第二篇作业环境研究

第二篇作业环境研究 在人-机-环境系统中，微气候、照明、噪声、振动、色彩、空气污染等环境因素都会影响到作业效率和作业者的健康安全。 • 微气候 • 照明 • 噪声 • 色彩 • 空气南京农业大学精品课程

第二章微气候环境 微气候 ——作业场所所处的局部气象条件。空气温度、湿度、气流速度和热辐射甚至气压等构成了对作业者产生重大影响的微气候，其中温度是主要指标。南京农业大学精品课程

第一节微气候要素 • 气温air temperature ——作业环境中空气的温度。以摄氏度（℃）表示。（GB/T 934－89 高温作业环境气象条件测定方法）大气温度、周围的设备、原材料等冷热源、人自身的散热都会影响到作业场所的气温。测量：干球温度计南京农业大学精品课程

气湿humidity ——作业环境空气中水分的含量。(GB/T934－89）绝对湿度：每立方米空气中所含水汽的克数。相对湿度：以空气中测定时的水蒸汽分压力与同一温度下空气的饱和水蒸汽分压力之比（%）表示。测量： 1、根据干球温度计、湿球温度计读数查《空气相对湿度计算表》（朱序璋1999） 2 、当读数超过专用表的范围时，可用公式计算气湿。（GB/T 934－89）南京农业大学精品课程

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风速air velocity ——作业环境中空气的流动速度。以米每秒（m/s）表示。（GB/T 934－89）测量： 1、室内、低速可用热球式风速仪； 2、高速时还可用翼状风速计（0.5~10m/s）、杯状风速计（1~40m/s ）南京农业大学精品课程

热辐射强度heat radiation intensity ——作业环境中红外线及部分可视线的辐射强度，以每平方厘米面积每分钟所受到的热辐射能量的焦尔数（J/cm2·min）表示（1J=0.2388 cal）。（GB/T 934－89）当作业环境中物体表面温度高于人体时，就向人体辐射热能，称为正辐射；反之为负辐射。测量：黑球温度计，辐射前后温差即为辐射温度；在测量气温、黑球温度和风速，可根据公式计算平均热辐射强度。南京农业大学精品课程

干球温度：普通温度计挂在室内或室外测得的。干球温度：普通温度计挂在室内或室外测得的。 • 湿球温度：温度计下部包上湿纱布，纱布的下端浸泡在充水容器中，并放到通风处，空气流动时测得的。湿球温度略低于干球温度 • 黑球温度：用表明镀黑的薄铜板空心球包住温度计下端测得的。返回南京农业大学精品课程

四要素之间的影响 人体对微气候的冷热感觉不单单依赖于气温，而是由四要素共同影响的。当气温不是很高时，高湿、热辐射、低风速也会使人感觉不舒适。热辐射可通过低气温、高风速抵消。因此对微气候的评价需综合考虑各因素。南京农业大学精品课程

第二节人体舒适性与微气候的关系 直接接触固体、液体来传递热量的方式。人所穿的衣服和接触的物体都能传递一部分热量，但由于衣服是热的不良导体，所以所散热量很少。通过气体、液体交换热量的方式。气流速度和人与介质之间的温差是决定散发热量快慢的主要因素，此外还有体表面积、服装热阻值。 • 人体的热交换方式 • 传导 • 对流 • 辐射 • 蒸发通过物体的电磁辐射转移热量的方式。这取决于热辐射强度、面积、服装热阻值和反射率、气温、皮肤温度。人体对正辐射很敏感，对负辐射比较迟钝，这种不知不觉的散热往往造成危害。汗水转变为水蒸汽从人体吸收热量的方式。分为无感蒸发和发汗两种方式。当气温超过体表温度，前三种散热方式都失效，蒸发成为唯一的散热途径。主要取决于体表面积、服装热阻值、相对湿度。南京农业大学精品课程

影响人体热交换的主要因素是气温、湿度、气流和周围物体表面温度。南京农业大学精品课程

人体热平衡机制 △S：人体蓄热 M：代谢产热 W：做功 R：热传导 C：对流 K：辐射 E：蒸发当 =0，身体处于热平衡,体表温度36.5；当 >0，热平衡被破坏，体温升高，不平衡程度过大则会导致死亡； <0也是如此。南京农业大学精品课程

人体对微气候环境的主观感觉 衡量微气候环境的舒适程度是相当困难的，不同的人有不同的估价。一般认为，“舒适”有两种含义，一种是指人主观感到的舒适；另一种是指人体生理上的适宜度。比较常用的是以人主观感觉作为标准的舒适度。人的自我感觉的舒适度与工作效率有关。舒适的衣内微气候为气温32℃，湿度40-60％，风速10-40cm/s。南京农业大学精品课程

舒适温度 所谓舒适温度是指某一温度范围而言。生理学上常用的规定是：人坐着休息，穿着薄衣服，无强迫热对流，未经热习服的人所感到的舒适温度。生理学上的舒适温度为21±3℃。允许温度为舒适温度±3～5℃。南京农业大学精品课程

影响舒适温度的因素有很多: 1.季节舒适温度在夏季偏高, 冬季偏低。 2.衣服衣着对舒适温度的影响是可想而知的, 穿厚衣服对环境舒适温度的要求较低。 3.地域、热习服人由于在不同地区的冷, 热环境中长期生活和工作, 对环境习惯不同, 对舒适温度的要求也不相同。 4.性别、年龄、体质等女子的舒适温度比男子高0.55℃; 40岁以上的人比青年人约高0.55℃；老人的会更高。南京农业大学精品课程

5.劳动条件不同的劳动条件下舒适的温度是不相同的。下面是在室内湿度为50%时, 某些劳动的舒适温度范围（在有很强烈热辐射的情况下, 气温还要低些）: 坐着从事脑力劳动(办公室, 调度室)......18-24 坐着从事轻体力劳动(操纵, 小零件分类)...18-23 站着从事轻体力劳动(车工, 铣工)........ 17-22 站着从事重体力劳动(沉重零件安装)...... 15-21 很重的体力劳动.........................14-20 南京农业大学精品课程

舒适的湿度 一般为40-60%。湿度在70%以上为高气湿, 在30%以下为低气湿。同样温度下，在不同的空气湿度下, 人的感觉不同。温度越高，高湿度的空气对人的感觉和工作效率的消极影响越大。据研究者推荐, 室内舒适空气湿度X(%)与室内温度T （℃）的关系应为: X = 188 - 7.2 T (12.2<T <26) 南京农业大学精品课程

舒适的风速 在工作人数不多的房间里, 空气流动的最佳速度为0.3M/S; 而在拥挤的房间里为0.4M/S。室内温度和湿度很高时, 空气流速最好是1-2M/S。日本药学会推荐不同季节最佳风速: 春秋季为0.3-0.4M/S; 夏季为0.4-0.5M/S, 冬季为0.2-0.3M/S。南京农业大学精品课程

在我国，作业环境通过通风、空调来改善微气候，风速的设定可依据采暖通风和空调设计规范（GB50019－2003）在我国，作业环境通过通风、空调来改善微气候，风速的设定可依据采暖通风和空调设计规范（GB50019－2003）南京农业大学精品课程

微气候环境的综合评价 • 不舒适指数纽约气象局1959年发表 DI=(td+tw)×0.72+40.6 td、tw——干球温度、湿球温度当不舒适指数为70时，是人体较舒适的时候。只考虑了气温、湿度，未考虑风速。南京农业大学精品课程

日本人感到舒适的气候条件与美国人有所区别：日本人感到舒适的气候条件与美国人有所区别：不适指数与不适主诉率南京农业大学精品课程

2.有效温度（ET＊）——主观温度 美国采暖通风工程师协会研究提出常规有效温度：是在一定的气温、湿度、气流下人的主观感受指标。当一定气温、湿度、气流给人的热感觉与一定温度、湿度=100%、风速=0是一样的，则有效温度数值上等同于后者基准温度。南京农业大学精品课程

测量： 测量干球温度、湿球温度、风速为参数，查询有效温度图。南京农业大学精品课程

此指标使用比较方便,其缺点是在一般温度条件下过高的估计了高湿度的影响,而在高温情况下又低估了风速、高温度的不利作用。 这种有效温度没有考虑热辐射，因此美国于1981年提出了新的有效温度（ET＊），在数值上大于常规有效温度。大部分人的舒适范围在ET＊23.9-26.7℃。南京农业大学精品课程

3.湿黑球温度指数（WBGT） 是用来评价允许接触高温阈值指标的，而不适宜于评价短时间内或热舒适区附近的热强度。它综合考虑空气温度、风速、空气湿度和辐射热四个因素。 WBGT是由黑球（辐射）、自然湿球（湿度、风速）、干球（气温）三个部分温度构成的，因此也叫三球温度指数。南京农业大学精品课程

室外炎热环境（有辐射）,气流速度小于1.5m／s的非人工通风条件 WBGT=0.7自然湿球温度+0.2黑球温度+0.1干球温度 • 室内、晚上、阴天（无辐射） WBGT=0.7自然湿球温度+0.3黑球温度 • 气流速度大于1.5m／s的人工通风条件 WBGT=0.63自然湿球温度+0.2黑球温度+0.17干球温度南京农业大学精品课程

广泛应用于户外或高温作业环境的评价，对于已经适应的人的极限是31.1℃。需注意，当WBGT相同，但湿度、风速、热辐射不同时，人体的舒适感觉是不一样的。广泛应用于户外或高温作业环境的评价，对于已经适应的人的极限是31.1℃。需注意，当WBGT相同，但湿度、风速、热辐射不同时，人体的舒适感觉是不一样的。 • 美国和一些欧洲国家用此法评价高温车间热环境气象条件已有多年，ISO国际标准化组织也从1982年正式采用此法作为标准（ISO7243）。 • 我国新修订的《高温作业分级标准（GB/4200-1997）》、《热环境根据WBGT指数(湿球黑球温度)对作业人员热负荷的评价（GB／T 17244—1998）》也采用了WBGT指数法。 GB/4200-84采用的是温差评价法。南京农业大学精品课程

4.卡他度 卡他温度计是一种测定气温、湿度和风速三者综合作用的仪器。卡他度一般用来评价劳动条件舒适程度。卡他度H可通过测定卡他温度计的液柱由38℃降到35℃时所经过的时间(t)而求得。 H＝F/t H ——卡他度； F ——卡他计常数； t ——由38℃降至35℃所经过的时间(s)。卡他度分为干卡他度和湿卡他度两种。干卡他度包括对流和辐射的散热效应。湿卡他度则包括对流、辐射和蒸发三者综合的散热效果。一般H值越大，散热条件越好。南京农业大学精品课程

工作时感到比较舒适的卡他度 南京农业大学精品课程

第三节高低温作业环境对人的影响 高温一般将热源散热量大于84kJ/（m2·h）的环境叫高温作业环境。三类高温环境：高温、强热辐射；高温、高湿；夏季露天南京农业大学精品课程

生理表征：高温作业下，人体吸收或产生的热量比散发得多，使体内温度升高。长时间暴露于高温中会引起机体功能紊乱，出现热疹、痉挛、热衰竭、中暑甚至死亡。生理表征：高温作业下，人体吸收或产生的热量比散发得多，使体内温度升高。长时间暴露于高温中会引起机体功能紊乱，出现热疹、痉挛、热衰竭、中暑甚至死亡。主要生理指数：核心温度高于38℃ 核心温度（直肠温度）＝人脑、肝脏温度＝口腔温度＋0.4 ℃ ＝37＋0.0019作业负荷（W）南京农业大学精品课程

对作业效率的影响：高温下重体力劳动很快就会引起疲劳。高温（没接近生理极限下）不会影响简单的视听任务，但会影响复杂的任务，如追踪或双重任务。高温刚开始会提高警觉程度，但经过一段时间后会降低警觉性。对作业效率的影响：高温下重体力劳动很快就会引起疲劳。高温（没接近生理极限下）不会影响简单的视听任务，但会影响复杂的任务，如追踪或双重任务。高温刚开始会提高警觉程度，但经过一段时间后会降低警觉性。南京农业大学精品课程

允许接触高温的阈值（WBGT/℃）美国工业卫生委员会允许接触高温的阈值（WBGT/℃）美国工业卫生委员会南京农业大学精品课程

《高温作业分级》GB/T4200-1997 南京农业大学精品课程

低温两类低温环境：低温、高湿；低温、高风速南京农业大学精品课程

生理表征：人的冷适应远不如热适应。在低温作业环境下人体会经历低温适应初期和不能适应低温环境的两个阶段：生理表征：人的冷适应远不如热适应。在低温作业环境下人体会经历低温适应初期和不能适应低温环境的两个阶段： • 在低温适应初期，人体代谢率增高，心率加快，心脏搏出量增加。 • 当人体核心温度降低之后，心率也随之减慢，心脏搏出量减少。这实际上是人体已经不能适应低温环境的信号。人体长期处于低温条件，还会导致循环血量、白细胞、血小板减少，血糖降低，血管痉挛，营养障碍等症状。南京农业大学精品课程

对作业效率的影响：低温严重影响体力劳动，减小身体做功能力，导致肌肉力量降低。低温还会使得触觉灵敏度大大降低，手工任务绩效受到影响。南京农业大学精品课程

第四节微气候环境标准及改善 • 标准 GB 934-1989 高温作业环境气象条件测定方法 GB/T18204.15-2000 公共场所风速测定方法 GB4200-1997高温作业分级 GB／T 17244—1998 热环境根据WBGT指数(湿球黑球温度)对作业人员热负荷的评价 GB/T28002-2002 职业健康安全管理体系指南 GBZ1-2002 工业企业设计卫生标准 GB50019－2003 采暖通风和空调设计规范南京农业大学精品课程

改善 • 从微气候四要素着眼直接改善作业场所。低温时降低风速、热辐射取暖、增加遮挡防止热扩散；高温时通风、降温、屏蔽热源。 • 改善着装等劳保用品，注意保健。 • 科学组织生产，适当休息。 • 改善生产工艺，作业场所布局合理化。南京农业大学精品课程

德国劳动保护与事故研究所推荐的生产环境微气候德国劳动保护与事故研究所推荐的生产环境微气候南京农业大学精品课程

参考资料 • 朱序璋主编，《人机工程学》，西安电子科技大学出版社，1999年，第一版。 • 中国疾病预防控制中心 www.chinacdc.net.cn • 安全文化网 www.anquan.com.cn • 中国标准出版社www.spc.net.cn • 中华人民共和国职业病防治法（2001/10/27）南京农业大学精品课程

国家标准 • GB 934-1989 高温作业环境气象条件测定方法 • GB/T18204.15-2000 公共场所风速测定方法 • GB4200-1997高温作业分级 • GB／T 17244—1998 热环境根据WBGT指数(湿球黑球温度)对作业人员热负荷的评价 • GB/T28002-2002 职业健康安全管理体系指南 • GBZ1-2002 工业企业设计卫生标准 • GB50019－2003 采暖通风和空调设计规范南京农业大学精品课程

思考题 • 结合自身感受，总结微气候四要素的相互影响。 • 简述干球温度计、湿球温度计、黑球温度计的适用场合和设计原理。 • 分析微气候各评价方法的优劣和适用场合。 • 学习高温作业环境分级和测定等国家标准。南京农业大学精品课程

第三章照明环境 适度的采光与照明是保证作业能正常进行的最基本条件。不科学的照明不仅使得工作效率降低，还会诱发安全事故。环境因素引起的工伤事故中，约有l／4是由于照明不良所致。 • 在矿山下，具有最高事故指数的作业，集中在照明不良的凿岩、岩层支护、运输及装载作业上。 • 对国内一家工厂的调表明，当照度由20lx增至50lx时，四个月时间，工伤事故的次数由25次降至7次，差错件数由32件降至8件，由于疲劳而缺勤者从26人降至20人。 • 国外对交通事故的调查也表明，改善道路照明，一般可使交通事故减少20％～75％。南京农业大学精品课程

第一节照明的测量 • 照度照度是被照面单位面积上所接受的光通量，我们平时所说的照明强度就是指照度水平。照度的测量单位是勒克思Lx，1 勒克思 = 1 流明/平方米。人的眼睛所能感觉到的照度范围是很大的, 从在一个昏暗房间里的几勒克思到在中午太阳底下的10000勒克思。南京农业大学精品课程

各种环境条件下的照度强度 环境条件照度(Lx) 黑夜 0.01-0.1 月夜 0.02-0.2 阴天室内 5-50 阴天室外 50-500 晴天室内 100-1000 晴天室外 2000-10000 夜晚室内照明 50-500 读书所需照明 50 南京农业大学精品课程

测定工作场所的照度, 可以使用光电照度计。 工作场所内部空间的照度受人工照明、自然采光以及设备布置、反射系数等多方面的影响,因此应考虑选择什么地方作为测量位置。一般站立工作时取地面上方85厘米, 坐着工作时取40厘米高度处进行测量。南京农业大学精品课程

光通量（明亮度）是指单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力 ，单位为流明lm。一般情况下，同类型的灯的功率越高，光通量也越大。例如：一只 40W的普通白炽灯的光通量为350－470lm，而一只40W的普通直管形荧光灯的光通量为2800lm左右，为白炽灯的6－8倍。南京农业大学精品课程

人眼对光感觉的强弱不仅取决于光源辐射能量的大小，还受到人眼对不同波长光的灵敏度的影响。人眼对光感觉的强弱不仅取决于光源辐射能量的大小，还受到人眼对不同波长光的灵敏度的影响。因此光通量通常用某波段光源单位时间内辐射的能量与反映人眼对不同波长光灵敏度的的相对视见率的乘积表示。人眼对波长为555nm的黄绿光最敏感，其相对视见率为1，其余波长的光均小于1。 1lm(λ=555nm)=0.00155W 在很好的照明条件下，眼睛对 550nm 波长的光（黄光）的敏感程度是红光或蓝光的 20 倍。这也是为什么大部分车的雾灯和马路的路灯采用黄光的一个重要原因。返回南京农业大学精品课程

亮度是面光源或物体表面单位面积向视线方向或指定方向发出光或反射光的强度。亮度的测量单位为坎德拉/每平方米(cd/m2)。灯泡的亮度就是灯泡产生的光的一个精确测量，计算机荧光屏发出的光也可以用亮度来表示。另外亮度也可以用来测量物体表面的反射光,因此亮度也与物体的反射率有关系。南京农业大学精品课程

第二篇 作业环境研究