、医院、幼儿园等6.04.02办公楼、学校、门诊部等6.04.53公共建筑（除上述者外）7.05.519空气相对湿度空气相对湿度：一定温度下，空气相对湿度高则人体皮肤表面的
11、蒸发量少，散热量小；高温环境下相对湿度大增加人体热感；高温环境下相对湿度大增加人体热感；低温环境下相对湿度大会使衣物潮湿，降低衣服热阻而增低温环境下相对湿度大会使衣物潮湿，降低衣服热阻而增加人体冷感。加人体冷感。20空气流速空气流速：影响人体与环境的显热和潜热交换速率，气流速度大时人体对流散热量大，提高汗液蒸发率，从而增加人体冷感；同时还影响人体的皮肤触觉感受同时还影响人体的皮肤触觉感受。在较凉环境下，吹风会强化冷感觉，对人体热平衡有破坏作用，在较凉环境下，吹风会强化冷感觉，对人体热平衡有破坏作用，相当一种冷感觉。相当一种冷感觉。在较暖环境下，不破坏人体热平衡，是一种气流增大引起皮肤在较暖环境
12、下，不破坏人体热平衡，是一种气流增大引起皮肤及黏膜蒸发量增加以及气流冲力产生的不愉快的感觉，会引起皮及黏膜蒸发量增加以及气流冲力产生的不愉快的感觉，会引起皮肤紧绷、眼睛干涩、被气流打扰、呼吸受阻甚至头晕的感觉。肤紧绷、眼睛干涩、被气流打扰、呼吸受阻甚至头晕的感觉。吹风感（吹风感（Draft）：气流造成的不舒适的感觉。21服装的作用：保温和阻碍湿扩散服装的作用：保温和阻碍湿扩散n 服装的性能：q 服装的热阻Iclq 服装的透湿性q 服装的表面积22 服装的热阻服装的热阻I Iclcln 一般指显热热阻一般指显热热阻n 单位单位m2K/W和和clo，其中其中1clo = 0.155 m2K/Wn
13、已知单件服装热阻已知单件服装热阻： Icl = 0.161+0.835 Iclu,i 类类类类型型型型I Ic cl l ( (c cl lo o) )短短短短袖袖袖袖衬衬衬衬衣衣衣衣，短短短短裤裤裤裤0 0. .3 36 6长长长长裤裤裤裤，短短短短袖袖袖袖衬衬衬衬衫衫衫衫0 0. .5 57 7长长长长裤裤裤裤，长长长长袖袖袖袖衬衬衬衬衫衫衫衫0 0. .6 61 1长长长长裤裤裤裤，长长长长袖袖袖袖衬衬衬衬衫衫衫衫加加加加短短短短外外外外衣衣衣衣0 0. .9 96 6厚厚厚厚大大大大衣衣衣衣，长长长长袖袖袖袖衬衬衬衬衫衫衫衫，保保保保暖暖暖暖内内内内衣衣衣衣，长长长长内内内内裤裤裤裤1
14、 1. .3 34 4厚厚厚厚三三三三件件件件套套套套西西西西衣衣衣衣服服服服, , 长长长长内内内内衣衣衣衣裤裤裤裤1 1. .5 5厚厚厚厚毛毛毛毛衣衣衣衣0 0. .3 37 7厚厚厚厚长长长长大大大大衣衣衣衣0 0. .6 63 3厚厚厚厚裤裤裤裤子子子子0 0. .3 32 2工工工工作作作作服服服服0 0. .2 2夹夹夹夹克克克克0 0. .4 4一个一个静坐者在静坐者在21空气温度空气温度空气流速不超过空气流速不超过0.05m/s相对湿度不超过相对湿度不超过50%的环境中感到舒适所需要的服的环境中感到舒适所需要的服装热阻，相当于内穿长袖衬衣装热阻，相当于内穿长袖衬衣、外穿长裤和
15、普通外衣或西装、外穿长裤和普通外衣或西装时的服装热阻。时的服装热阻。23n 人运动时由于人体与空气之间存在相对流速，人运动时由于人体与空气之间存在相对流速，会降低服装的热阻。会降低服装的热阻。 Icl = 0.504 Icl + 0.00281Vwalk 0.24n 椅子给人增加椅子给人增加0.15 clo以下热阻以下热阻Icl = 0.748 Ach 0.124服装的透湿性服装的透湿性增加皮肤蒸发换热热阻的原因增加皮肤蒸发换热热阻的原因服装对皮肤表面的水蒸气扩散有一个附加的阻力；服装对皮肤表面的水蒸气扩散有一个附加的阻力；服装吸收部分汗液服装吸收部分汗液,只有剩余的汗液蒸发冷却皮肤；只有剩余
16、的汗液蒸发冷却皮肤；大多数服装借助被称为大多数服装借助被称为灯芯作用的毛细现象灯芯作用的毛细现象而吸收和传输而吸收和传输汗液，使汗液并不在皮肤表面蒸发，而是从服装内部或外汗液，使汗液并不在皮肤表面蒸发，而是从服装内部或外表面蒸发，这使排汗效率降低。表面蒸发，这使排汗效率降低。影响皮肤表面汗液影响皮肤表面汗液的蒸发的蒸发n 服装的存在增加了皮肤的蒸服装的存在增加了皮肤的蒸发换热热阻发换热热阻25服装的透湿性服装的透湿性服装吸收了汗液后，会使人凉快的原因服装吸收了汗液后，会使人凉快的原因衣服潮湿导致导热系数增加衣服潮湿导致导热系数增加衣服原有热阻下降衣服原有热阻下降活动强度活动强度服装热阻服装热阻
17、活动强度活动强度服装热阻服装热阻静坐0.6站立但偶尔走动0.4坐姿售货0.4行走3.2km/h0.4站立售货0.5行走4.8km/h0.35行走6.4km/h0.31clo干燥服装被汗湿润后的热阻干燥服装被汗湿润后的热阻26服装的表面积服装的表面积n 服装的面积系数服装的面积系数 fclq 定义：人体着装后的实际表面积Acl和人体裸身表面积AD 之比。有实验数据。q 表达式：fcl = Acl / ADn 与服装热阻的近似关系与服装热阻的近似关系q fcl = 1.0 + 0.3 Icl 273.3.人体的能量代谢人体的能量代谢n 影响因素多：影响因素多：q 肌肉活动强度：绝对的影响肌肉活动强
18、度：绝对的影响q 环境温度：偏高、偏低都增加代谢率环境温度：偏高、偏低都增加代谢率q 性别：男性高于女性性别：男性高于女性q 年龄：少年高于老人年龄：少年高于老人q 神经紧张程度：紧张则代谢率高神经紧张程度：紧张则代谢率高q 进食后时间的长短等：进食后代谢率增加，蛋白质代进食后时间的长短等：进食后代谢率增加，蛋白质代谢率高，糖和脂肪类代谢率低。谢率高，糖和脂肪类代谢率低。n 代谢率单位代谢率单位 met：1 met = 58.2 W/m2，即成即成年男子静坐时的代谢率。年男子静坐时的代谢率。28n 人体的能量代谢率人体的能量代谢率n 人体的机械效率人体的机械效率n 人体的蒸发散热量人体的蒸发散
19、热量n 人体与外界的辐射换热量人体与外界的辐射换热量n 不同环境条件和活动强度下人体散热和散湿量不同环境条件和活动强度下人体散热和散湿量29（1）基础代谢率：参照基础）基础代谢率：参照基础n 基础代谢率(BMR ) 未进早餐前，保持清醒静未进早餐前，保持清醒静卧半小时，室温条件维持在卧半小时，室温条件维持在1825之间测定的代谢率：之间测定的代谢率：46 W/m2n BMR变化范围变化范围：1015%。超过超过20为病态为病态。30肌肉活动与代谢率肌肉活动与代谢率n 肌肉活动强度对代谢率起决定性的影响n 一般室内运动代谢率多在5 met 以下31n（ 2）机械效率）机械效率 W / M n 大
20、部分室内劳动机械效率近似032（3 3）人体的潜热散热量）人体的潜热散热量1)人体皮肤实际蒸发散热量：人体皮肤实际蒸发散热量：式中 Ersw汗液蒸发散热量，w/m2； Edif皮肤湿扩散散热量； 皮肤湿润度。maxEEEEdifrswsk可用实验可用实验量测出来量测出来maxEEsk皮肤实际蒸发量与在同一环境中皮肤完全湿润而可能产生的最大蒸发散热量之比，相当于湿皮肤表面积所占人体皮肤表面积的比例：反映了汗液能够蒸发的难易程度，极好地客观反映不舒适程度，反映了汗液能够蒸发的难易程度，极好地客观反映不舒适程度，如环境湿度增加，皮肤湿润度也将提高。如环境湿度增加，皮肤湿润度也将提高。332)人体的呼
21、吸散热散湿量人体的呼吸散热散湿量n 显热散热量显热散热量 Cres = 0.0014 M (34 ta ) W/m2n 潜热散热量潜热散热量 Eres = 0.0173 M (5.867 Pa ) W/m2 34（4）人人体与外界的辐射体与外界的辐射周围物体向人体辐射称为正辐射，即人体得到热量周围物体向人体辐射称为正辐射，即人体得到热量人体向周围物体辐射称为负辐射，即人体失去热量人体向周围物体辐射称为负辐射，即人体失去热量人对正辐射较敏感人对正辐射较敏感(夏季夏季)，对负辐射较迟钝，这就是严寒时人，对负辐射较迟钝，这就是严寒时人容易因负辐射不知不觉地失热而受冷的原因容易因负辐射不知不觉地失热而
22、受冷的原因。44rcleffclTTffR式中人体表面的发射率，对灰体其值等于吸收率；人体表面的发射率，对灰体其值等于吸收率； 斯蒂芬斯蒂芬玻尔兹蔓常数，玻尔兹蔓常数，5.675.6710108 8W/W/K K4 4 ； feff 人体姿态影响有效表面积人体姿态影响有效表面积的修正系数；的修正系数； Tcl人体表面的温度，人体表面的温度，K K； 环境的平均辐射温度，环境的平均辐射温度，K K。rT35环 境 温 度 ()活动强度散热散湿2021222324252627282930显热(W)8481787471676358534843潜热(W)2627303437414550556065静坐
23、散湿(g/h)3840455056616875829097显热(W)9085797570656157514541潜热(W)4751565964697377838993极轻劳动散湿(g/h)6976838996102109115123132139显热(W)9387817670645851474035潜热(W)9094100106112117123130135142147轻度劳动散湿(g/h)134140150158167175184194203212220显热(W)1171121049788837467615245潜热(W)118123131138147152161168174183190中等劳
24、动散湿(g/h)175184196207219227240250260273283显热(W)169163157151145140134128122116110潜热(W)238244250256262267273279285291297重度劳动散湿(g/h)356365373382391400408417425434443（5 5）人体散热、散湿量的影响因素）人体散热、散湿量的影响因素36活动强度一定时，人体发热量在一定温度范围内可近似看作活动强度一定时，人体发热量在一定温度范围内可近似看作是常数；是常数；随环境空气温度的不同，人体向环境散热量中显热和潜热的随环境空气温度的不同，人体向环境散热量
25、中显热和潜热的比例随环境空气温度变化：比例随环境空气温度变化：环境空气温度越高，人体的显热散热量越少，潜热散热量环境空气温度越高，人体的显热散热量越少，潜热散热量越多；越多；环境空气温度达到或超过人体体温时，人体向外界的散热环境空气温度达到或超过人体体温时，人体向外界的散热形式全部变成蒸发潜热散热形式全部变成蒸发潜热散热。371.人人体的体的温度感受系统温度感受系统n 2020世纪初发现人的皮肤上存世纪初发现人的皮肤上存在对冷敏感的区域在对冷敏感的区域“冷点冷点”和对热敏感的区域和对热敏感的区域“热点热点”n 人体各部位的冷点数目明显人体各部位的冷点数目明显多于热点多于热点n 为什么人对冷更敏
26、感？为什么人对冷更敏感？38人体各部位冷点和热点分布密度人体各部位冷点和热点分布密度(个/cm2)部部位位 冷冷点点 热热点点 部部位位 冷冷点点 热热点点 前前额额 5.4-8.0 手手背背 7.4 0.5 鼻鼻子子 8.0 1.0 手手掌掌 1.0-5.0 0.4 嘴嘴唇唇 16.0-19.0 手手指指背背 7.0-9.0 1.7 脸脸部部其其他他部部位位 8.4-9.0 1.7 手手指指肚肚 2.0-4.0 1.6 胸胸部部 9.0-10.2 0.3 大大腿腿 4.4-5.2 0.4 腹腹部部 8.0-12.5 小小腿腿 4.3-5.7 后后背背 7.8 脚脚背背 5.6 上上臂臂 5.
27、0-6.5 脚脚底底 3.4 前前臂臂 6.0-7.5 0.3-0.4 39冷、热感受器的位置冷、热感受器的位置冷感受器：皮肤表面下冷感受器：皮肤表面下0.150.17mm的生发层中的生发层中;热感受器：位于皮肤表面下约热感受器：位于皮肤表面下约0.30.6mm处。处。 用显微镜是无法辨识感受器的，冷热感受器在皮肤中的距离是根据实验推断出的结论。40n 下丘脑具有调节代谢、体温和内分泌功能，前部下丘脑具有调节代谢、体温和内分泌功能，前部主要促进散热来降温，后部促进产热抵御寒冷主要促进散热来降温，后部促进产热抵御寒冷 n 散热调节方式散热调节方式q 血管扩张，增加血流，提高表皮温度血管扩张，增加
28、血流，提高表皮温度q 出汗出汗n 御寒调节方式御寒调节方式q 血管收缩，减少血流，降低表皮温度血管收缩，减少血流，降低表皮温度q 通过冷颤增加代谢率通过冷颤增加代谢率2. 2. 人体的体温调节系统人体的体温调节系统41n 下丘脑前后部是相互制约起作用的，需要同时利用下丘脑前后部是相互制约起作用的，需要同时利用核心温度和皮肤温度信号来决定调节方式。核心温度和皮肤温度信号来决定调节方式。对体温调节系统最重要的输入量对体温调节系统最重要的输入量核心温度核心温度平均皮肤温度平均皮肤温度结论结论：人体的御寒能力很弱，不如防止过热能力，因此人体：人体的御寒能力很弱，不如防止过热能力，因此人体对冷刺激的反应
29、要比对热刺激的反应敏感对冷刺激的反应要比对热刺激的反应敏感。42一、热感觉一、热感觉1）什么是热感觉）什么是热感觉2）热感觉的影响因素）热感觉的影响因素3）热感觉的适应性）热感觉的适应性4）皮肤温度、核心温度对热感觉的影响）皮肤温度、核心温度对热感觉的影响5）热感觉的描述（投票）热感觉的描述（投票）431. 什么是热感觉什么是热感觉 人体对温度人体对温度是敏感的，但这是敏感的，但这对于温度测量来对于温度测量来说是不可靠的。说是不可靠的。大脑常依靠热量大脑常依靠热量传入传出体内的传入传出体内的速度来判断温度速度来判断温度不能用任何直接方法测量感觉不能用任何直接方法测量感觉热感觉：人对周围环境是热
30、感觉：人对周围环境是“冷冷”还是还是“热热”的主观描述。的主观描述。热热“中性中性”状态状态：即人感到不冷不热的状态。442. 热感觉的影响因素热感觉的影响因素n 冷热刺激的存在冷热刺激的存在n刺激的延续时间刺激的延续时间n人体原有的状态人体原有的状态 当变化率在当变化率在0.1/s以上时，皮肤温以上时，皮肤温度只要升高度只要升高0.5就会感到温暖，而在就会感到温暖，而在0.01/s的较小变化率下，在皮肤温度升的较小变化率下，在皮肤温度升高高3以前却没有任何感觉。以前却没有任何感觉。453. 热感觉的适应性热感觉的适应性当皮肤局部已经适应某一温度后当皮肤局部已经适应某一温度后,改变皮肤温度改变
31、皮肤温度,一定范围内不会引起皮肤有任何热感觉的变化。一定范围内不会引起皮肤有任何热感觉的变化。464 .皮肤温度、核心温度对热感觉的影响皮肤温度、核心温度对热感觉的影响热感觉最初取决于皮肤温度，而后取决于核心温度热感觉最初取决于皮肤温度，而后取决于核心温度47举例举例1： 当人置于突然变化的温度环境之中，热感觉随空气温度的变化而立即发生变化，尽管皮肤温度和深部体温的变化需要好几分钟. 在空气温度中感觉抢先发生变化，使受试者会感到象在稳态的空气温度下一样地暖和，尽管他的生理温度远远偏离稳态值。 因此，在瞬变状况下，常用空气温度预测热感觉，比根据皮肤温度和核心温度确定可能更准确。瞬变状况下，热感觉
32、的变化比体温变化要快瞬变状况下，热感觉的变化比体温变化要快48举例举例2： 舒适感通常在静坐状态下出现，此时既不出汗，温度调节的工作量也最小。 在运动期间，深部体温升高且皮肤通常出汗以保持平衡，降低了对外界刺激的灵敏度，使一个运动着的人对温度变化的感受不及静坐的人灵敏，这是因为他正处于体力活动之中，无暇顾及热刺激。如果他正在出汗，强有力的蒸发系统只需较小的力量就可补偿环境温度的变化。运动对感觉的影响运动对感觉的影响495 . 热感觉的描述（投票）热感觉的描述（投票） 问卷调查方式，了解受试者对环境的热感觉，要求其按某种等级标度描述其热感。目前最广泛使用的是以下两种标度(可相互比较)：贝氏标度贝
33、氏标度（英国Thomas Bedford于1936年提出） ：将热感觉和热舒适合二为一；ASHRAE七级热感觉标度（七级热感觉标度（ASHRAE thermal sensation scale）：精确指出了热感觉。50投票选择方式投票选择方式热感觉投票热感觉投票TSV（Thermal Sensation Vote）：与ASHRAE热感觉标度内容一致的7级分度指标，仅分级范围为-3+3；热舒适投票热舒适投票TCV（Thermal Comfort Vote）：）：5级分度指标，分级范围04。51二、什么是热舒适二、什么是热舒适? ?因为人与人之间的差异，导致在任何一个热环境中要因为人与人之间的差异
34、，导致在任何一个热环境中要想使想使50%以上的人同时认为这个环境是舒适的，这是一以上的人同时认为这个环境是舒适的，这是一件很难的事情，但这是我们的目标。件很难的事情，但这是我们的目标。ASHRAE Standard 54-1992认为是：对环境表示满意的意识状态；Bedford、Gagge、Fanger等认为是：“不冷不热”的中性热感觉；Hensel认为是：使人高兴，愉快、满意的感觉；Cabanac认为是：随着热不舒适的部分消除而产生的；Ebbecke（1917年）认为是：假定依赖于来自调节中心的热调节反应，而热感觉是假定与皮肤热感受器的活动有联系。1.定义定义52观点1： 舒适中性 53观点
35、2： 舒适中性理由：身体酷热时洗冷水澡，舒适凉快理由：身体酷热时洗冷水澡，舒适凉快 身体寒冷时洗热水澡，舒适暖和身体寒冷时洗热水澡，舒适暖和 舒适必然伴随着不适的消除舒适必然伴随着不适的消除 542.2.热舒适投票热舒适投票TCV热舒适投票热舒适投票TCV（5级分度指标）级分度指标）4不可忍受0舒适3很不舒适2不舒适1稍不舒适553.3.影响热舒适的因素影响热舒适的因素n 空气湿度空气湿度n 垂直温差垂直温差n 气流与吹风感气流与吹风感n 辐射不均匀性辐射不均匀性n 其它：年龄、性别、季节、人种其它：年龄、性别、季节、人种56（1 1）空气湿度）空气湿度空气湿度：对人的舒适性影响很大空气湿度：
36、对人的舒适性影响很大。 （2 2）垂直温差）垂直温差n 尽管受试者处于热中性状态，头足温差仍然使人感到不尽管受试者处于热中性状态，头足温差仍然使人感到不舒适。舒适。 20285758（3 3）气流与吹风感）气流与吹风感 n 定义：人体所不希望的局部降温定义：人体所不希望的局部降温n 但在但在“中性热中性热”环境下吹风往往是愉快的环境下吹风往往是愉快的n 其它不舒适的原因其它不舒适的原因q 局部压力干扰局部压力干扰q 冷颤出现冷颤出现59n 人头顶上的自然对流速度是人头顶上的自然对流速度是 0.2 m/s0.2 m/s，所以是人体对，所以是人体对风速可以觉察到的，往往用来确定室内风速的设计标风速
37、可以觉察到的，往往用来确定室内风速的设计标准。准。n 当空气流速当空气流速0.5 m/s0.5 m/s，麦金太尔，麦金太尔(1979)(1979)等研究者的等研究者的实验表明，只要把空气温度调整得合适（提高空气温实验表明，只要把空气温度调整得合适（提高空气温度），就可以使空气的流动几乎觉察不到。度），就可以使空气的流动几乎觉察不到。60（4）辐射不均匀性）辐射不均匀性n 向量辐射温度：室内两部分的向量辐射温度：室内两部分的平均壁面温度差：平均壁面温度差： Tv = Fpc ( Tc T ) n 向量辐射温度超过向量辐射温度超过10，人，人就感到不舒适就感到不舒适.61（5 5）其它因素：）其它
38、因素：Fanger Fanger 的实验结论的实验结论n 人种：人种：非洲人比北欧人喜欢热环境吗？q 热舒适感觉一样，只是热带人对热环境有较强适应力，寒带人对冷环境有较强适应力。n 年龄：年龄：老年人比年轻人更喜欢热环境吗？q 不是，只是老年人活动量小。n 性别：性别：女性比男性更喜欢热环境吗？q 不是，只是女性喜欢穿较轻薄的衣服。n 季节和一天中的时间会影响热舒适感吗？季节和一天中的时间会影响热舒适感吗？q 尽管人体温有波动，但热舒适感没有明显变化62主要内容主要内容n 人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础q 人体热平衡人体热平衡q 温度感受系统与调节
39、系统温度感受系统与调节系统q 热感觉与热舒适热感觉与热舒适n 人体对稳态热环境的反应人体对稳态热环境的反应n 人体对动态热环境的反应人体对动态热环境的反应n 其他热湿环境的物理度量其他热湿环境的物理度量n 热环境与工作效率热环境与工作效率n 二节点模型二节点模型第二节第二节 人体对稳态热环境的反应人体对稳态热环境的反应一、影响热舒适因素一、影响热舒适因素二、预测平均评价二、预测平均评价PMVPMV三、有效温度三、有效温度64对热舒适有影响的变量对热舒适有影响的变量环境变量环境变量人体变量人体变量空气温度空气温度空气湿度空气湿度空气流速空气流速平均辐射温度平均辐射温度能量代谢率能量代谢率衣着情况
40、衣着情况注意：注意：这些变量是相互这些变量是相互影响的，改变一个变量对影响的，改变一个变量对人体舒适感的影响可能与人体舒适感的影响可能与其他变量值有关其他变量值有关。一、热舒适方程一、热舒适方程65 范格尔提出：可用一个综合舒适指标来代替以上六个变量范格尔提出：可用一个综合舒适指标来代替以上六个变量表示人体的舒适程度，确定人体舒适状态的物理参数是与人表示人体的舒适程度，确定人体舒适状态的物理参数是与人体有关，而不是与环境有关，因为人感觉到的是自己的皮肤体有关，而不是与环境有关，因为人感觉到的是自己的皮肤温度，而不是周围空气的温度。为此制定了三个前提条件：温度，而不是周围空气的温度。为此制定了三
41、个前提条件：人体必须处于热平衡状态，人体必须处于热平衡状态，以使人体对环境散热量等于人以使人体对环境散热量等于人体体内产生的热量；体体内产生的热量；平均皮肤温度应具有与舒适相适应的水平平均皮肤温度应具有与舒适相适应的水平。人体的热感觉。人体的热感觉与皮肤温度有关，当能量代谢率较高时舒适所需的皮肤温度与皮肤温度有关，当能量代谢率较高时舒适所需的皮肤温度通常低于坐着工作时的皮肤温度；通常低于坐着工作时的皮肤温度；人体应具有最佳的排汗率，人体应具有最佳的排汗率，排汗率也是能量代谢率的函数，排汗率也是能量代谢率的函数，人们只有坐着工作时才不出汗。人们只有坐着工作时才不出汗。66n 热舒适方程热舒适方程
42、令人体热平衡方程中蓄热率令人体热平衡方程中蓄热率 S S0 0，得出：，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 (5.867 Pa ) + 0.0014 M (34 ta )rt对流散热对流散热辐射散热辐射散热汗液蒸发散热汗液蒸发散热呼吸潜热和显热散热呼吸潜热和显热散热皮肤扩散蒸发散热皮肤扩散蒸发散热反映了人体处于热平衡状态时，6个影响人体热舒适的变量M、Pa、ta、 、Icl、va之间的
43、定量关系rt第二节第二节 人体对稳态热环境的反应人体对稳态热环境的反应一、影响热舒适因素一、影响热舒适因素二、预测平均评价二、预测平均评价PMVPMV三、有效温度三、有效温度68二、预测平均评价二、预测平均评价PMV (Predicted Mean Vote)若人体通过对流和辐射散热能满足舒适方程，人体处于舒适若人体通过对流和辐射散热能满足舒适方程，人体处于舒适状态；状态；若人体在某种热环境下，通过对流、辐射散热不能满足舒适若人体在某种热环境下，通过对流、辐射散热不能满足舒适方程，人体会产生一个方程，人体会产生一个热负荷热负荷TL（反映人体对热平衡的偏离（反映人体对热平衡的偏离程度的人体热负荷
44、）。程度的人体热负荷）。69二、预测平均评价二、预测平均评价PMV (Predicted Mean Vote) PMV = (0.303 e0.036 M + 0.0275) TL对对13961396名受试者进行冷热感觉实名受试者进行冷热感觉实验，得出了验，得出了PMVPMV指标：人的热感觉指标：人的热感觉与人体热负荷与人体热负荷TLTL之间的关系之间的关系。人体热负荷人体热负荷: :人体产热量与为了维人体产热量与为了维持人体舒适必需向外界散热的差值。持人体舒适必需向外界散热的差值。PMVPMV指标：引入反映人体热平衡偏离程度的人体热负荷指标：引入反映人体热平衡偏离程度的人体热负荷TLTL而得
45、出而得出。70试验条件试验条件：四种不同的活动强度，相同的衣量（标准服装，为0.6clo，包括薄的棉斜纹布裤子和衬衫以及短毛袜，不穿鞋）,风速有变化，人体的反应。试验结论试验结论：人体反应是活动量和“负荷”的函数，即：PMV=0.303exp(0.036M)+0.0275TL适用于稳态热环适用于稳态热环境，不适用于动境，不适用于动态热环境态热环境71PMVPMV指标的指标的7 7级分度级分度nPMVPMV指标只代表了同一环境下绝大多数人的感觉，不指标只代表了同一环境下绝大多数人的感觉，不能代表所有个人的感觉。能代表所有个人的感觉。热感觉热暖微暖适中微凉凉冷PMV值+3+2+10-1-2-313
46、961396名受试者名受试者由此推出了预测不满意预测不满意百分比百分比PPD指标指标72预测不满意百分比预测不满意百分比PPDPPD(Predicted Percent Dissatisfied)n PPDPPD是通过概率分析确定某环境条件下人群对热环境的是通过概率分析确定某环境条件下人群对热环境的不满意百分数。不满意百分数。 PPD10095exp(0.03353 PMV 4 + 0.2179 PMV2)因此，因此，ISO7730对对PMV-PPD指指标的推荐值范标的推荐值范围为：围为：-0.5+0.5，相当于，相当于人群中允许有人群中允许有10%的人感觉的人感觉不满意。不满意。夏季典型状况
47、（当地夏季典型室外热环境条件，0.4clo,室中央静坐）炎热地区和部分温暖地区：夏季日平均炎热地区和部分温暖地区：夏季日平均PMV1.5，相当于室，相当于室温温29.8（相对湿度（相对湿度70%，风速，风速0.1m/s，室温，室温=房间平均辐射房间平均辐射温度）；温度）；寒冷地区和部分温暖地区：夏季日平均寒冷地区和部分温暖地区：夏季日平均PMV1.2，相当于室，相当于室温温29.1（相对湿度（相对湿度70%，风速，风速0.1m/s，室温，室温=房间平均辐射房间平均辐射温度）。温度）。我国住宅室内热环境评价指标我国住宅室内热环境评价指标热感觉热暖微暖适中微凉凉冷PMV值+3+2+10-1-2-3
48、我国住宅室内热环境评价指标我国住宅室内热环境评价指标冬季典型状况（当地冬季典型室外热环境条件下，采暖地区1.5clo，非采暖地区2.0clo，室中央静坐）采暖地区：日平均PMV-1.2；非采暖地区：日PMV-1.5。 室内热环境评价与测量的新标准室内热环境评价与测量的新标准ISO7730（1984年国际标准化组织提出）年国际标准化组织提出）采用PMV-PPD指标描述和评价热环境。例例1在夏季，当人静坐静坐在某居室内，该室气温为30，房间平均辐射温度为29，风速为0.1m/s，相对湿度60%，服装热阻为0.4clo，hc=4， ，请采用PMV-PPD指标评价热环境。tcl1 .32WMtsk1
49、.34)02 .58(0275. 07 .35)(0275. 07 .35由式4-26得：由题意可知：M=58.2W/m2，W=0W/m2，ta=30，Pa=2.539kPa，Icl=0.4，hc=4W/（m2），tr29由fcl=1.0+0.3Icl 12. 14 . 03 . 013 . 00 . 1clclIf解解7638. 1)301 .32(412. 1)27329()2731 .32(12. 11096. 3)3034(2 .580014. 0)539. 2867. 5(2 .580173. 0)2 .5802 .58(42. 0539. 2)02 .58(007. 0733. 5
50、05. 302 .580275. 0)2 .58036. 0exp(303. 0)()273()273(1096. 3)34(0014. 0)867. 5(0173. 0)2 .58(42. 0)(007. 0733. 505. 30275. 0)036. 0exp(303. 0448448aclcclrclclaaatthfttftMPMWMPWMWMMPMV简便算法：5 . 1673. 5539. 2233. 03022. 0673. 5233. 022. 0vptPMV77 根据PMV=1.38可知PPD=43%78解决办法解决办法1：如果房间受到强烈辐射，房间平均辐射温度为如果房间受到
