人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础.pptx

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1、会计学1人体对热湿环境反应的生理学和心理学基人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础础本章目的本章目的n n介绍了有关本学科的生理学和心理学知识介绍了有关本学科的生理学和心理学知识n n了解从人体热舒适和劳动卫生保护方面出发对热湿环境的了解从人体热舒适和劳动卫生保护方面出发对热湿环境的要求要求n n明确热舒适的环境不是固定的范围，而与多种参数之间的明确热舒适的环境不是固定的范围，而与多种参数之间的关系有关关系有关n n认识人体的热过程与无生命物质的热过程之间是有很大区认识人体的热过程与无生命物质的热过程之间是有很大区别的别的第1页/共97页第第 一一 节节人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础第

2、2页/共97页基本内容基本内容n n人体的热平衡 n n人体的基本生理要求人体的基本生理要求n n人体与外界的热交换人体与外界的热交换n n影响人体与外界显热交换的几个环境因素影响人体与外界显热交换的几个环境因素n n服装的作用服装的作用n n人体的能量代谢人体的能量代谢n n人体的温度感受系统n n人体的体温调节系统n n热感觉n n热舒适 第3页/共97页人体的基本生理要求人体的基本生理要求 代谢率(Metabolic Rate)：人体新陈代谢反应过程中能量释放的速率n n人体的热平衡n n体温n n核心温度n n皮肤温度人体的基本生理要求：维持体温基本恒定！人体的基本生理要求：维持体温基

3、本恒定！第4页/共97页人体的散热途径人体的散热途径产热产热散热散热n n散热三种途径：散热三种途径：n n对流换热对流换热n n辐射换热辐射换热n n汗液蒸发汗液蒸发当空气温度高于血液温度当空气温度高于血液温度时仍散发热量时仍散发热量第5页/共97页产热和散热的平衡产热和散热的平衡M W C R E S=0 第6页/共97页人体的热平衡方程人体的热平衡方程M W C R E S=0 M人体能量代谢率，决定于人体的活动量大小，W/m2；W人体所做的机械功，Wm2；C人体外表面通过对流形式向周围环境散发的热量，W/m2；R人体外表面向周围环境通过辐射形式散发的热量，W/m2；E汗液蒸发和呼出的水

4、蒸气所带走的热量，W/m2；S人体蓄热率，W/m2。第7页/共97页人体皮肤表面积人体皮肤表面积n n裸身人体皮肤表面积可以用下式计算：A ADD人体皮肤表面积，人体皮肤表面积，mm2 2；HH身高，身高，mm；m mb b体重，体重，kgkg。n n如果一个人身高为1.78m，体重为65kg，则皮肤表面积为 1.8m2左右。第8页/共97页（4-14-1）说明）说明）说明）说明M W C R E S=0 或 S=M W C R En n人体最大的生理性体温变动范围为3540。n nS=0：人体保持能量平衡n nS0：人体余热难以全部散出，体温上升n n体温上升到体温上升到38.338.3以上

5、则为轻症中以上则为轻症中暑；暑；n n体温升到体温升到4040时，称作体温过高；时，称作体温过高；此时出汗停止，出现重症中暑，如此时出汗停止，出现重症中暑，如果不采取措施，则体温将迅速上升。果不采取措施，则体温将迅速上升。n n一般认为人的最高致死体温为一般认为人的最高致死体温为4545。n nS0：体温下降n n体温下降到体温下降到3636体温过低。体温过低。n n体温体温2828会有严重心室纤颤并导会有严重心室纤颤并导致死亡的危险。致死亡的危险。n n已证实当体温下降到已证实当体温下降到2020时，通常时，通常就不能复苏。就不能复苏。第9页/共97页体温体温n n人体各部分温度不同。n n

6、身体身体表面温度表面温度要比深部组织的温度低，且随环要比深部组织的温度低，且随环境温度的变化而变化。境温度的变化而变化。n n不同的不同的深部组织深部组织，温度也各不相同，代谢率高，温度也各不相同，代谢率高的器官温度比较高。例如肝脏温度约为的器官温度比较高。例如肝脏温度约为3838。n n人体体温有周期性波动，波动幅度不超过1。我国正常成年人静止时的体温我国正常成年人静止时的体温 平均量平均量变动范围变动范围腋腋 温温36.836.836.036.037.437.4口口 温温37.237.236.736.737.737.7肛肛 温温37.537.536.936.937.937.9第10页/共9

7、7页核心温度核心温度n n核心层：通常包括脑、脊椎、心脏、肝脏、消化器官等内脏部分。n n人体的核心温度必须在很宽的环境温度范围内维持一个相当窄的范围内才能保证其正常功能。n n人体的核心温度取决于人体的运动强度即代谢率，代谢率越高，人体的核心温度就越高。n n没有这么一个唯一的温度稳定的体内位置。n n三个量测体内温度的有利位置：鼓膜、食道和直肠（最接近）。n n一般用舌下（口腔）温度来估算核心温度第11页/共97页人人体体体体温温范范围围变变化化第12页/共97页皮肤温度皮肤温度n n人体的核心温度必须维持在一个相当窄的范围内n n人的皮肤温度是随外界温度的变化而变化，且与核心温度一样，各

8、部位间存在差别。n n确定人平均皮肤温度四点模型：（Ramanathan）n n四点：胸部、上臂、大腿、小腿四点：胸部、上臂、大腿、小腿n n权系数：权系数：0.30.3、0.30.3、0.20.2、0.20.2第13页/共97页人人体体外外层层温温度度皮肤温度皮肤温度 状状 态态4545 以上以上皮肤组织迅速损伤皮肤组织迅速损伤43 4143 41 被烫伤的疼痛感被烫伤的疼痛感41394139 疼感域疼感域39373937 热的感觉热的感觉37353735 开始有热的感觉开始有热的感觉34333433 休息时处于热中性状态休息时处于热中性状态,热舒适热舒适33323332 2-4met 2-

9、4met 的的(中等中等)运动量时感觉舒适运动量时感觉舒适32303230 3-6met 3-6met 的的(较较大大)运动量时感觉舒适运动量时感觉舒适3129 3129 坐着时有不愉快的冷感坐着时有不愉快的冷感2525 (局部局部)皮肤丧失感觉皮肤丧失感觉2020 (手手)非常不快的冷感觉非常不快的冷感觉1515 (手手)极端不快的冷感觉极端不快的冷感觉5 5 (手手)伴随疼感的冷感觉伴随疼感的冷感觉第14页/共97页人体与外界的热交换人体与外界的热交换n n 人体与外界的热交换n n 显热交换显热交换n n对流散热对流散热n n辐射散热辐射散热n n 潜热交换潜热交换n n皮肤散湿皮肤散湿

10、n n出汗蒸发出汗蒸发n n皮肤湿扩散皮肤湿扩散n n呼吸散湿呼吸散湿第15页/共97页人体与外界的热交换人体与外界的热交换 人体与外界的热交换形式中人体与外界的热交换形式中对流、辐射和蒸发对流、辐射和蒸发，除呼吸外都受人体的衣着，除呼吸外都受人体的衣着影响。影响。n n衣服的热阻：衣服的热阻：热阻大则换热量小，反之亦然。热阻大则换热量小，反之亦然。n n环境空气的温度：环境空气的温度：决定了人体表面与环境的对流换热温差因而影响了对流决定了人体表面与环境的对流换热温差因而影响了对流换热量。换热量。n n空气相对湿度：空气相对湿度：影响人体皮肤表面的蒸发量：高温高湿会增加人体的热感；影响人体皮肤

11、表面的蒸发量：高温高湿会增加人体的热感；低温高湿，会增加人体的冷感。低温高湿，会增加人体的冷感。n n周围物体的表面温度：周围物体的表面温度：决定了人体辐射散热的强度。决定了人体辐射散热的强度。n n空气流速：空气流速：影响对流热交换系数（显热交换）、对流质交换系数（潜热交影响对流热交换系数（显热交换）、对流质交换系数（潜热交换），还影响人体皮肤的触觉感受换），还影响人体皮肤的触觉感受“吹风感吹风感”。第16页/共97页影响人体与外界显热交换的因素影响人体与外界显热交换的因素 n n平均辐射温度n n操作温度 t0（Operation Temperature）n n对流换热系数 hc n n对

12、流质交换系数 he 第17页/共97页平均平均辐射温度辐射温度 一个假想的等温围合面的表面温度，它与人一个假想的等温围合面的表面温度，它与人一个假想的等温围合面的表面温度，它与人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体间的辐射热交换量等于人体周围实际的非等温体间的辐射热交换量等于人体周围实际的非等温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。围合面与人体间的辐射热交换量。围合面与人体间的辐射热交换量。围合面与人体间的辐射热交换量。=第18页/共97页n nFj周围环境第j个表面的角系数n n假设人体周围各非等温围合面的黑度均

13、等于假想围合面的黑度0，再简化为一次方表达式n n比实际平均辐射温度略小一些第19页/共97页平均辐射温度的测量平均辐射温度的测量n n最早、最简单、最普遍的方法是使用黑球温度计n n黑球温度计由一个涂黑的薄壁铜球内装有一个温度计组成，温度计的感温包包在铜球的中心。n n使用时把黑球温度计悬挂在测点处，使其与周围环境达到热平衡，此时测得的温度为黑球温度Tg。n n如果同时测出了空气的温度Ta，则当平均辐射温度与室温差别不是很大时，可求出平均辐射温度为：第20页/共97页操作温度操作温度 t0n n操作温度to反映了环境空气温度ta和平均辐射温度 的综合作用，其表达式为：h hr r辐射换热系数

14、，辐射换热系数，WW(m(m2 2)；h hc c对流换热系数，对流换热系数，WW(mm2 2)。第21页/共97页对流换热系数对流换热系数 hcn n在无风或风速很小的条件下，人体周围的自然对流就变得十分重要。n n在比较高风速下人体表面的受迫对流换热系数可以通过风洞实验测定。对流换热系数对流换热系数h hc c（W/mW/m2 2）提提 出出 者者适适 应应 条条 件件受受迫迫对对流流8.68.60.60.612.112.1 0.50.58.68.6 0.530.538.38.3 0.50.5D.MitchellD.Mitchell（19741974）WinslowWinslow等（等（1

15、9391939）GaggeGagge等（等（19691969）KerslakeKerslake（19721972）最好的平均值最好的平均值用于用于FangerFanger舒适方程舒适方程用于用于SETSET公式中公式中推荐采用推荐采用自自然然对对流流3.03.01.16(1.16(MM-50)50)0.390.391.181.18 T T 0.250.252.3862.386 T T 0.250.254.04.0NishiNishi和和GaggeGagge（19771977）NishiNishi和和GaggeGagge（19771977）BirkebakBirkebak（19661966）Ne

16、lsonNelson和和PetersonPeterson（19521952）RappRapp（19731973）静静止止空空气气中中的的静静止止人人体体静静止止空空气气中中的的活活动动人人体体2m2m高的圆柱体高的圆柱体用于用于FangerFanger舒适方程舒适方程推荐用于静坐者推荐用于静坐者第22页/共97页对流质交换系数对流质交换系数 hen n为了确定对流质交换系数he，引入了传质与传热的比拟方法。n nLewis指出对流质交换系数he（即蒸发换热系数）与对流换热系数hc是相关的，二者存在固定的关系：LR=hehc （4-7）n n 其中其中LRLR称作刘易斯系数，单位为称作刘易斯系数

17、，单位为kPakPa。n n 对于典型的室内空气环境有：对于典型的室内空气环境有：LR=16.5 （4-8）第23页/共97页服装的作用服装的作用n n在人体热平衡过程中，服装的作用是保温和阻碍湿扩散。n n因此在考虑人体与外界的热交换时，必然要考虑到服装的影响。n n服装热阻服装热阻I Icl cl n n服装透湿性服装透湿性 n n服装的表面积服装的表面积 第24页/共97页服装热阻服装热阻Icln n服装热阻 Icl是指显热热阻，单位有 m2K/W和clo：1 clo=0.155 m2K/Wn n1clo的定义是一个静坐者在21空气温度、空气流速不超过0.05m/s、相对湿度不超过50%

18、的环境中感到舒适所需要的服装的热阻，相当于内穿衬衣外穿普通外衣时的服装热阻。夏季：夏季：0.5clo0.5clo（0.08m0.08m22K/WK/W）工作：工作：0.7clo0.7clo（0.11m0.11m22K/WK/W）冬季：冬季：1.51.52.0clo2.0clo北极：可达到北极：可达到4.0clo4.0clo第25页/共97页n n如果缺乏成套服装热阻的数据，可通过单件服装的热阻求得：n n对于从皮肤表面到环境空气的传热过程，需要考虑服装表面的对流换热热阻Ia，故服装的总热阻：第26页/共97页影响热阻影响热阻Icl的因素的因素n nIcl与座椅的关系n nIcl与人的状态的关系

19、n nIcl与湿气的关系第27页/共97页Icl与座椅的关系与座椅的关系n n椅子对热阻的影响取决于椅子与人体接触的面积。n n网状吊床或沙滩椅：与人体接触面积最小n n单人软体沙发：接触面积最大，热阻可增加0.15clo。n n其他类型的座椅，其热阻的增值Icl：Icl=7.4810-5Ach0.1 （4-12）其中Ach是椅子和人体的接触面积，m2。第28页/共97页Icl与人的状态的关系与人的状态的关系人体与空气之间若存在相对流速，会降低服装的热阻。其降低值：Icl=0.504 Icl+0.0028 vwalk-0.24 （4-13）n n其中人的行走步速vwalk的单位是步min。静立

20、时静立时 步速步速 3.7km/h3.7km/h1clo1clo0.48clo0.48clo第29页/共97页服装热阻和温度、活动强度与风速的关系服装热阻和温度、活动强度与风速的关系服装热阻和温度、活动强度与风速的关系服装热阻和温度、活动强度与风速的关系第30页/共97页服装透湿性服装透湿性1、服装的存在影响了皮肤表面的蒸发。n n服装对皮肤表面的水蒸气扩散有个附加的阻力服装对皮肤表面的水蒸气扩散有个附加的阻力n n服装借助毛细现象吸收和传输汗液，这部分汗液不是在皮服装借助毛细现象吸收和传输汗液，这部分汗液不是在皮肤表面蒸发，而是在服装表面或服装内部蒸发。肤表面蒸发，而是在服装表面或服装内部蒸

21、发。n n这需要更大的蒸发量才能在皮肤表面上形成同样的散热量，这需要更大的蒸发量才能在皮肤表面上形成同样的散热量，故服装增加了皮肤的蒸发换热热阻。故服装增加了皮肤的蒸发换热热阻。n n服装吸收汗液，使只有部分汗液蒸发冷却皮肤服装吸收汗液，使只有部分汗液蒸发冷却皮肤第31页/共97页2、服装吸收了汗液后也会使人感到凉。n n显热换热增大显热换热增大：导热系数增加：导热系数增加n n多了潜热换热多了潜热换热：也可看作服装原有的热阻下降：也可看作服装原有的热阻下降n n下表给出了1clo干燥服装在被汗润湿后的热阻值与一些活动状态之间的关系。活动强活动强度度静坐静坐坐姿售坐姿售货货站立售站立售货货站立

22、但站立但偶尔走偶尔走动动行走行走3.2km/h3.2km/h行走行走4.8km/h4.8km/h行走行走6.46.4km/hkm/h服装热服装热阻阻（cloclo）0.60.60.40.40.50.50.40.40.40.40.350.350.30.3第33页/共97页服装的表面积服装的表面积n n面积系数fcl可通过文献获得；n n最可靠的获取方法fcl是照相法；n n若没有合适的参考数据，就只能采用粗估算公式：fcl1.00.3Icl （4-17）反映了服装的面积系数与服装的热阻间的关系用服装的用服装的面积系数面积系数f fcl cl来表示人来表示人体着装后的实际表面积体着装后的实际表面积

23、A Acl cl和人和人体裸身表面积体裸身表面积A AD D之比：之比：f fcl clA Acl clA AD D（4-4-1616）第34页/共97页人体的能量代谢人体的能量代谢n n人体的能量代谢率Mn n人体的机械效率W n n人体蒸发散热量En n人体的皮肤蒸发散热量人体的皮肤蒸发散热量E Esksk n n人体的呼吸散热量人体的呼吸散热量C Cresres和和E Eresres n n人体与外界的辐射换热量R n n不同环境条件和活动强度下人体的散热和散湿量第35页/共97页人体的能量代谢率人体的能量代谢率n n人体的能量平衡比较复杂人体的能量平衡比较复杂n n与非生物体的能量平衡

24、存在根本的区别与非生物体的能量平衡存在根本的区别n n人体的能量释放量和释放方式不是固定的人体的能量释放量和释放方式不是固定的n n受主观和客观环境因素影响并反作用于主观和客观因素受主观和客观环境因素影响并反作用于主观和客观因素n n基础代谢率基础代谢率（Basal Metabolic RateBasal Metabolic Rate，BMRBMR）：）：n n临床上规定未进早餐前，保持清醒静卧半小时，室温条件维持在临床上规定未进早餐前，保持清醒静卧半小时，室温条件维持在18182525之间测定的代谢率叫做基础代谢率之间测定的代谢率叫做基础代谢率n n可用作为衡量代谢的一个标准可用作为衡量代谢

25、的一个标准 n n影响因素影响因素n n神经紧张程度、环境温度、性别、年龄、进食后时间的长短、肌肉活动神经紧张程度、环境温度、性别、年龄、进食后时间的长短、肌肉活动强度。强度。第36页/共97页神经紧张程度对代谢率的影响神经紧张程度对代谢率的影响n n当人受刺激引起精神高度紧张时，代谢率往往显著升高。n n原因：n n骨骼肌的紧张性增加骨骼肌的紧张性增加n n交感神经兴奋引起儿茶酚大量释放交感神经兴奋引起儿茶酚大量释放第37页/共97页环境温度与代谢率的关系环境温度与代谢率的关系 人体的代谢率在一定温度范围内是比较稳定的，当环境温度升高或降低时，代谢率都会增加。n n实验发现裸身男子静卧于温度

26、处于22.535范围内的测热小室内，人体的产热量基本不变。n n在22.5温度下停留12h后，身体会出现冷颤，同时产热量开始增加。n n环境温度升高时，细胞内的化学反应速度增加，发汗、呼吸以及循环机能加强会导致代谢率增加。22.522.53535MM第38页/共97页性别、年龄与代谢率的关系性别、年龄与代谢率的关系n n人体的基础代谢率随年龄逐渐下降n n少年较高，老年少年较高，老年稍低。稍低。n n女性比男性低6%10%。n nBMR正常的变动范围是10%15%之内，如果变动超过20%，则是病理状态。第39页/共97页进食后时间与代谢率的关系进食后时间与代谢率的关系n n人进食后产热量会逐渐

27、增加，并延续78h。n n所增加的热量值取决于食品的性质。n n全蛋白质食物可增加热量30%，糖类或脂肪类食物只能增加4%6%，混合食物一般增加产热量 10%。第40页/共97页肌肉活动强度与代谢率的关系肌肉活动强度与代谢率的关系n n肌肉活动对代谢率的影响极显著肌肉活动对代谢率的影响极显著，最好的确定方式是测量，最好的确定方式是测量活动人体的耗氧量和二氧化碳的排出量：活动人体的耗氧量和二氧化碳的排出量：MM2121（0.23 0.23 RQRQ0.770.77）VOVO2 2A ADD （4-184-18）M M 代谢率的单位是代谢率的单位是WWmm2 2。RQRQ呼吸商，单位时间内呼出呼吸

28、商，单位时间内呼出COCO2 2和吸入和吸入OO2 2的摩尔数比。的摩尔数比。VOVO2 2单位时间消耗的氧气在单位时间消耗的氧气在0 0、101.325 kPa101.325 kPa下的体积，下的体积，L Lminmin。n n成人在静坐和轻劳动（成人在静坐和轻劳动（MM1.5met1.5met）时：时：RQRQ0.830.83n n在重劳动（在重劳动（MM5.0 met5.0 met）时：）时：RQRQ达到达到1.01.0n n中间状态可以采用线性插值得到。中间状态可以采用线性插值得到。10%10%的的RQRQ估算误差最多估算误差最多会带来会带来3 3的代谢率计算误差。的代谢率计算误差。第

29、41页/共97页第42页/共97页代谢率单位代谢率单位metn n代谢率单位 1met58.2Wm2，定义为人静坐时的代谢率n n正常健康人正常健康人2020岁时的最大代谢率可岁时的最大代谢率可以达到以达到12met12met，但到，但到7070岁时就会下岁时就会下降到降到7met7met。n n长跑运动员最高可达到长跑运动员最高可达到20met20met。n n3535岁左右的未受专门训练的成人最岁左右的未受专门训练的成人最大代谢率约为大代谢率约为10met10metn n代谢率达到代谢率达到5met5met以上，人就会感到以上，人就会感到非常疲劳了非常疲劳了n n如果人在交替从事不同强度的

30、劳动，则其代谢率可根据表4-5选取的不同活动类型代谢率和劳动时间来进行加权平均。表中数值可能会带来误差。第43页/共97页人体的机械效率人体的机械效率n n人体对外所做的功和人体的代谢率一样，取决于活动强度。n n人体对外输出的机械功是代谢率的函数。人体对外做功的机械效率 定义为：WM （4-19）第44页/共97页人体是高效的能量转人体是高效的能量转化系统吗？化系统吗？n n人体机械效率的特点是效率值比较低，一般为5%10%n n计算空调负荷时，通常把人体的机械效率 看作 0（1）大部分的办公室劳动和室外轻劳动的机械效率近似0；（2）人体代谢率的估算本身带有误差；（3）忽略人体对外所作的机械

31、功对于空调系统设计来说是偏于安全的。否否！第45页/共97页最大潜热换热量最大潜热换热量Emaxn n人体的皮肤潜热散热量人体的皮肤潜热散热量E Esksk与环境空气的水蒸气分压力与环境空气的水蒸气分压力P Pa a、皮肤表面的水蒸气分压力、皮肤表面的水蒸气分压力P Psksk、服装的潜热换热热、服装的潜热换热热阻阻I Ie,cle,cl等有关。等有关。n n皮肤表面可能达到的最大潜热换热量皮肤表面可能达到的最大潜热换热量E Emaxmax（W/mW/m2 2）为：）为：h he e是着装人体表面即服装表面的对流质交换系数，是着装人体表面即服装表面的对流质交换系数，W/W/mm2 2kPakP

32、a。水蒸气分压力单位均为。水蒸气分压力单位均为kPakPa。n n如果把皮肤表面的饱和水蒸气分压力如果把皮肤表面的饱和水蒸气分压力P Psksk简化为皮肤温简化为皮肤温度度 t tsksk的回归函数，有：的回归函数，有：P Psksk0.2540.254t tsksk-3.335 -3.335 第46页/共97页实际蒸发散热量实际蒸发散热量Eskn nE Emaxmax是完全被汗液润湿的人体潜热散热量，这只有总是完全被汗液润湿的人体潜热散热量，这只有总排汗量大大超过蒸发量才可能保证人体的每一部分都排汗量大大超过蒸发量才可能保证人体的每一部分都是湿润的。是湿润的。n n蒸发散热量是用生理学方法根

33、据汗液分泌量确定的，蒸发散热量是用生理学方法根据汗液分泌量确定的，故实际的蒸发散热量故实际的蒸发散热量E Esksk要小于最大可能值：要小于最大可能值：E EskskE Erswrsw+E Edifdifw Ew Emaxmax （4-224-22）E Erswrsw是汗液蒸发散热量，是汗液蒸发散热量，E Edifdif是皮肤湿扩散散热量是皮肤湿扩散散热量n nw w为为皮皮肤肤湿湿润润度度，即即皮皮肤肤实实际际蒸蒸发发量量与与在在同同一一环环境境中中皮肤完全湿润而可能产生的最大散热量之比：皮肤完全湿润而可能产生的最大散热量之比：w wE EskskE Emax max （4-234-23）n

34、 n若环境湿度增加，尽管若环境湿度增加，尽管E Esksk为常数，为常数，w w也会增加。也会增加。n n若无排若无排汗，皮肤湿扩散散热量应该为：汗，皮肤湿扩散散热量应该为：E Edifdif0.060.06E Emaxmax第47页/共97页n n汗液蒸发散热量Ersw是由体温调节系统控制的。n nFanger认为当人体感觉接近“中性”即不太冷也不太热时，人体平均皮肤温度tsk和出汗造成的潜热散热量Ersw取决于人体代谢率和对外所做的功。在接近热舒适条件下：tsk35.7-0.0275（M-W）（4-26）Ersw0.42（M-W-58.2）（4-27）式中的Ersw单位为 Wm2。n n舒

35、适条件下的皮肤湿润度：第48页/共97页人体的呼吸散热散湿量人体的呼吸散热散湿量 人体的呼吸散热损失包括显热散热和潜热散热n n显热散热量Cres为：Cres0.0014M（34-ta）Wm2 n n呼吸时的潜热散热量Eres为：Eres0.0173M（5.867Pa）Wm2第49页/共97页人体与外界的辐射换热量人体与外界的辐射换热量n n对长波和短波辐射吸收是不同的n n人体与外界的长波辐射换热方程可表为：（4-31）人人体体表表面面的的发发射射率率，对对于于灰灰体体其其值值等等于于吸吸收收率率a a，在在一一般般衣衣着着条条件件下下，人人体体整体整体 a a 在在0.950.95以上；以

36、上；斯蒂芬斯蒂芬-玻尔兹曼常数（玻尔兹曼常数（5.675.671010-8-8 WWmm2 2K K4 4）；）；f feffeff人体姿态影响有效表面积的修正系数；人体姿态影响有效表面积的修正系数；T Tcl cl人体表面的温度，人体表面的温度，K K；T Tr r环境的平均辐射温度，环境的平均辐射温度，K K。第50页/共97页n n人体对于短波辐射的吸收：a()人体表面对某种波长的短波辐射的吸收率；I()某种波长短波辐射的辐射照度，W/m2。第51页/共97页不同人体的表面吸收率和发射率不同人体的表面吸收率和发射率n n由于人体的表面颜色，包括人着装的颜色和人的肤色影响了人体对辐射热的吸

37、收能力，因此在某种情况下需要了解不同肤色人体的表面吸收率和发射率。n n下表是Gagge和Nishi（1977）提出的不同肤色人种和服装在不同辐射源温度下的吸收率。辐射源温度（辐射源温度（K K）电炉电炉11001100钨丝钨丝22002200太阳太阳60006000中间色服装中间色服装0.90.90.80.80.70.7裸体（高加索人）裸体（高加索人）0.950.950.650.650.40.4裸体（黑人）裸体（黑人）0.950.950.90.90.80.8第52页/共97页人体的表面积的修正人体的表面积的修正n n人体处于不同的姿态必然影响人体对外暴露的表面的大小，因此需要根据人体不同姿态

38、对人体的表面积进行修正。n n下表5-6给出的是Fanger（1972）以及Guibert和Taylor（1952）通过照相获得的人体姿态影响有效表面积的修正系数feff。辐射源温度（辐射源温度（K K）FangerFanger（19721972）GuibertGuibert和和TayerTayer（19521952）坐坐 着着0.70.70.70.7站站 者者0.720.720.780.78半立着半立着 0.720.720.780.720.780.720.70.7第53页/共97页不同情况下人体的散热和散湿量不同情况下人体的散热和散湿量 当活动强度一定时，人体的发热量在一定温度范围内可以近似

39、看作是常数。n n全热：主要决定于肌肉活动强度，另受其它因素影响。n n显热：决定于温度，随温度上升而减少。n n潜热(散湿)：决定于温度，随温度上升而增加。n n表4-9是我国成年男子在不同环境温度条件和不同活动强度条件下向外界散热、散湿量的分配。n n可认为平均辐射温度与环境空气温可认为平均辐射温度与环境空气温度相同度相同n n着装是该环境温度和活动强度下人着装是该环境温度和活动强度下人们的常规衣着们的常规衣着 第54页/共97页成年男子在不同环境温度条件下的散热、散湿量成年男子在不同环境温度条件下的散热、散湿量成年男子在不同环境温度条件下的散热、散湿量成年男子在不同环境温度条件下的散热、

40、散湿量 活动活动强度强度散热散湿散热散湿环境温度（环境温度（）20202121222223232424252526262727282829293030静坐静坐显热显热(W)(W)潜热潜热(W)(W)散湿散湿(g/h)(g/h)848426263838818127274040787830304545747434345050717137375656676741416161636345456868585850507575535355558282484860609090434365659797极轻极轻劳动劳动显热显热(W)(W)潜热潜热(W)(W)散湿散湿(g/h)(g/h)9090474769698

41、58551516 6797956568383757559598989707064646 66565696910102 26161737310109 95757777711115 55151838312123 34545898913132 24141939313139 9轻度轻度劳动劳动显热显热(W)(W)潜热潜热(W)(W)散湿散湿(g/h)(g/h)9393909013134 48787949414140 0818110100 015150 0767610106 615158 8707011112 216167 7646411117 717175 5585812123 318184 4515

42、113130 019194 4474713135 520203 3404014142 221212 2353514147 722220 0中等中等劳动劳动显热显热(W)(W)潜热潜热(W)(W)散湿散湿(g/h)(g/h)11117 711118 817175 511112 212123 318184 410104 413131 119196 6979713138 820207 7888814147 721219 9838315152 222227 7747416161 124240 0676716168 825250 0616117174 426260 0525218183 327273 3

43、454519190 028283 3重度重度劳动劳动显热显热(W)(W)潜热潜热(W)(W)散湿散湿(g/h)(g/h)16169 923238 835356 616163 324244 436365 515157 725250 037373 315151 125256 638382 214145 526262 239391 114140 026267 740400 013134 427273 340408 812128 827279 941417 712122 228285 542425 511116 629291 143434 411110 029297 744443 3第55页/共97页

44、n n人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度以及环境条人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度以及环境条件（温湿度）等多种因素有关。件（温湿度）等多种因素有关。n n成年女子总散热量约为成年男子的成年女子总散热量约为成年男子的85%85%，儿童为，儿童为75%75%。n n性质不同的建筑物中有不同比例的成年男子、女子和性质不同的建筑物中有不同比例的成年男子、女子和儿童数量。儿童数量。n n为实际计算方便，以成年男子为基础，乘以考虑了各为实际计算方便，以成年男子为基础，乘以考虑了各类人员组成比例的系数，称类人员组成比例的系数，称群集系数群集系数 n n 。Q Q=qnnqnn q q 不同室温和劳动强

45、度时，成年男子的散热量；不同室温和劳动强度时，成年男子的散热量；n n 室内全部人数；室内全部人数；n n 群集系数。群集系数。群集系数群集系数 第56页/共97页部分场所的群集系数部分场所的群集系数场所场所场所场所群集系数群集系数群集系数群集系数n n 场所场所场所场所群集系数群集系数群集系数群集系数n n 影剧院影剧院影剧院影剧院0.890.89图书阅览室图书阅览室图书阅览室图书阅览室0.960.96百货商店百货商店百货商店百货商店0.890.89工厂轻劳动工厂轻劳动工厂轻劳动工厂轻劳动0.900.90旅旅旅旅 店店店店0.930.93银行银行银行银行1 1体育馆体育馆体育馆体育馆0.92

46、0.92工厂重劳动工厂重劳动工厂重劳动工厂重劳动1 1第57页/共97页人体的温度感受系统人体的温度感受系统 n n皮肤上存在着皮肤上存在着“冷点冷点”和和“热点热点”n n冷点和热点的位置不相同，冷点数冷点和热点的位置不相同，冷点数目多于热点目多于热点n n人体能够感受外界的温度变化：人体能够感受外界的温度变化：n n外周温度感受器：外周温度感受器：皮肤、皮肤、粘粘膜、膜、内脏内脏n n中枢性温度敏感神经元：中枢性温度敏感神经元：脊髓、脊髓、延髓、脑干网状结构延髓、脑干网状结构n n温度感受器分热感受器和冷感受器温度感受器分热感受器和冷感受器50mV50mV热（冷）感受器对热（冷）刺激产生脉

47、冲，在冷（热）刺激下被抑制热（冷）感受器对热（冷）刺激产生脉冲，在冷（热）刺激下被抑制当皮肤温度和人体核心温度改变时，温度感受器当皮肤温度和人体核心温度改变时，温度感受器产生瞬态的冷热感觉产生瞬态的冷热感觉发放脉冲信号发放脉冲信号通过脊髓分开传送传递到大脑通过脊髓分开传送传递到大脑对产热和散热的过程进行促进或抑制。对产热和散热的过程进行促进或抑制。第58页/共97页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(个个个个/cm/cm/cm/cm2 2 2 2)参考文献：H.Hensel,ThermoreceptionandTem

48、peratureRegulation,London:AcademicPress,1981第59页/共97页冷热感受器冷热感受器 n n冷感受器位于贴近皮肤表面下0.150.17mm的生发层。n n热感受器则位于皮肤表面下约0.30.6 mm处。n n冷感受器与热感受器在皮肤中的分布密度是不同的n n冷感受器的数目要多于热感受器。人体对冷感觉的反应比对热感觉更敏感 第60页/共97页人体的体温调节系统人体的体温调节系统 n n人体与非生物体的热变化过程的区别在于：人体的温人体与非生物体的热变化过程的区别在于：人体的温度和散热量不完全由环境因素决定，人体具有主动调度和散热量不完全由环境因素决定，人

49、体具有主动调节的能力节的能力n n体温调节系统：体温调节系统：n n系统主要功能是将人体的核心温度维持在一个适系统主要功能是将人体的核心温度维持在一个适合于生存的较窄的范围内。合于生存的较窄的范围内。n n系统主要是依靠系统主要是依靠神经调节神经调节和和体液调节体液调节来完成的。来完成的。n n系统最重要的输入量是核心温度和平均皮肤温度。系统最重要的输入量是核心温度和平均皮肤温度。n n当核心温度与设定值有偏差，系统开始工作。当核心温度与设定值有偏差，系统开始工作。n n体温设定值非恒定的，取决于工作强度体温设定值非恒定的，取决于工作强度，在较，在较高代谢率下体温设定值会升高。高代谢率下体温设

50、定值会升高。n n系统中枢主要在下丘脑。下丘脑是一个整体分层系统中枢主要在下丘脑。下丘脑是一个整体分层次的体温调节的中枢整合机构。次的体温调节的中枢整合机构。第61页/共97页人的体温设定值随肌肉活动强度而改变人的体温设定值随肌肉活动强度而改变人的体温设定值随肌肉活动强度而改变人的体温设定值随肌肉活动强度而改变n n 在体温调节系统正常工作时，增加环境温度并不能提高人体的核心温度（直肠温度）。n n 只有改变代谢率才能改变人体核心温度，或者说是体温设计值。第62页/共97页人体体温的调节方法人体体温的调节方法n n调节皮肤表层的血流量n n人体的皮肤表层的血流量能够在很大范围内变人体的皮肤表层