第四章

建筑熱濕環(huán)境第四章

建筑熱濕環(huán)境人體對(duì)熱濕環(huán)境反應(yīng)的生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)食物分解氧化熱量人體的基本生理要求：維持體溫基本恒定代謝率(MetabolicRate)：人體新陳代謝反應(yīng)過程中能量釋放的速率。2人體對(duì)熱濕環(huán)境反應(yīng)的生理學(xué)和心理學(xué)基礎(chǔ)食物分解氧化熱量233人體體溫范圍

肝臟：最高，38℃

皮膚：與外界環(huán)境有關(guān)各部分溫差不會(huì)太大日夜有1℃以內(nèi)的波動(dòng)代表溫度：核心溫度4人體體溫范圍肝臟：最高，38℃455人體外層溫度皮膚溫度 狀態(tài)

45

℃以上 皮膚組織迅速損傷 43~41

℃ 被燙傷的疼痛感 41~39

℃ 疼感域 39~37

℃ 熱的感覺 37~35

℃ 開始有熱的感覺 34~33

℃ 休息時(shí)處于熱中性狀態(tài),熱舒適 33~32

℃ 2-4met的(中等)運(yùn)動(dòng)量時(shí)感覺舒適32~30

℃ 3-6met的(較大)運(yùn)動(dòng)量時(shí)感覺舒適31~29℃ 坐著時(shí)有不愉快的冷感 25℃

(局部) 皮膚喪失感覺 20

℃(手) 非常不快的冷感覺 15

℃(手) 極端不快的冷感覺 5

℃(手) 伴隨疼感的冷感覺6人體外層溫度皮膚溫度 狀態(tài) 6人體的溫度感受系統(tǒng)

20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)人的皮膚上存在對(duì)冷敏感的區(qū)域“冷點(diǎn)”和對(duì)熱敏感的區(qū)域“熱點(diǎn)”人體各部位的冷點(diǎn)數(shù)目明顯多于熱點(diǎn)為什么人對(duì)冷更敏感？50mV7人體的溫度感受系統(tǒng)20世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)人的皮膚上存在對(duì)冷敏感的區(qū)冷、熱感受器

冷、熱感受器存在于：外周溫度感受器皮膚粘膜內(nèi)臟中樞性溫度敏感神經(jīng)元脊髓延髓腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)8冷、熱感受器冷、熱感受器存在于：8991010冷、熱感受器的位置11冷、熱感受器的位置11人體各部位冷點(diǎn)和熱點(diǎn)分布密度(個(gè)/cm2)參考文獻(xiàn)：H.Hensel,ThermoreceptionandTemperatureRegulation,London:AcademicPress,198112人體各部位冷點(diǎn)和熱點(diǎn)分布密度(個(gè)/cm2)參考文獻(xiàn)：H.H人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)下丘腦具有調(diào)節(jié)代謝、體溫和內(nèi)分泌功能，前部主要促進(jìn)散熱來降溫，后部促進(jìn)產(chǎn)熱抵御寒冷。散熱調(diào)節(jié)方式血管擴(kuò)張，增加血流，提高表皮溫度出汗御寒調(diào)節(jié)方式血管收縮，減少血流，降低表皮溫度通過冷顫增加代謝率13人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)下丘腦具有調(diào)節(jié)代謝、體溫和內(nèi)分泌功能，前部人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)在人體體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作的情況下，增加環(huán)境溫度并不能提高人體的核心溫度只有改變?nèi)梭w的代謝率才能改變?nèi)梭w的核心溫度14人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)在人體體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作的情況下，增加環(huán)人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)

下丘腦前后部是相互制約起作用的，需要同時(shí)利用核心溫度和皮膚溫度信號(hào)來決定調(diào)節(jié)方式。15人體的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)下丘腦前后部是相互制約起作用的，需要同時(shí)人的體溫設(shè)定值隨肌肉活動(dòng)強(qiáng)度而改變?cè)隗w溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作時(shí)，增加環(huán)境溫度并不能提高人體的核心溫度（直腸溫度）。只有改變代謝率才能改變?nèi)梭w核心溫度。16人的體溫設(shè)定值隨肌肉活動(dòng)強(qiáng)度而改變?cè)隗w溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作時(shí)，體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理靜止：36.8步行：37.4慢跑：37.9劇烈運(yùn)動(dòng)：39.517體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理靜止：36.8171818熱感覺

研究方法：心理學(xué)定義：人對(duì)周圍環(huán)境“冷”“熱”的主觀描述。特點(diǎn)：盡管人描述環(huán)境的冷熱，實(shí)際上只能感覺到自己皮膚下神經(jīng)末梢的溫度。所以“冷”“熱”與感受者的身體狀態(tài)有關(guān)，不是完全客觀的。“中性”的定義：不冷不熱，人用于體溫調(diào)節(jié)消耗的能量最小。度量：感覺不能用任何直接的方法測(cè)得。19熱感覺研究方法：心理學(xué)19感覺熱

感覺冷熱感覺的影響因素

冷熱刺激的存在刺激的延續(xù)時(shí)間人體原有的狀態(tài)20感覺熱感覺冷熱感覺的影響因素冷熱刺激的存在20熱感覺的適應(yīng)性2830323436384021熱感覺的適應(yīng)性28303核心溫度對(duì)熱感覺的影響溫暖熱！核心溫度作用中性皮膚溫度作用22核心溫度對(duì)熱感覺的影響溫暖熱！中性22232324242525262627272828人體的能量代謝率

影響因素多：

肌肉活動(dòng)強(qiáng)度：絕對(duì)的影響環(huán)境溫度：偏高、偏低都增加代謝率性別：男性高于女性年齡：少年高于老人神經(jīng)緊張程度：緊張則代謝率高進(jìn)食后時(shí)間的長短等：進(jìn)食后代謝率增加，蛋白質(zhì)代謝率高，糖和脂肪類代謝率低。代謝率單位met：1met=58.2W/m2，即成年男子靜坐時(shí)的代謝率。29人體的能量代謝率影響因素多：296~10%基礎(chǔ)代謝率：參照基礎(chǔ)基礎(chǔ)代謝率(BMR，BasalMetabolicRate):未進(jìn)早餐前，保持清醒靜臥半小時(shí)，室溫條件維持在18~25℃之間測(cè)定的代謝率。BMR變化范圍：10~15％。超過20％為病態(tài)。306~10%基礎(chǔ)代謝率：參照基礎(chǔ)基礎(chǔ)代謝率(BMR，Basa肌肉活動(dòng)與代謝率

肌肉活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)代謝率起決定性的影響一般室內(nèi)運(yùn)動(dòng)代謝率多在5met以下31肌肉活動(dòng)與代謝率肌肉活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)代謝率起決定性的影響31人體是高效的能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)嗎？否！

機(jī)械效率

＝W/M

大部分室內(nèi)勞動(dòng)機(jī)械效率近似0，一般為5%-10%，很少能超過20%。32人體是高效的能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)嗎？否！機(jī)械效率32人體的熱平衡熱平衡方程MWCRES=0皮膚表面積AD

＝0.202mb

0.425H0.725

身高1.78m體重65kgAD為1.8m233人體的熱平衡熱平衡方程MWCRE人體溫度

核心(Core)溫度核心層：通常包括腦、脊椎、心臟、肝臟、消化器官等內(nèi)臟部分。直腸溫度最接近。外層(Shell)溫度皮膚表面到10mm以內(nèi)的部分，通常包括皮膚，皮下脂肪和表層的肌肉。34人體溫度核心(Core)溫度34影響人體與外界熱交換的因素

環(huán)境空氣溫度：對(duì)流換熱環(huán)境表面溫度：輻射換熱水蒸汽分壓力（空氣濕度）：對(duì)流質(zhì)交換高溫環(huán)境：增加熱感低溫環(huán)境：增加冷感！風(fēng)速：對(duì)流熱交換和對(duì)流質(zhì)交換吹風(fēng)感：Draft，冷感和對(duì)皮膚的壓力沖擊服裝熱阻：影響所有換熱形式35影響人體與外界熱交換的因素環(huán)境空氣溫度：對(duì)流換熱35人體與外界的熱交換人體與外界的熱交換顯熱交換對(duì)流散熱輻射散熱潛熱交換皮膚散濕出汗蒸發(fā)皮膚濕擴(kuò)散呼吸散濕36人體與外界的熱交換人體與外界的熱交換36關(guān)于熱濕環(huán)境的術(shù)語平均輻射溫度或近似式：準(zhǔn)確的應(yīng)該是四次方黑球溫度Tg操作溫度：反映了環(huán)境空氣溫度ta和平均輻射溫度 的綜合作用37關(guān)于熱濕環(huán)境的術(shù)語平均輻射溫度或37平均輻射溫度:

一個(gè)假象的等溫圍合面的表面溫度，它與人體間的輻射熱交換量等于人體周圍實(shí)際的非等溫圍合面與人體間的輻射熱交換量。=38平均輻射溫度:

一個(gè)假象的等溫圍合面的表面溫度熱質(zhì)交換系數(shù)的確定

對(duì)流換熱系數(shù)：專門針對(duì)人體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)受迫對(duì)流

hc=Cvn

自然對(duì)流：三種主要形式

hc=常數(shù)

hc=CT0.25

hc=C(M-50)

0.39

對(duì)流質(zhì)交換系數(shù)：傳質(zhì)與傳熱比擬

LR=he

/hc=16.5℃/kPa39熱質(zhì)交換系數(shù)的確定對(duì)流換熱系數(shù)：專門針對(duì)人體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)39服裝的作用：保溫和阻礙濕擴(kuò)散

服裝的性能：

服裝的熱阻Icl

服裝的透濕性

服裝的表面積40服裝的作用：保溫和阻礙濕擴(kuò)散服裝的性能：40

服裝的熱阻Icl

一般指顯熱熱阻單位m2K/W和clo，其中1clo=0.155m2K/W

已知單件服裝熱阻：Icl=0.161+0.835Iclu,i

41服裝的熱阻Icl一般指顯熱熱阻41服裝的熱阻Icl人運(yùn)動(dòng)時(shí)由于人體與空氣之間存在相對(duì)流速，會(huì)降低服裝的熱阻。

Icl=0.504Icl+0.00281Vwalk–0.24

椅子給人增加0.15clo以下熱阻 Icl=7.4810–5CSAC–0.1步速3.7km/h1clo0.48clo42服裝的熱阻Icl人運(yùn)動(dòng)時(shí)由于人體與空氣之間存在相對(duì)流速，會(huì)降舒適服裝熱阻與環(huán)境溫度、相對(duì)風(fēng)速、活動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系43舒適服裝熱阻與環(huán)境溫度、相對(duì)風(fēng)速、活動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系43服裝的透濕性

服裝的存在增加了皮膚的蒸發(fā)換熱熱阻：服裝對(duì)皮膚表面的水蒸氣擴(kuò)散有一個(gè)附加的阻力。服裝吸收部分汗液，只有剩余部分汗液蒸發(fā)冷卻皮膚。使得需要更大蒸發(fā)量才能在皮膚表面上形成同樣的散熱量。44服裝的透濕性服裝的存在增加了皮膚的蒸發(fā)換熱熱阻：44服裝的潛熱熱阻服裝的蒸發(fā)換熱熱阻(干燥服裝)：

Ie,cl=Icl

/LR=Icl

/16.5(kPam2/W)服裝被汗?jié)駶櫤鬅嶙钑?huì)下降，顯熱換熱加強(qiáng)，又增加了潛熱換熱，故總傳熱系數(shù)增加：45服裝的潛熱熱阻服裝的蒸發(fā)換熱熱阻(干燥服裝)：45服裝的表面積服裝的面積系數(shù)fcl

定義：人體著裝后的實(shí)際表面積Acl和人體裸身表面積AD之比。有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表達(dá)式：fcl=Acl/AD

與服裝熱阻的近似關(guān)系

fcl=1.0+0.3Icl

46服裝的表面積服裝的面積系數(shù)fcl46人體的潛熱散熱量：皮膚蒸發(fā)體表全部被汗?jié)駶櫍?/p>

Esk=Ersw+Edif=wEmax

接近熱舒適條件下的出汗?jié)摕嵘崃?/p>

Ersw=0.42(M–W–58.2)皮膚濕潤度w=Esk/Emax

皮膚濕擴(kuò)散散熱量沒有排汗時(shí)Edif=0.06Emax

有正常排汗時(shí)Edif=0.06(Emax–Ersw)

47人體的潛熱散熱量：皮膚蒸發(fā)體表全部被汗?jié)駶櫍?/p>

47人體的潛熱散熱量：呼吸蒸發(fā)

顯熱散熱量

Cres=0.0014M(34ta)W/m2

潛熱散熱量

Eres=0.0173M(5.867Pa)W/m2

48人體的潛熱散熱量：呼吸蒸發(fā)顯熱散熱量48人體的輻射散熱人體與外界的輻射換熱方程0.80.40.70.780.720.749人體的輻射散熱人體與外界的輻射換熱方程0.8人體散熱、散濕量的影響因素

全熱：主要決定于肌肉活動(dòng)強(qiáng)度，受其它因素影響在應(yīng)用上可以忽略。顯熱：決定于溫度，隨溫度上升而減少。潛熱(散濕)：決定于溫度，隨溫度上升而增加。50人體散熱、散濕量的影響因素全熱：主要決定于肌肉活動(dòng)強(qiáng)度，受5151人體排汗率散濕量

決定因素

環(huán)境溫度

核心溫度(代謝率)52人體排汗率散濕量決定因素52熱感覺的測(cè)量：?jiǎn)柧碚{(diào)查53熱感覺的測(cè)量：?jiǎn)柧碚{(diào)查53什么是熱舒適?觀點(diǎn)1：

舒適＝中性

?54什么是熱舒適?觀點(diǎn)1：?54什么是熱舒適?觀點(diǎn)2：

舒適＝中性×舒適產(chǎn)生于不適的消除過程中。“舒適”比“中性”更主觀。Cool&Comfort!55什么是熱舒適?觀點(diǎn)2：×舒適產(chǎn)生于不適的消除過程中。Coo熱舒適與熱中性的背離體溫過低體溫過高體溫正常手的溫度(℃)很不愉快正常很愉快56熱舒適與熱中性的背離體溫過低體溫過高體溫正常手的溫度(℃)很熱感覺投票和熱舒適投票ThermalComfortVote&ThermalSensationVote57熱感覺投票和熱舒適投票ThermalComfortVo人體對(duì)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)描述

理論建立者：P.O.Fanger

熱舒適方程 令人體熱平衡方程中蓄熱率S＝0，得出：(M-W)=fclhc

(tcl-ta)

+3.9610-8

fcl[(tcl+273)4

(+273)4]+3.05[5.7330.007(MW)

Pa]+0.42(MW58.2)+1.7310-2

M(5.867

Pa)+0.0014M(34

ta)對(duì)流散熱輻射散熱汗液蒸發(fā)散熱呼吸潛熱和顯熱散熱皮膚擴(kuò)散蒸發(fā)散熱58人體對(duì)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)描述

理論建立者：P.O.Fang預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)PMV(PredictedMeanVote)PMV=(0.303e–0.036M+0.0275)TL =(0.303e–0.036M+0.0275)

{M–W–3.05[5.733–0.007(M–W)–Pa] –0.42(MW58.15)–1.7310-2M(5.867Pa) –fclhc(tcl

ta)–0.0014M(34ta) –3.9610-8fcl[(tcl+273)4

(+273)4]}S59預(yù)測(cè)平均評(píng)價(jià)PMV(PredictedMeanVotePMV指標(biāo)的7級(jí)分度分度方法和TSV基本一致PMV指標(biāo)只代表了同一環(huán)境下絕大多數(shù)人的感覺，不能代表所有個(gè)人的感覺。60PMV指標(biāo)的7級(jí)分度分度方法和TSV基本一致60預(yù)測(cè)不滿意百分比PPD

(PredictedPercentDissatisfied)

PPD是通過概率分析確定某環(huán)境條件下人群不滿意的百分?jǐn)?shù)

PPD＝100–95exp[–(0.03353PMV4+0.2179PMV2)]

即便達(dá)到PMV＝0，仍然有5％的人不滿意。61預(yù)測(cè)不滿意百分比PPD

(PredictedPercent熱舒適方程與PMV指標(biāo)特點(diǎn)總結(jié)只適用于接近熱舒適的狀態(tài)（tsk和Ersw與環(huán)境溫度完全無關(guān)），所以變量中除由人體活動(dòng)強(qiáng)度確定的代謝率外只有外部參數(shù)。舒適程度由對(duì)熱中性的偏移程度確定，與偏移的時(shí)間長短沒有關(guān)系，與人體的熱狀態(tài)變化沒有關(guān)系。

PMV的計(jì)算是完全客觀的，但指標(biāo)的含義卻是由主觀感覺統(tǒng)計(jì)確定的。62熱舒適方程與PMV指標(biāo)特點(diǎn)總結(jié)只適用于接近熱舒適的狀態(tài)（ts在曼谷、新加坡、Athens、布里斯班做的

3200組非空調(diào)環(huán)境的測(cè)試結(jié)果：PMV與實(shí)際TSV的偏差。63在曼谷、新加坡、Athens、布里斯班做的3200組非空2000年夏安徽涇縣民居：非空調(diào)環(huán)境熱舒適調(diào)查642000年夏安徽涇縣民居：非空調(diào)環(huán)境熱舒適調(diào)查644.5.2引起熱不舒適的主要因素

空氣濕度

垂直溫差

氣流與吹風(fēng)感輻射不均勻性

年齡、性別、季節(jié)、人種654.5.2引起熱不舒適的主要因素空氣濕度65空氣濕度

中性－熱環(huán)境中，為什么潮濕的空氣使人不舒服？空氣濕度對(duì)人體排汗量有影響嗎？在皮膚沒有完全濕潤的情況下，增加空氣濕度會(huì)減少人體散熱量嗎？潮濕為什么不舒服？皮膚濕潤度增高皮膚黏著性增加不適66空氣濕度中性－熱環(huán)境中，為什么潮濕的空氣使人不舒服？66垂直溫差

游泳池地面應(yīng)該保持的溫度是多少？67垂直溫差游泳池地面應(yīng)該保持的溫度是多少？67垂直溫差

ASHRAEHandbook：地板溫度和不滿意度的關(guān)系68垂直溫差A(yù)SHRAEHandbook：地板溫度和不滿意度氣流與吹風(fēng)感

draught

定義：人體所不希望的局部降溫但在“中性－熱”環(huán)境下吹風(fēng)往往是愉快的其它不舒適的原因

局部壓力干擾

冷顫出現(xiàn)69氣流與吹風(fēng)感draught定義：人體所不希望的局部降溫6氣流與吹風(fēng)感

draught人頭頂上的自然對(duì)流速度是0.2m/s，所以是人體對(duì)風(fēng)速可以覺察到的閾值，往往用來確定室內(nèi)風(fēng)速的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)空氣流速≤0.5m/s，麥金太爾(1979)等研究者的實(shí)驗(yàn)表明，只要把空氣溫度調(diào)整得合適（提高空氣溫度），就可以使空氣的流動(dòng)幾乎覺察不到。70氣流與吹風(fēng)感draught人頭頂上的自然對(duì)流速度是0.2輻射不均勻性向量輻射溫度：室內(nèi)兩部分的平均壁面溫度差向量輻射溫度超過10℃，人就感到不舒適71輻射不均勻性向量輻射溫度：室內(nèi)兩部分的平均壁面溫度差71輻射不均勻性輻射吹風(fēng)感：房間內(nèi)局部低溫輻射導(dǎo)致人體所不希望的局部降溫面對(duì)冷表面的平均輻射溫度比其它部分部分的平均輻射溫度低8K以上，將使人感到不舒適8K72輻射不均勻性輻射吹風(fēng)感：房間內(nèi)局部低溫輻射導(dǎo)致人體所不希望的其它因素：Fanger的實(shí)驗(yàn)結(jié)論人種：非洲人比北歐人喜歡熱環(huán)境嗎？熱舒適感覺一樣，只是熱帶人對(duì)熱環(huán)境有較強(qiáng)適應(yīng)力，寒帶人對(duì)冷環(huán)境有較強(qiáng)適應(yīng)力。年齡：老年人比年輕人更喜歡熱環(huán)境嗎？不是，只是老年人活動(dòng)量小。性別：女性比男性更喜歡熱環(huán)境嗎？不是，只是女性喜歡穿較輕薄的衣服。季節(jié)和一天中的時(shí)間會(huì)影響熱舒適感嗎？盡管人體溫有波動(dòng)，但熱舒適感沒有明顯變化73其它因素：Fanger的實(shí)驗(yàn)結(jié)論人種：非洲人比北歐人喜歡熱4.5.3其它穩(wěn)態(tài)熱反應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)：(1)有效溫度ET1919開始研究，1967前的ASHRAE手冊(cè)采用有效溫度ET定義：“將干球溫度、濕度、空氣流速對(duì)人體溫暖感或冷感的影響綜合成一個(gè)單一數(shù)值的任意指標(biāo)。它在數(shù)值上等于產(chǎn)生相同感覺的靜止飽和空氣的溫度。”對(duì)于正常穿著：ET=0.492Ta+0.19Pa+6.47

對(duì)于半裸者:(二式條件均為va<0.15m/s)ET=(0.944Ta+0.056Twb)/[1+0.22(Ta-Twb)]744.5.3其它穩(wěn)態(tài)熱反應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)：(1)有效溫度ET1919(1)有效溫度ET諾謨圖風(fēng)速(m/s)干球溫度(℃)

普通衣著，坐姿輕勞動(dòng)條件。濕球溫度(℃)75(1)有效溫度ET諾謨圖風(fēng)速干球溫度(℃)普通衣著，坐有效溫度ET優(yōu)缺點(diǎn)實(shí)驗(yàn)條件：風(fēng)速：0.12－0m/s

濕度：接近于飽和狀態(tài)（100％）優(yōu)點(diǎn)：將人們最為關(guān)注的三個(gè)參數(shù)綜合為一個(gè)參數(shù)缺點(diǎn)：對(duì)濕度的影響可能估計(jì)的過高，低溫條件下濕度的影響不準(zhǔn)確目前，任何主要的官方機(jī)構(gòu)均已不再推薦有效溫度指標(biāo)，ASHRAE則推薦使用其代替形式--新的有效溫度ET*。

76有效溫度ET優(yōu)缺點(diǎn)實(shí)驗(yàn)條件：風(fēng)速：0.12－0m/s76(2)新有效溫度ET*(Gagge)

ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)55-74，ASHREA手冊(cè)1977版參考空氣環(huán)境：身著0.6clo服裝靜坐，空氣流速0.15m/s，相對(duì)濕度50％，干球溫度T0

如果同樣服裝和活動(dòng)的人在某環(huán)境中的冷熱感與上述參考空氣環(huán)境中的冷熱感相同，則此環(huán)境的ET*＝T0

該指標(biāo)只適用于著裝輕薄、活動(dòng)量小、風(fēng)速低的環(huán)境。77(2)新有效溫度ET*(Gagge)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)55-(3)標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET*

特點(diǎn)：綜合考慮了不同的活動(dòng)水平和衣服熱阻定義：某個(gè)空氣溫度等于平均輻射溫度的等溫環(huán)境中的溫度，其相對(duì)濕度為50%，空氣靜止不動(dòng)，在該環(huán)境中身著標(biāo)準(zhǔn)熱阻服裝的人若與他在實(shí)際環(huán)境和實(shí)際服裝熱阻條件下的平均皮膚溫度和皮膚濕潤度相同時(shí)，則必將具有相同的熱損失，這個(gè)溫度就是上述實(shí)際環(huán)境的SET*。皮膚總散熱量皮膚溫度皮膚濕潤度SET*下飽和水蒸汽分壓力皮膚表面飽和水蒸汽分壓力78(3)標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET*特點(diǎn)：綜合考慮了不同的活動(dòng)水平和ASHRAE舒適區(qū)

對(duì)于穿輕薄服裝，坐著工作，空氣流速較低的情況，SET*就等于ET*。坎薩斯州立大學(xué)實(shí)驗(yàn)條件：0.6~0.8clo坐著55-74條件：0.8~1clo坐著但活動(dòng)稍大79ASHRAE舒適區(qū)對(duì)于穿輕薄服裝，坐著工作，空氣流速較低的(3)標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET*SET*=24℃22.5℃，100％24℃，50%SET*＝20℃80(3)標(biāo)準(zhǔn)有效溫度SET*SET*=24℃22.5℃，100標(biāo)準(zhǔn)的有效溫度（SET）

皮膚濕潤度是皮膚表面的實(shí)際蒸發(fā)損失與在相同環(huán)境中可能出現(xiàn)的最大損失之比，最大損失意味著皮膚表面是完全濕潤的。將這一指標(biāo)與空氣的溫度和濕度聯(lián)系起來，就可提供一個(gè)適用于穿標(biāo)準(zhǔn)服裝和坐著工作的人的指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，工程師們又?jǐn)U展了新有效溫度的主要內(nèi)容，以綜合考慮不同的活動(dòng)水平和衣服熱阻，由此產(chǎn)生了眾所周知的標(biāo)準(zhǔn)有效溫度（SET）。標(biāo)準(zhǔn)有效溫度是本文所述中比較全面的一種，能應(yīng)付各種各樣衣著條件、活動(dòng)量和環(huán)境變量的情況。然而它需要用計(jì)算機(jī)來計(jì)算皮膚溫度和皮膚濕潤度，因此阻礙了它的通用性。

81標(biāo)準(zhǔn)的有效溫度（SET）

皮膚濕潤度是皮膚表面的實(shí)際蒸發(fā)損失有效溫度ET（EffectiveTemperature）與ASHRAE舒適區(qū)標(biāo)準(zhǔn)有效溫度的數(shù)值反映了人體的熱感覺并不與空氣的溫度值直接有關(guān)系。比如：一個(gè)穿著輕薄服裝的人坐在24℃、相對(duì)濕度50%和較低空氣流速的房間里，根據(jù)定義他此時(shí)是處于標(biāo)準(zhǔn)有效溫度為24℃的環(huán)境中，但如果他此時(shí)脫去衣服，標(biāo)準(zhǔn)有效溫度就將降至20℃，因?yàn)榇藭r(shí)他的皮膚溫度與一個(gè)穿輕薄服裝坐在20℃空氣中的人皮膚溫度相同。

82有效溫度ET（EffectiveTemperature）與有效溫度ET（EffectiveTemperature）與ASHRAE舒適區(qū)

雖然標(biāo)準(zhǔn)有效溫度反映了人的熱感覺，但由于它需要計(jì)算皮膚溫度和皮膚濕潤度，因此應(yīng)用比較復(fù)雜，反而不如只能描述坐著活動(dòng)的新的有效溫度ET*應(yīng)用廣泛。基于上述原因，目前我們?nèi)匀徊捎眯碌挠行囟葋矸从橙梭w的熱感覺。

83有效溫度ET（EffectiveTemperature）與其它熱環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)

合成溫度

當(dāng)量溫度

主觀溫度

有效送風(fēng)溫度(有效吹風(fēng)感)84其它熱環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)合成溫度84合成溫度米森納爾德1931年提出概念，1948年形成公式特點(diǎn)：包含了輻射的影響（ET未考慮），但未考慮空氣流動(dòng)的影響干球合成溫度：Tres=0.47Ta+0.53Tr

英國的特許建筑設(shè)備工程師學(xué)會(huì)(CIBS)1978年把干球合成溫度作為推薦指標(biāo)。低風(fēng)速下為：Tres=0.5(Ta+Tr)85合成溫度米森納爾德1931年提出概念，1948年形成公式85當(dāng)量溫度

Dufton于1932年提出概念：一個(gè)均勻封閉體的溫度，在該封閉體內(nèi)，一個(gè)高550mm直徑190mm的黑色圓柱體的散熱量與其在實(shí)際環(huán)境中的散熱量相等。綜合空氣溫度、平均輻射溫度和空氣流速的影響當(dāng)量溫度，未給出能根據(jù)基本環(huán)境變量進(jìn)行計(jì)算的分析表達(dá)式，所用的擬人器是一種又大又相當(dāng)笨重的儀器，因此限制了它的應(yīng)用。

Bedford的實(shí)驗(yàn)回歸公式86當(dāng)量溫度Dufton于1932年提出概念：一個(gè)均勻封閉體的主觀溫度目的：尋求既考慮了更全面的影響因素，又要有簡(jiǎn)單的表現(xiàn)形式，同時(shí)希望把活動(dòng)量和衣著條件的影響與物理環(huán)境因素分開McIntyre等1975年總結(jié)的回歸公式：v<0.1m/s時(shí)：Tsub=0.56Ta+0.44Tr

v>0.1m/s時(shí)：87主觀溫度目的：尋求既考慮了更全面的影響因素，又要有簡(jiǎn)單的表現(xiàn)主觀溫度已知衣著和活動(dòng)量條件下，舒適的主觀溫度是：適用范圍：50<M<150W/m2，0<Icl<1.588主觀溫度已知衣著和活動(dòng)量條件下，舒適的主觀溫度是：88主觀溫度

早期所制定的指標(biāo)大多已廢棄不用了，已被舒適方程和標(biāo)準(zhǔn)有效溫度等更完善的指標(biāo)所代替新指標(biāo)共同的弱點(diǎn)，其一，數(shù)學(xué)公式的復(fù)雜性，導(dǎo)致必須在計(jì)算機(jī)上求值，其二，盡管他們包括了所有的變量，但令人遺憾的是這都使得他們?cè)趯?shí)際中的用處不大。所以，工程師又定義了一個(gè)新的指標(biāo)，這種指標(biāo)的應(yīng)用是以想要設(shè)計(jì)一個(gè)舒適環(huán)境的設(shè)計(jì)師的問題為中心。它要求有兩種數(shù)據(jù)，即居住者需要什么樣的溫度、以及什么樣的物理變量組合會(huì)產(chǎn)生這一溫度。這一指標(biāo)就是主觀溫度。定義為：一個(gè)具有空氣溫度（Ta）等于平均輻射溫度（Tr），相對(duì)空氣流速（v）等于0.1m/s和相對(duì)濕度50%的均勻封閉空間的溫度，該環(huán)境將產(chǎn)生與實(shí)際環(huán)境相同的溫暖感。

89主觀溫度

早期所制定的指標(biāo)大多已廢棄不用了，已被舒適方程和標(biāo)有效送風(fēng)溫度(有效吹風(fēng)感)針對(duì)氣流引起的吹風(fēng)感評(píng)價(jià)，反映了氣流速度和空氣溫度的共同作用霍頓1938年的實(shí)驗(yàn)，里德伯格爾等1949年總結(jié)，內(nèi)文斯1971年提出公式：

＝(Tj-Ta)-8(v-0.15)舒適標(biāo)準(zhǔn)為：-1.7<<1.1，v<0.35m/s現(xiàn)用于風(fēng)口性能評(píng)價(jià)的ADPI指標(biāo)90有效送風(fēng)溫度(有效吹風(fēng)感)針對(duì)氣流引起的吹風(fēng)感評(píng)價(jià)，反映了氣4.5.4動(dòng)態(tài)熱濕環(huán)境及其評(píng)價(jià)方法

什么是動(dòng)態(tài)熱環(huán)境？非空調(diào)環(huán)境在溫度不同的空間之間穿行使用搖頭電風(fēng)扇變溫變風(fēng)速的空調(diào)方式人對(duì)動(dòng)態(tài)與穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境反應(yīng)不同的機(jī)理熱感覺的適應(yīng)性核心溫度和皮膚溫度變化的不一致性914.5.4動(dòng)態(tài)熱濕環(huán)境及其評(píng)價(jià)方法什么是動(dòng)態(tài)熱環(huán)境？91人體對(duì)動(dòng)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)

上述關(guān)于熱舒適的指標(biāo)、評(píng)價(jià)都在穩(wěn)態(tài)熱平衡條件下得出的，實(shí)際上，人類大多處于多變的動(dòng)態(tài)熱環(huán)境中。研究對(duì)非穩(wěn)態(tài)溫度或風(fēng)速下的人體反應(yīng)很有必要。Gagge等人發(fā)現(xiàn)：人體在溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí)，皮膚和熱感覺的變化有一個(gè)過渡過程。

92人體對(duì)動(dòng)態(tài)熱環(huán)境的反應(yīng)上述關(guān)于熱舒適的指標(biāo)、評(píng)價(jià)都在穩(wěn)態(tài)熱

Gagge的發(fā)現(xiàn)：人處于突變的環(huán)境空氣溫度時(shí)，盡管皮膚溫度和核心體溫的變化需要好幾分鐘，但熱感覺卻會(huì)隨空氣溫度的變化馬上發(fā)生變化。由中性－冷/熱，感覺滯后由冷/熱－中性，感覺超前1.對(duì)突變溫度環(huán)境的反應(yīng)93Gagge的發(fā)現(xiàn)：人處于突變的環(huán)境空氣溫度時(shí)，盡管皮膚溫清華實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了熱感覺與皮膚溫度的分離現(xiàn)象：中性－熱，感覺滯后熱－中性，感覺超前對(duì)突變溫度環(huán)境的反應(yīng)突變溫度對(duì)TSV和皮膚溫度的影響實(shí)驗(yàn)(clo=0.6)94清華實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了熱感覺與皮膚溫度的分離現(xiàn)象：對(duì)突變溫度環(huán)境的對(duì)突變溫度環(huán)境的反應(yīng)舉例：把一只手放在溫水盆，另一只手放在涼水盆，一段時(shí)間后，把兩只手同時(shí)放在具有中間溫度的第三個(gè)水盆里。那么，第一只手感到?jīng)觯硪恢皇指械脚希M管此時(shí)處于同一溫度的水中。分析：當(dāng)人體的溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí)，皮膚溫度和熱感覺的變化有一個(gè)過渡過程，皮膚溫度因熱慣性的存在而滯后。

95對(duì)突變溫度環(huán)境的反應(yīng)舉例：把一只手放在溫水盆，另一只手放在涼結(jié)論

人體對(duì)環(huán)境突變的生理調(diào)節(jié)十分迅速,并不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良后果人體在環(huán)境突變的生理調(diào)節(jié)周期中,皮膚溫度并不能獨(dú)立地作為熱感覺的評(píng)價(jià)尺度,因?yàn)榇藭r(shí)人體正在與周圍熱環(huán)境之間發(fā)生激烈的熱交換，皮膚溫度的變化由于熱慣性的存在是滯后的。

96結(jié)論

人體對(duì)環(huán)境突變的生理調(diào)節(jié)十分迅速,并不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不0.30.5頻率(Hz)人體對(duì)變化風(fēng)速的反應(yīng)

現(xiàn)有的研究成果對(duì)搖擺風(fēng)扇的接受程度優(yōu)于固定風(fēng)扇動(dòng)態(tài)風(fēng)能夠改善“中性－熱”環(huán)境下人體熱感覺氣流的脈動(dòng)頻率對(duì)人體熱感覺有影響970.30.5頻率(Hz)人體對(duì)變化風(fēng)速的反應(yīng)現(xiàn)有的研究成果人體對(duì)變化風(fēng)速的反應(yīng)總結(jié)當(dāng)人體處于“中性-熱”即較暖的環(huán)境中時(shí)，動(dòng)態(tài)風(fēng)對(duì)人體的致冷作用明顯強(qiáng)于穩(wěn)定氣流。例如人們對(duì)搖擺風(fēng)扇的接受程度要優(yōu)于固定風(fēng)扇。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：頻率在0.3至0.5Hz范圍內(nèi)變化的氣流能使處于這種熱環(huán)境中的人感到最涼爽；當(dāng)人處于“冷-中性”的冷環(huán)境時(shí)，F(xiàn)anger認(rèn)為頻率在0.3至0.5Hz范圍變化的氣流最容易使人體產(chǎn)生冷的吹風(fēng)感，從而造成不舒適感；而Arens認(rèn)為頻率在0.7至1.0Hz之間的氣流有更好的冷卻效果。

98人體對(duì)變化風(fēng)速的反應(yīng)總結(jié)當(dāng)人體處于“中性-熱”即較暖的環(huán)境中不同類型風(fēng)的風(fēng)速變化

固定風(fēng)扇的機(jī)械風(fēng)自然風(fēng)99不同類型風(fēng)的風(fēng)速變化固定風(fēng)扇的機(jī)械風(fēng)自然風(fēng)99不同類型風(fēng)的頻譜特征100不同類型風(fēng)的頻譜特征100自然風(fēng)的頻譜具有以下特點(diǎn)：自然風(fēng)的頻譜具有相似的形式；頻譜曲線在低頻區(qū)斜率小，在高頻區(qū)斜率大。

101自然風(fēng)的頻譜具有以下特點(diǎn)：自然風(fēng)的頻譜具有相似的形式；10人體對(duì)不同類型脈動(dòng)風(fēng)速的接受程度實(shí)驗(yàn)（清華）102人體對(duì)不同類型脈動(dòng)風(fēng)速的接受程度實(shí)驗(yàn)（清華）1022.過渡區(qū)熱指標(biāo)RWI/HDR

美國運(yùn)輸部提出的人體在過渡空間環(huán)境的熱舒適指標(biāo)，適用于候車空間環(huán)境設(shè)計(jì)。對(duì)一種活動(dòng)狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)的處理：

未考慮過渡過程熱感覺的“超越”和“滯后”現(xiàn)象代謝率M要經(jīng)過6分鐘才能達(dá)到最終活動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定代謝率。其間代謝率與時(shí)間呈線性關(guān)系。出汗?fàn)顟B(tài)以及人的活動(dòng)擾動(dòng)氣流的變化會(huì)導(dǎo)致服裝熱阻改變，要經(jīng)過6分鐘才能達(dá)到新的穩(wěn)定值，其間服裝熱阻與時(shí)間呈線性關(guān)系。1032.過渡區(qū)熱指標(biāo)RWI/HDR美國運(yùn)輸部提出的人體在過渡空應(yīng)用在空調(diào)設(shè)計(jì)中的氣流脈動(dòng)頻率在0.7-1.0Hz時(shí)有更好的冷卻效果，更舒適。空調(diào)送風(fēng)的頻率、風(fēng)速要更接近于自然風(fēng)，才更舒適。104應(yīng)用在空調(diào)設(shè)計(jì)中的氣流脈動(dòng)頻率在0.7-1.0Hz時(shí)有更好的過渡區(qū)熱指標(biāo)RWI/HDR一些人員需短暫停留的區(qū)間，如：地鐵車站站臺(tái)、站廳、列車空調(diào)，該過渡區(qū)間連接著兩個(gè)不同的溫度和濕度等熱環(huán)境參數(shù)的空間。美國運(yùn)輸部提出的考慮人體在過渡空間環(huán)境的熱舒適指標(biāo)：

相對(duì)熱指標(biāo)RWI(RelativeWarmthIndex)：適用于較暖環(huán)境

熱損失率HDR(HeatDeficitRate)：適用于冷環(huán)境

105過渡區(qū)熱指標(biāo)RWI/HDR一些人員需短暫停留的區(qū)間，如：地鐵過渡區(qū)熱指標(biāo)RWI/HDR

相對(duì)熱指標(biāo)RWI：針對(duì)較熱環(huán)境 當(dāng)Pa

2269Pa時(shí)當(dāng)Pa

2269Pa時(shí)人體從不包括與空氣等溫的墻表面的外界獲得的輻射熱106過渡區(qū)熱指標(biāo)RWI/HDR相對(duì)熱指標(biāo)RWI：針對(duì)較熱環(huán)境過渡區(qū)熱指標(biāo)RWI/HDR

人體熱損失率HDR(W/m2)：針對(duì)較冷環(huán)境

107過渡區(qū)熱指標(biāo)RWI/HDR人體熱損失率HDR(W/m2)：熱舒適指標(biāo)對(duì)動(dòng)態(tài)過程的考慮認(rèn)為人在一種活動(dòng)狀態(tài)過渡到另一種狀態(tài)時(shí),要經(jīng)過6min的過程,代謝率M才能達(dá)到最終活動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定代謝率。人的活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致出汗,并濕潤服裝,同時(shí),人的活動(dòng)擾動(dòng)周圍氣流,導(dǎo)致服裝熱阻有所改變。

108熱舒適指標(biāo)對(duì)動(dòng)態(tài)過程的考慮認(rèn)為人在一種活動(dòng)狀態(tài)過渡到另一種狀其他熱濕環(huán)境的物理度量不需調(diào)節(jié)可調(diào)區(qū)失調(diào)區(qū)疲勞極限HeatStressThermalStrain109其他熱濕環(huán)境的物理度量不需調(diào)節(jié)可調(diào)區(qū)失調(diào)區(qū)疲勞極限Heat熱舒適指標(biāo)夠用嗎？

在具有熱失調(diào)危險(xiǎn)的、遠(yuǎn)偏離熱舒適區(qū)的狀態(tài)下，前面的熱舒適指標(biāo)是不夠的，例如：高溫車間寒冷工作空間典型指標(biāo)高溫環(huán)境：熱應(yīng)力指數(shù)低溫環(huán)境：風(fēng)冷卻指數(shù)110熱舒適指標(biāo)夠用嗎？在具有熱失調(diào)危險(xiǎn)的、遠(yuǎn)偏離熱舒適區(qū)的狀態(tài)其他熱濕環(huán)境的物理度量

熱應(yīng)力：一個(gè)具有潛在危險(xiǎn)的、不舒適的環(huán)境會(huì)形成一個(gè)強(qiáng)烈刺激，稱熱應(yīng)力。熱過勞：(thermalstrain)由于熱應(yīng)力的存在導(dǎo)致使人體出現(xiàn)的排汗量、及心跳速度、及人體核心溫度的變化，稱熱過勞。

111其他熱濕環(huán)境的物理度量

熱應(yīng)力：一個(gè)具有潛在危險(xiǎn)的、不舒適熱應(yīng)力指數(shù)HSI(HeatStressIndex)Belding&Hatch,1955假定皮膚溫度恒定在35℃的基礎(chǔ)上，在蒸發(fā)熱調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)，認(rèn)為所需要的排汗量為Ereq等于代謝量減去對(duì)流和輻射散熱量，呼吸散熱不計(jì)，Emax的上限值為390W/m2：

HSI=Ereq/Emax

100112熱應(yīng)力指數(shù)HSI(HeatStressIndex)B熱應(yīng)力指數(shù)HIS(HeatStressIndex)

概念：把環(huán)境變量中的溫度、濕度綜合成一個(gè)單一的指數(shù)，用于定量表示熱環(huán)境對(duì)人體的作用應(yīng)力。應(yīng)用：在高溫、低濕與低溫、高濕環(huán)境中若熱應(yīng)力指數(shù)相同，則熱過勞相同。意義：用于具有熱失調(diào)危險(xiǎn)的環(huán)境中，用熱應(yīng)力評(píng)價(jià)環(huán)境，衡量熱過勞。熱應(yīng)力指數(shù)的測(cè)定條件：

假定皮膚溫度恒定在35℃基礎(chǔ)上；

在蒸發(fā)熱調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)；

呼吸散熱不計(jì)；

認(rèn)為所需要的排汗量為Ereq等于代謝量減去對(duì)流和輻射散熱量；

113熱應(yīng)力指數(shù)HIS(HeatStressIndex)

概風(fēng)冷卻指數(shù)WCI(WindChillIndex)

在高寒地區(qū)，影響人體熱損失的主要因素是：空氣流速、空氣溫度。概念：綜合空氣流速、空氣溫度綜合成一個(gè)單一的指數(shù)。意義：表示在皮膚溫度為33℃時(shí)某一皮膚表面的冷卻速率。

114風(fēng)冷卻指數(shù)WCI(WindChillIndex)

在高風(fēng)冷卻指數(shù)WCI