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什么样的温、湿度环境是让人感到舒适的呢？

什么样的温、湿度环境是让人感到舒适的呢？. 第四章 人体对热湿环境的反应. 本章内容. 人体对热湿环境反应的生理学基础 人体对热湿环境反应的心理学基础 人体对稳态热环境的反应描述 人体对动态热环境的反应. 第一节 人体对热湿环境反应的 生理学基础. 人体的基本 生理机能. 人体对热湿环境反应的生理机能决定了要维持体温在一个相当窄的范围内 恒定 才能保证人体的各项功能正常。 体温超过变动范围上限，则相应会导致中暑甚至死亡。 体温低于变动范围下限，相应会导致生病（感冒）甚至死亡。. 中心层 新陈代谢. 皮肤层 散热. 人体温度.

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什么样的温、湿度环境是让人感到舒适的呢？

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Presentation Transcript

  1. 什么样的温、湿度环境是让人感到舒适的呢？

  2. 第四章 人体对热湿环境的反应

  3. 本章内容 人体对热湿环境反应的生理学基础 人体对热湿环境反应的心理学基础 人体对稳态热环境的反应描述 人体对动态热环境的反应

  4. 第一节 人体对热湿环境反应的 生理学基础

  5. 人体的基本 生理机能 • 人体对热湿环境反应的生理机能决定了要维持体温在一个相当窄的范围内恒定才能保证人体的各项功能正常。 • 体温超过变动范围上限，则相应会导致中暑甚至死亡。 • 体温低于变动范围下限，相应会导致生病（感冒）甚至死亡。

  6. 中心层 新陈代谢 皮肤层 散热 人体温度 • 核心(Core)温度 • 核心层：通常包括脑、脊椎、心脏、肝脏消化器官等内脏部分。不同器官组织的温差较小. • 通常以直肠温度表示。 • 外层(Shell)温度 • 皮肤表面以下 10 mm 以内的部分，通常包括皮肤，皮下脂肪和表层的肌肉。 • 与外界环境有关

  7. 人体体温范围

  8. 问题 • 人体是如何维持体温恒定的？

  9. 人体的热平衡 • 人体靠摄取食物来维持生命，食物通过人体新陈代谢被分解氧化，这一化学反应的能量最终都变成了热量。人体不断地释放热量。 • 同时，人体通过对流、辐射和汗液蒸发从环境中获得或失掉热量 • 热平衡方程 M W  C  R  E = 0

  10. 人体的能量代谢率 • 代谢率：人体新陈代谢反应过程中能量释放的速率。

  11. 影响因素 • 肌肉活动强度 • 环境温度：偏高、偏低都增加代谢率 • 性别：男性高于女性 • 年龄：少年高于老人 • 神经紧张程度：紧张则代谢率高 • 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。

  12. 代谢率与肌肉活动 • 肌肉活动强度对代谢率起决定性的影响。 • 睡觉：0.7met • 阅读：1.omet • 体操：3.5met • 跑步：6.3met • 代谢率达到5 met 以上，人就会感到非常疲劳了。 • 单位： met，1 met = 58.2 W/m2，即成年男子静坐时的代谢率。

  13. 6~10% 基础代谢率：参照基础 • 基础代谢率(BMR ，Basal Metabolic Rate) ：未进早餐前，保持清醒静卧半小时，室温条件维持在18~25℃之间测定的代谢率。 • 不同性别、年龄人群BMR的差异：10~15％。超过20％为病态。

  14. 人体的机械效率 • 机械效率 ＝ W / M • 空调负荷计算时，视人体的机械效率为0。 • 大部分室内劳动机械效率近似为0 • 新陈代谢率的估算存在误差 • 对空调系统设计，偏于安全

  15. 人体与外界的热交换 • 显热交换 • 对流散热 • 辐射散热 • 潜热交换 • 呼吸散湿 • 皮肤散湿 • 出汗蒸发 • 皮肤湿扩散

  16. 影响因素 • 环境空气温度：对流换热 • 环境表面温度：辐射换热 • 水蒸汽分压力（空气湿度）：潜热交换 • 高温环境，空气湿度高会增加热感； • 低温环境，空气湿度高会增强冷感。 • 风速：对流热交换和潜热交换 • 服装热阻：影响所有换热形式

  17. 关于热湿环境影响因素的若干术语 • 平均辐射温度 或 • 一个假象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的辐射热交换量。

  18. =

  19. 关于热湿环境影响因素的若干术语 • 平均辐射温度的测量－黑球温度计 Tg • 操作温度：反映了环境空气温度ta和平均辐射温度 的综合作用

  20. 服装的作用 • 保温和阻碍湿扩散 • 服装的热阻Icl • 服装的透湿性

  21. 服装的显热热阻 • 单位：m2K/W或clo • 1clo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%的环境中感到舒适所需要的服装热阻， 相当于内穿衬衣、外穿普通外衣的服装热阻。1clo = 0.155 m2K/W • 已知单件服装热阻： Icl = 0.161+0.835 Iclu,i

  22. 不同服装的显热热阻 • 椅子给人增加0.15 clo以下热阻 Icl=7.4810–5CSAC–0.1 • 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。 Icl= 0.504Icl+0.00281Vwalk–0.24 椅子和人体的接触面积，cm2 人的行走步速，步/min

  23. 服装的透湿性 • 服装的存在增加了皮肤的蒸发换热热阻： • 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，只有剩余部分汗液蒸发冷却皮肤。使得需要更大蒸发量才能在皮肤表面上形成同样的散热量。

  24. 服装的显热和潜热热阻 • 干燥服装的蒸发换热热阻(潜热热阻)： Ie,cl = Icl/ LR = Icl/ 16.5 (kPa m2/W) • 服装被汗湿润后，其显热热阻会下降，相应地显热换热加强。

  25. 人体的热平衡 • 热平衡方程 M W  C  R  E = 0 M  C  R  E = 0

  26. 人体散热、散湿量的影响因素 • 全热：主要决定于肌肉活动强度，受其它因素的影响可以忽略。 • 显热：在全热确定的条件下，随温度上升而减少。 • 潜热(散湿)：在全热确定的条件下，随温度上升而增加。

  27. 成年男子在不同环境温度和不同活动强度条件的散热、散湿量成年男子在不同环境温度和不同活动强度条件的散热、散湿量

  28. 问题 人体如何实现热平衡？

  29. 人体的温度感受系统 • 20世纪初研究者发现人的皮肤上存在对冷敏感的区域“冷点”和对热敏感的区域“热点”。 • 所谓的“冷点”和“热点”即是存在于人体内的温度感受器。 • 人体通过自己皮肤表面下的神经末梢的温度感受器来感受周围环境的“冷”和“暖。

  30. 冷、热感受器的位置 • 外周温度感受器 • 皮肤 • 粘膜 • 内脏 • 中枢性温度敏感神经元 • 脊髓 • 延髓 • 脑干网状结构 冷感受器位于贴近皮肤下0.15-0.17mm的生发层中。 热感受器位于皮肤下面约0.３-0.６mm处。

  31. 冷、热感受器的反应 • 根据对动态刺激的反应特性，温度感受器分为热感受器和冷感受器。 • 热感受器：对热刺激产生冲动，抑制冷刺激 • 冷感受器：对冷刺激产生冲动，抑制热刺激 • 当温度感受器受到冷热刺激时，就会产生冲动，向大脑发出约50mV左右的脉冲信号，信号的强弱由脉冲的频率决定。

  32. 人体的体温调节系统 • 体温调节中枢：下丘脑，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。 • 功能：将人体的核心温度维持在一个适合于生存的较窄范围内，使得人体的能量释放量和释放方式不完全由环境因素决定 • 人体与非生物体热变化过程的主要区别

  33. 散热调节方式 • 血管扩张，增加血流，提高表皮温度 • 出汗 • 御寒调节方式 • 血管收缩，减少血流，降低表皮温度 • 通过冷颤提高产热量 体温调节的方式

  34. 体温调节系统的工作原理 输入量：核心温度和平均皮肤温度

  35. Thermal Strain 疲劳极限 不需调节 可调区 失调区 Heat Stress 热应力与热过劳

  36. 体温调节与核心温度 • 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,只能增加排汗速率。 • 只有改变代谢率（肌肉活动强度）才能改变人体核心温度。 • 静止体温：36.8 • 步行体温：37.4 • 跑步体温：37.9 • 剧烈运动体温：39.5

  37. 第二节 人体对热湿环境反应的 心理学基础

  38. 心理反应 • 人体通过皮肤下神经末梢的温度感受环境冷暖 • 人体以环境冷暖状态的感受是以主观的方式进行描述 • 属于环境心理学的范畴

  39. 热感觉 • 热感觉：是人体根据自身的生理感受，对周围环境是“冷”还是“热”的主观描述。 • 特点：人体实际上感觉到的是自己皮肤下神经末梢的温度，所以“冷”“热”与感受者的身体状态有关，不是完全主观的。

  40. 热感觉的测量 • 感觉不能用任何直接的方法测量，只能采用问卷的方式了解受试者对环境的热感觉，即要求受试者按某种等级标度来描述其热感。 ——心理学的研究方法 • 心理学研究的结果表明一般人可以不混淆地区分感觉的量级不超过7个，因此对热感觉的评价指标往往采用7个分级。 • 两种标度 • 贝氏标度 • ASHRAE七级热感觉标度

  41. 热感觉的测量：问卷调查

  42. 热中性 • 热中性：人体适当着衣，在气温为18~25℃的情况下代谢率低而平稳。在此情况下，人体不发汗，也无寒意，仅靠皮肤血管口径的轻度改变，即可使人体产热量和散热量平衡，从而维持体温稳定。此时，人体用于体温调节所消耗的能量最少，人感到不冷不热，这种热感觉的状态称为“热中性” 。

  43. 热感觉的影响因素 • 冷热刺激的存在 • 热感觉最初取决于皮肤温度，而后取决于核心温度。 • 人体原有的状态 • 刺激的延续时间

  44. 核心温度对热感觉的影响 热！ 核心温度作用 中性 皮肤温度作用 热感觉最初取决于皮肤温度，而后取决于核心温度。

  45. 感觉热 感觉冷 热感觉的特点—适应性

  46. 热感觉的特点—适应性 适应温度的变化 适应温度

  47. 什么是热舒适 • 热舒适：对热湿环境表示满意的意识状态。 观点1： 热舒适＝热中性 • 热舒适指的是人体处于不冷不热的“中性”状态， “中性”的热感觉就是热舒适。 • 热感觉与热舒适合二为一。

  48. 舒适产生于不适的消除过程中。 Cool & Comfort ! 什么是热舒适 观点2： 热舒适＝热中性 ×

  49. 热舒适与热感觉 • 皮肤热感受器的活动影响着人体热感觉的状况——生理因素。 • 生理上处于热中性状态并不意味着人心理上的满意、高兴和愉快。 • 热舒适是假定依赖于来自调节中心的热调节反应 • 热舒适只有在动态的条件下观察到，也即热舒适产生于热不舒适的消除过程中。 • “热舒适”比“热感觉”更为主观

  50. 热感觉投票和热舒适投票 • 热感觉实验的时候，设置一些投票方式让受试者说出自己的热感受，投票选择的方式称为热感觉投票 • 热舒适投票：热感觉与热舒适分离的存在

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