热环境参数测试方法Word文档格式.docx

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中度劳动

314

重度劳动

488

极重劳动

628

剧烈运动

872～1163

二．人体的散热途径

人的身体散热方式主要有三种：

（一）对流散热

　　当周围空气温度低于人的皮肤温度时，最接近皮肤的一层空气被加热而上升，周围较凉的空气补充空位。

这样通过空气的不断对流，人体就不断地散热。

对流散热量的大小决定于空气温度和皮肤温度之差及风速。

温差和风速愈大，对流散热量就愈大。

（二）辐射散热

　　当人体周围的墙壁、顶棚、地板以及生产设备表面温度低于人体皮肤温度时，身体就不断以辐射方式把热量传给周围物体。

反之，当物体表面温度高于人体皮肤温度时，身体将从物体表面吸收辐射热。

物体表面温度愈低，身体以辐射方式散发的热量就愈大，反之物体表面温度愈高，身体辐射吸热就愈多。

（三）蒸发散热

　　在常温状态下，蒸发散热量约占身体总散热量的25％。

当气温高于人体表面温度并有辐射热源时，人体主要是靠汗液的蒸发来散热的。

蒸发散热量的大小直接受空气中水蒸汽分压力和风速的影响。

当水蒸汽分压力小（即气温和相对湿度小）、风速大时，汗液蒸发得快，散热量也就大，反之汗液蒸发得慢，散热量就小。

三．人体的体温调节

　　人的体温并不是恒定不变的，人的脑、心脏及腹内器官的温度比较稳定，称为体核（核心）温度，但仍在37℃附近有微小的变化。

衡定的体核温度是保证生命功能的前提，体核温度变化大，时间稍长就会威胁恒温动物的生命。

与体核温度相比，肌肉、肢体及皮肤的温度变化较大，称为体壳温度。

当空气温度较低时，人体从内到皮肤存在变化率很大的温度梯度。

例如，在冷空气中，皮肤下2cm处的温度是35℃；

而在暖空气中，皮肤下几mm就有35～36℃。

由于人体对温度具有一定的适应能力，使人能够忍受体温热量的不足，有时整个人体的热量不足可达数百大卡。

肌肉温度变化也较大，当肌肉收缩做功时，温度可比静息时高出几倍。

　　为了保持稳定的体核温度，人体必须适应温度环境的变化，进行必要的体温调节。

人体的体温调节机制由位于下丘脑的体温调节中枢和位于身体各处的温度感受器来完成。

　　人体产生的这些热量，通过血液的流动输送到全身。

人体一方面通过皮肤扩张，以辐射、对流和出汗蒸发的形式来放散，另外，通过呼吸和粪便的排泄，也可以放散一部分热量。

人体不断地产生热，又不断地散放热，这些都在大脑体温调节中枢的支配下进行，从而达到体内“热量平衡”。

如果人们四周的空气温度不符合机体要求，即不能维持热量平衡时，体温调节中枢便会立刻行动起来，组织各器官活动，设法获得热量平衡，这就是“人体的体温调节”。

有了“体温调节”，人的体温就可以经常维持在36～37℃，这样，人体才能维持其生命和身体各器官的正常功能。

　　当四周空气温度很低，人体发散的热量比产生的热量还要多时，一方面皮肤血管收缩，血液循环速度降低，发散热量减少，另一方面又会有意识地使肌肉运动和发生不自主的颤抖，这样都增加了热量的产生。

如果这样的调节还是“入不敷出”，那么人体的温度就逐步降低，使温差减少。

如果体温降到一定限度，就会引起器官、细胞机能呆滞，出现疼痛和麻木的感觉。

所以严寒季节，人们必须利用衣、帽、鞋、袜、被褥、火炉、火墙、暖气等取暖保暖，以维持体温。

　　当人体四周气温很高或人体剧烈运动时，如果排汗还发散不了体内所产生的热量，这时血液循环就会加快，以增加热能散发；

如果仍然不能起到体内散热的作用，积聚的热量就会使体温升高。

体温升高后，人体内器官的活动会加快，容易引起机体的疲劳，同时会增加热量，使体温继续上升，从而发生中暑。

　　盛夏季节，当外界气温接近或超过了人的体温时，必须借助于通风、冷水浴和空调设备等来帮助身体散热。

第三节热舒适环境及其影响因素

一．热舒适环境

　　热舒适环境是指人在心理状态上感到满意的热环境。

人在适宜的温度环境下，穿着合适的服装作轻度以下的活动时，产热与散热速率基本相同，体内无明显的热积或热债，无其它温度性的干扰刺激，主观感觉良好，这种状态称为温度性舒适状态（或平衡状态），习惯上简称为热舒适（或热平衡）。

保持人的热舒适不仅能保持良好的人－机工效，而且可长时间作业而不产生温度性疲劳。

　　人处于热舒适状态时各主要温度生理指标的正常波动范围见表18-２。

实验表明，由于个体差异等原因，诸指标的变化并不一致，在实际评价时需作加权统计。

实验又表明，任何温度环境都不能获得高于95％的满意度。

但所获的统计舒适范围又几乎不受人种、性别、年龄的影响。

表18-２　　　　热舒适状态时主要生理指标的波动范围

指标

单位

范围

备注

核心温度

℃

±

平均皮温

平均体温

纵向皮温梯度

热债或热积

Kj/m2

50

约占全身热含量的1.1%

出汗率

g/h

15

当环境温度较高或人体作较大的活动时，正常的热平衡受到破坏，人需要适当排汗增加蒸发散热，或／和适当降低气温增加对流－辐射散热，才能形成新的产热

－散热平衡。

实验表明，当人处于新的动态热平衡时，虽然主观上仍可获得良好的舒适感，且身体的热含量变化率仍可为零，但身体已忍受一定的热负荷，如较高的核心温度、一定量的热积和出汗率等。

这种动态热平衡可称为相对热舒适状态，它暂时地抑制了温度紧张的发展，能在较长时间内保持一定的人－机功效。

二．热舒适的影响因素

室内是人类生活的主要场所，室内热环境和人类对其适应的程度对人体健康状况有很大的影响。

良好而温馨的生活环境和适宜的室内热环境对于机体的休息、保养和健康状况的改善具有重要作用。

很难想象一个空气污浊，高气温、高气湿和空气流动性差的环境中会有一个良好的精神状态和健康的体魄。

（一）空气温度对人体健康的影响

由于人每天生活在室内的时间很多，在人体代谢过程中和生活过程中要不断的与周围环境进行能量交换，即与室内外环境进行热的交换。

而人体对于温度较为敏感，且只能在生理条件下借助于神经系统进行有限的调节。

由于室内气温可以随着环境气温的变化而变化，而机体也可以通过复杂的体温调节机制来增减产热量和散热量，以达到身体内部的恒定和稳定性。

人体对室内环境中气温的调节和适应基本是通过机体不同部位的温度来表现的，一般可通过皮肤温度、体温、热平衡测定、脉搏和发汗来说明。

皮肤温度是一个敏感指标，它的变化作为血管反应的一种表现，可及时反映血管在热环境下的变化状况。

当机体体温调节系统长期处于紧张工作状态时往往会影响神经、消化、呼吸和循环等多系统的稳定，降低机体各系统的抵抗力，而使患病率增高。

通常当室内气温升高时，毛细血管扩张，皮肤温度升高散热量也相应增加。

而气温降低时，人体皮下通过毛细血管的收缩作用使通过的血流减少或降低，皮肤温度下降散热量降低。

而体温则是反映机体热平衡状态是否受到破坏和影响的最直接指标。

机体对热有较强的调节能力，除非在极少数特殊环境条件下，机体的热平衡一般不易受到破坏，那么气温过高或过低而有较大的改变时，则机体就必需加大调节负荷以适应环境条件的变化。

长期处于该条件下人的调节系统将出现各种功能紊乱状态和应激状态。

脉搏在高温条件下是一种反映机体热平衡状态的简单而又灵敏的指标。

在一定范围内温度愈高脉搏速度愈快。

而出汗是人体在任何气温下都存在的生理机能，只是在气温较低时，出汗量较少自己感觉不到出汗。

出汗可分为两种情况即前面所提到的不知觉出汗和知觉出汗。

知觉出汗是体温调节紧张的主要特征之一。

当室内气温过高机体汗分泌量增加时，汗液可以吸附或黏附室内环境中的有害物质加大污染物吸入机体。

同时，当温度降低时污染物可粘附于皮肤表面加重污染物对皮肤的损害。

（二）空气湿度对人体健康的影响

空气湿度是指室内工作和生活环境中的湿度，湿度对于机体的调节作用一般低于温度对机体的影响，但温度恒定或较稳定时空气湿度对机体的温热感觉的调节就具有重要作用。

空气湿度对机体健康的影响一方面是通过影响机体热平衡；

另一方面是空气湿度可以间接影响室内微生物的生长从而对机体健康产生影响。

通常室内的湿度较为恒定，但湿度较大时则有利于室内环境中的细菌和其它微生物的生长繁殖导致室内微生物的污染加剧。

室内空气中微生物通过呼吸进入体内从而导致呼吸系统或消化系统多种疾病的发生。

（三）气流对人体健康的影响

正常情况下室内空气的流动性不大，相对处于较稳定状态，特别是目前室内常常安置有空调设施。

为了节约电能保持室内气温相对恒定室内门窗一般处于关闭状态，室内气流较小。

当室内空气流动性较低时，室内环境中的空气得不到有效的通风换气。

人类在室内生活的各种有害化学物质不能及时排出到室外环境，污染物大量聚集于室内环境，造成室内空气质量恶化。

而且由于室内气流小，室内生活中所排出的各种微生物可相对聚集于空气中或某些角落大量增殖，致使室内空气质量进一步恶化。

化学性污染物和有害微生物共同作用于机体导致人体健康受到损害。

同时，因为室内环境得不到有效通风，还可导致室内生活的婴、幼儿和老龄人等高危人群各种疾病的发病率增高。

（四）热辐射对人体健康的影响

热辐射包括太阳辐射和人体与其周围环境之间的辐射。

任何两种不同物体之间都有热辐射存在，它不受空气影响，热量总是从温度较高的物体向温度较低的物体辐射，直至两物体的温度相平衡为止。

当物体温度高于人体皮肤温度时，热量从物体向人体辐射，使人体受热，这种辐射一般称为正辐射。

当强烈的热辐射持续作用于皮肤表面时，由于对皮肤下面的深部组织和血液的加热作用，使体温升高，体温调节发生障碍时，就要造成中暑。

当物体温度比人体皮肤温度低时，热量从人体向物体辐射，使人体散热，这种辐射叫负辐射。

人体对负辐射的反射性调节不很敏感，往往一时感觉不到，因此，在寒冷季节容易因负辐射丧失大量的热量而受凉，产生感冒等症。

室内环境中热辐射主要来源于室内各种家用电器在运行过程中所产生的辐射热和来自室外环境中的热辐射。

不同来源的热辐射对人体健康的影响主要表现在热辐射引起机体的温度和温热感觉发生改变，使机体内的体温调节系统长期处于紧张状态，而且热辐射能导致人体神经系统功能紊乱，致使人群中的个体出现头痛、头晕、恶心、食欲不振和精神萎靡的症状。

此外，热辐射还能引起血流发生改变，长期作用时对心血管系统也可产生有害影响。

同时热辐射长期作用还可间接导致内分泌功能紊乱。

第四节热环境的评价

一．评价热环境的方法

热环境的各因素都能影响人体的热量平衡，热应激也具有复合的特性。

根据人－机－环境系统工程的理论，热应激包括人（内热）、人－环境界面（服装）和热环境等三个部分，而热环境本身又是多因素的复合。

表18-３表示了人体的温度紧张度与环境的热应激度的分区及其对应关系。

热环境的各个因素几乎是同时存在、互相影响、互相制约的，不同的组合将引起不同的紧张反应，同一环境参数引起的人体温度的紧张度又随暴露时间的不同而不同，因此很难找到一个单一的应激指数来定量地、线性地表示热环境的应激度。

多年来已经提出30多种评价热环境的热应激指数，其中一些已经在某些领域得到了应用。

表18-３人体的温度紧张度与环境的热应激度的分区及其对应关系

温度紧张度

热应激度

可持续时间ｈ

分区

生理调节特点

工作能力

温度负荷

主观感觉

舒适

正常调节:

无温度性反应，维持热平衡

最佳工效

无

舒适区

良好

＞６

相对舒适

有效代偿:

通过调节达到新的热平衡

基本维持

低

工效保证区

温或凉爽

４

轻度耐受

部分代偿：

热平衡被破坏，调节机能逐渐被抑制

一定变化

中

工效降格区

热或冷

２

重度耐受

代偿障碍:

调节机能进一步被抑制

显著下降

高

工效极限或安全耐受区

很热或很冷

１

耐受极限

代偿无力:

代偿功能几乎完全被抑制，体温变化急剧加快

严重损伤

极度

耐限区

极热或极冷

＜

病变损伤

代偿丧失：

调节机能完全丧失，体温呈被动式变化

完全丧失

不可耐受

二．常用的热应激指数

热环境研究的一个主要目的是希望把这些众多的因素综合起来，用简单而又合理的方法来评价这复杂的生活和生产环境。

目前常用的热应激指数大致可分为三类：

（一）直接指数

　　即选择气温、湿度、风速和辐射热这四个基本参数中的一个主要因素，作为热应激指数。

如我国现行的卫生标准及分级标准对于高温车间只采用了温度这一参数，规定了温度及室内外的温差。

（二）实验指数

　　把多个物理变量根据人－环境热交换的特点组成单一指数，常用的有湿球黑球温度WBGT、有效温度ET、操作温度OT、预测4小时出汗率P4SR等。

这些指数是用实验的方法得出的，在测定两个或以上热环境因素后，再用实验的方法，调查人体的主观感觉或测定人体的生理反应，最后归纳成单一的指数。

这种指数既克服了单个指数的不足，又避免了用多个单一指数同时表示不便比较的缺陷，简便易行。

但往往不便于直接测量，而且只是在实验范围内有效。

其中的WBGT法已被美国等国采用，也被定为国际标准ISO7243，得到了广泛的应用；

P4SR法也被定为国际标准ISO7933。

（三）分析指数

　　这种指数的计算方法，是基于人体产生的热量能否与环境的热交换取得平衡，用数学方法得出的。

主要的有热强度指数HSI以及PMV（预测平均投票率）和PPD（预测不满意百分率）。

　　PMV和PPD指数是以热舒适方程为基础提出的。

方程考虑了活动水平、服装保温程度、气温、湿度、辐射热和风速等六个因素，计算结果可得到从“热”到“冷”七个等级（＋３～－３）。

该法已被定为国际标准ISO7730，得到了普遍的应用。

我国也已等同采用此标准，定为GB/T18049-2000《中等热环境PMV和PPD指数的测定及热舒适条件的规定》。

　　现在还没有一个能包括环境、人体活动及服装在内所有应激因素的理想指标，这三类指数经常是混用的。

第五节室内热环境参数

一．室内热环境微小气候参数的要求

（一）空气温度

　　空气温度的变化是人们经常感受得到的，也是对人体的体温调节起主要作用的一个环境因素。

根据有关测定，气温在～21℃时，是热环境的舒适区段，在这个区段内，体力消耗最小，工作效率最高，最适宜于人们的生活和工作。

不过，对不同工作性质和习惯的人，这个区段值有所不同。

　　一般认为20℃左右是最佳的工作温度；

25℃以上时人体状况开始恶化（如皮肤温度开始升高，接着出汗，体力下降，心血管和消化系统发生变化）；

30℃左右时，心理状态开始恶化（如开始烦闷，心慌意乱）；

50℃的环境里人体只能忍一小时左右。

（二）湿度

　　空气相对湿度对人体的热平衡和温热感有重大的作用，特别是在高温或低温的条件下，高湿对人体的作用就更为明显。

高温高湿的情况下，人体散热困难，使人感到透不过气来，若湿度降低就能促使人体散热而感到凉爽；

低温高湿下人会感到更加阴凉，若湿度降低就会有增加温度的感觉。

　　一般情况下，相对湿度在30～70％时感到舒适。

当外界温度超过30℃，相对湿度高于70％时，生理饱和差小，皮肤表面蒸发散热发生困难，就可能出现人体体温调节障碍。

（三）风速

　　风速对人体的作用也很大。

空气的流动可使人体散热，这在炎热的夏天可使人体感到舒适，但当气温高于人体皮肤温度时，空气流动的结果是促使人体从外界环境吸收更多的热，这对人体热平衡往往产生不良影响。

当气温高于皮肤温度时，若空气相对湿度低，则汗液容易蒸发，人体就相对感到凉爽；

反之，空气相对湿度高，则汗液难于蒸发，就感到闷热。

在寒冷的冬季则气流使人感到更加寒冷，特别在低温高湿中，如果气流速度大，则会因为人体散热过多而引起冻伤。

　　在热环境中还有一个重要的感症，就是空气的新鲜感，与此感症有关的就是气流速度。

据测定，在舒适温度区段内，一般气流速度达到／s，即可感到空气清新，有新鲜感。

而在室内，即使室温适宜，但空气“不动”（速度很小），也会产生沉闷的感觉。

（四）热辐射

　　热辐射包括太阳辐射和人体与其周围环境之间的辐射。

　　当物体温度高于人体皮肤温度时，热量从物体向人体辐射，使人体受热，这种辐射一般称为正辐射。

（五）卫生规范的要求

卫生部于2001年颁布的《室内空气质量卫生规范》对热环境参数的要求见表18-4。

表18-4室内热环境参数

温度（℃）

冬季采暖

16~24

夏季空调

22~28

相对湿度（%）

30~60

40~80

空气流速（m/s）

二．新风量和换气量

空气与人们的生存息息相关。

没有空气人们就不能生存，这个简明道理人所共知。

就一般情况而言，新风量越多，对人们的健康越有利。

国内外许多实例表明，产生“致病建筑物综合症”的一个重要原因就是新风量不足。

新风虽然不存在过量的问题，但是超过一定限度，必然伴随着冷、热负荷的过多消耗，带来不利的后果。

通风一般是指将“新鲜”空气导入人所停留的空间，以除去任何讨厌的污染物、余热或余湿。

通风的某些主要功能也可以用除湿机或空气净化器之类的其它装置代替。

此外，新风还起到补充排风排出的空气和维持室内必要的正压的功能。

人每天摄取的空气量为10m3，其中21%是氧气。

在人类呼出的气体中，二氧化碳占4%~5%（在空气中占0.032%），氧气占15%~16%。

一间房子中，要使二氧化碳的浓度限制在标准要求的0.1%以下，必须保证每个人要有30m3的新鲜空气。

也就是说，在空间为30m3的房子中仅有一人时，每小时也要换气一次。

根据房间内人员的数量和活动状况（如吸烟、烹饪等），以及室内装饰装修的状况，可以确定房间所需的新风量和换气次数。

第六节室内热环境微小气候的测试要求

室内热环境微小气候的测试的要求、方法、仪器和适用的国家标准见表18-5。

表18-5室内微小气候测试的要求、方法和仪器

测试项目

测试范围

准确度

测试方法和仪器

适用的国家标准

空气温度

-10~50℃

玻璃液体温度计

数字式温度计

相对湿度

12%~99%

3%

干湿球温度计

露点式湿度计

电容式数字湿度计

空气流速

0.01~20m/s

5%

热球式电风速计

转杯式电风速计

GB/

辐射热

0~2kW/m2

辐射热计

黑球温度计*

7-2000

新风量

8-2000

*测平均辐射温度。

各测试项目的测试方法及使用的仪器，将在下面详述。

第七节气温测定方法

一．玻璃液体温度计法

（一）原理

玻璃液体温度计是由容纳温度计液体的薄壁温包和一根与温包相适应的玻璃细管组成，温包和细管系统是密封的。

玻璃细管上设有充满液体的部分空间，充有足够压力的干燥惰性气体，玻璃细管上标以刻度，以指示管内液柱的高度，使读数准确地指示温包温度。

液体温度计的工作取决于液体的膨胀系数（因为液体的膨胀系数大于玻璃温包的膨胀系数）。

（二）仪器

1．玻璃液体温度计:

温度计的刻度最小分值不大于℃,测量精度±

℃，玻璃液体温度计的技术要求和质量试验方法及检验规则应符合ZBY136-83的要求。

2．悬挂温度计支架

（三）测定步骤和注意事项

1．为了防止日光等热辐射的影响，温包需用热遮蔽。

2．经5～10min后读数，读数时视线应与温度计标尺垂直，水银度计按凸出弯月面最高点读数，酒精温度计生的热全部都要散发到四周空气中去，按凹月面的最大低点读数。

3．读数应快速准确，以免人的呼吸气和人体热辐射影响读数的准确性。

4．零点位移误差的订正。

由于玻璃热后效应，玻璃液体温度计零点位置应经常用标准温度计校正，如零点有位移时，应把位移值加到读数上。

（四）结果计算

t实=t测+d（18-1）

式中：

t实——实际温度

t测——测得温度

d——零点位移值

d=a-b（18-2）

式中：

a——温度计所示零点

b——标准温度计校准的零点位置。

二．数显式温度计法

感温部分采用PN结、热敏电阻、热电偶、铂电阻等温度传感器，传感器随温度变化产生的电信号，经放大和A/D变换器后，由显示器显示。

数显式温度计最小分辨率为℃，测量范围为-40℃～+90℃，测量精度优于±

℃。

1．打开电池盖，装上电池，将传感器插入插孔。

2．测量气温感温元件离墙壁不得小于，并要注意防止辐射热的影响，可在感温元件外加上金属防辐射罩。

3．将传感器头部置于欲测温度部位，并将开关置“开”的位置。

4．待显示器所显示的温度稳定后，即可读温度值。

5．测温结束后，立即将开关关闭。

6．湿度计、风速计上所带的测温部分，使用方法参见仪器使用说明书。

（四）校正方法

1．将欲校正的数显温度计感温元件与标准温度计一并插入恒温水浴槽中，放入冰块，校正零点，经5～10min后记录读数。

2．提高水浴温度，记录标准温度计20℃、40℃、60℃、80℃、100℃时的读数，即可得到相应的校正温度。

第八节空气湿度测定方法

一．通风干湿表法

将两支完全相同的水银温度计都