建筑环境学4.ppt

1、第四章第四章 人体对热湿环境的反应人体对热湿环境的反应4-14-1人体对热湿环境反应的生理人体对热湿环境反应的生理 学和心理学基础学和心理学基础 一一.人体的热平衡人体的热平衡 thermal balance 二二.人体的温度感受系统人体的温度感受系统sensation system of warmth 三三.热感觉热感觉 thermal sensation 四四.热舒适热舒适 thermal comfort 一、人体的热平衡 1.人体的基本生理要求 (1)代谢率：食物通过化学反应过程被分解氧化，实现人体的新陈代谢,在化学反应中释放能量的速率叫做代谢率（Metabolic Rate）。食物食物

2、食物食物分解氧化分解氧化分解氧化分解氧化热量热量热量热量 人体的基本生理要求：人体的基本生理要求：人体的基本生理要求：人体的基本生理要求：维持体温基本恒定！维持体温基本恒定！维持体温基本恒定！维持体温基本恒定！人体各部分的温度不同。代谢率高的器官温度比较高，例如代谢率比较高的肝脏温度约为38。但由于全身血液在不断循环，把热量由温度较高处带到较低处，所以人体各部分温度不会相差很大。一昼夜之中，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（）body temperature 平均量变动范围腋 温36.836.037.4口 温37.236.737.7

3、肛 温37.536.937.9人体和环境的热交换人体和环境的热交换（2）人体热平衡方程式 MW C R E S 0式中：式中：MM人体能量代谢率，人体能量代谢率，W/W/；WW人体所做的机械功，人体所做的机械功，W/W/；CC人体外表面向周围环境通过对流形人体外表面向周围环境通过对流形式散发的热量，式散发的热量，W/W/；RR人体外表面向周围环境通过辐射形人体外表面向周围环境通过辐射形式散发的热量，式散发的热量，W/W/；EE汗液蒸发和呼出的水蒸气所带走的汗液蒸发和呼出的水蒸气所带走的热量，热量，W/W/；SS人体蓄热率，人体蓄热率，W/W/（式中各项均以（式中各项均以人体单位表面积的产热和散

4、热表示）人体单位表面积的产热和散热表示）（3）裸身人体皮肤表面积的计算：AD=0.202mb0.425H0.725 式中，AD为人体皮肤表面积,m2；H为身高,m；mb为体重,kg；n n如果一个人身高为 1.78m，体重为 90kg，则皮肤表面积为 2.08m2左右。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。n n如果一个人身高为 1.6m，体重为 50kg，则皮肤表面积为 1.5m2左右。Skin temperaturen n人体的核心温度是由人体的运动强度即代谢率人体的核心温度是由人体的运动强度即代谢率决定的，人体的核心温度必须维持在一个相当决

5、定的，人体的核心温度必须维持在一个相当窄的范围内才能保证其正常功能，窄的范围内才能保证其正常功能，n n而人的皮肤温度却随外界温度的变化而变化，而人的皮肤温度却随外界温度的变化而变化，而且与人体的核心温度一样，各部位之间存在而且与人体的核心温度一样，各部位之间存在一定差别。为了确定人的平均皮肤温度，一定差别。为了确定人的平均皮肤温度，RamanathanRamanathan（19641964）提出了一个四点模型，）提出了一个四点模型，即可通过测试人体胸部、上臂、大腿以及小腿即可通过测试人体胸部、上臂、大腿以及小腿的皮肤温度，按照权系数的皮肤温度，按照权系数0.30.3、0.30.3、0.20.

6、2和和0.20.2进行加权平均。这样求得的平均皮肤温度对于进行加权平均。这样求得的平均皮肤温度对于多数用途来说是合适的。多数用途来说是合适的。(4)(4)人体最大的生理性温度变化人体最大的生理性温度变化变动范围为变动范围为35354040；n nS=0S=0，表明人体正常；，表明人体正常；n nS0S0，表明体温上升，人体，表明体温上升，人体不舒适不舒适;当体温当体温 4040,称体温称体温过高；过高；n n当体温当体温 4545，人死亡，人死亡 ;n nS0,S0,表明在冷环境中，人体表明在冷环境中，人体散热量增多。散热量增多。n n当体温当体温3636，称体温过低；，称体温过低；n n当体

7、温当体温2828，有生命危险；，有生命危险；n n当体温当体温2020，一般不能复，一般不能复苏苏；人体皮肤所能够适应的温度范围在人体皮肤所能够适应的温度范围在2937之间。之间。人体皮肤温度与人体热感觉的关系人体皮肤温度与人体热感觉的关系皮肤温度状态45以上皮肤组织迅速损伤，热痛阈4139疼感阈3937热的感觉3433休息时处于热中性状态，热舒适3230较大（3-6met）运动量时感觉舒适3129坐着时有不愉快的冷感25（局部）皮肤丧失感觉5（手）伴随疼感的冷感觉2 人体与外界的热交换形式 对流、辐射、蒸发；对对流流：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换热量。周

8、围的空气流速影响了对流热交换系数。气流速度大时,人体的对流散热量增加,因此会增加人体的冷感。辐辐射射：周围物体的表面温度决定了人体辐射散热的强度。蒸蒸发发：潜热交换。主要是通过皮肤蒸发和呼吸散湿带走身体的热量。决定于空气相对湿度的大小与空气流速 皮肤蒸发：包含汗液蒸发和通过皮肤的湿扩散两部分；空气流速：除了影响人体与环境的显热和潜热交换速率以外,还影响人体的皮肤的触觉感受。吹风感（draught）是一种气流增大引起皮肤及粘膜蒸发量增加以及气流冲力产生的不愉快的感觉。3 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(1)(1)平均辐射温度：平均辐射温度：MRT

9、(Mean Radiant MRT(Mean Radiant Temperature)Temperature)平均辐射温度的意义是一个假想的等温围合平均辐射温度的意义是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间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。的辐射热交换量。n n式中 -平均辐射温度，K；n n Fnj-周围环境第j个表面的角系数；n n Tnj-周围环境第j个表面的温度，K；n n j-周围环境第j个表面的黑度；n n 0-假想围合面的黑度；n n四次方关系并采用绝对温标，实际使用

10、时有一定的困难，对于人体所处的实际环境温差来说，简化的一次方表达式的结果比实际平均辐射温度会略小一些，但已经足够精确了。另外，在实际的建筑室内环境里，室内各主要表面的黑度一般差别并不大，因此可假定人体周围各非等温围合面的黑度均等于假想合围的黑度0，则有采用摄氏温标的平均辐射温度近似表达式：n n其中其中 -平均辐射温度，平均辐射温度，；n n tnjtnj周围环境第周围环境第j j个表面的温度，个表面的温度，。n n测量平均辐射温度最早、最简单，且仍是最普遍的方法是使用黑球温度计。它是一个由一个涂黑的薄壁铜它是一个由一个涂黑的薄壁铜球内装有一个温度计组成，温度计的感球内装有一个温度计组成，温度

11、计的感温包包在铜球的中心。使用时把黑球温温包包在铜球的中心。使用时把黑球温度计悬挂在测点处，使其与周围环境达度计悬挂在测点处，使其与周围环境达到热平衡，此时测得的温度为到热平衡，此时测得的温度为黑球温度黑球温度Tg(black globe temperature)Tg(black globe temperature)。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：(2)操作温度操作温度t0(Operative Temperature)反映了环境温度反映了环境温度t ta a和平均辐射温度和平均辐射温度t tr r的综合作用；的综合作用；式中：式中：h

12、 hr r辐射换热系数，辐射换热系数，W/(W/()h hc c对流换热系数，对流换热系数，W/(W/()(3)(3)对流换热系数对流换热系数对流换热系数对流换热系数h hc c 自然对流自然对流;受迫对流受迫对流(与风速有关与风速有关)人体表面的对流换热系数人体表面的对流换热系数 对流换热系数hc(m2）提 出 者适应条件受迫对流8.6v0.612.1v0.58.6v0.538.3v0.5D.Mitchell(1974)Winslow等(1939)Gagge等(1969)Kerslake(1972)最好的平均值用于Fanger舒适方程用于SET公式中推荐来用自然对流3.01.16(M-50)

13、0.391.18T0.252.38T0.254.0Nishi和Gagge(1977)Nishi和Gagge(1977)Birkebak(1966)Nelson和Peterson(1952)Rapp(1973)静止空气中的静止人体静止空气中的活动人体2m高的圆柱体用于Fanger舒适方程推荐用于静坐者(4)对流质交换系数对流质交换系数he 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。Lewis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=he/hc LR称为“刘易斯系数”，（Lewis Ratio），单位为kPa。对于典型的室内空气环境

14、有：LR=16.5 4 4 服装的作用服装的作用 保温；阻碍湿扩散。(1)(1)服装热阻服装热阻服装热阻服装热阻I Ic cl l：指的是显热热阻：指的是显热热阻I Icloclo 常用的单位有：常用的单位有：K/WK/W和和clo clo 1clo=0.155 1clo=0.155 K/W K/W 1clo1clo定定义义为为：一一个个静静坐坐者者在在2121空空气气温温度度、空空气气流流速速不不超超过过0.05m/s0.05m/s，相相对对湿湿度度不不超超过过50%50%的的环环境境中中感感到到舒舒适适所所需需要要的的服服装装热热阻。阻。(服装热阻服装热阻clothing insulati

15、on)clothing insulation)n n1clo相当于内穿衬衣外穿普通外衣时的服装热阻。夏季服装一般为0.5clo(0.08m2K/W)，工作服装一般为0.7clo（0.11m2K/W），正常室外穿的冬季服装一般为 1.52.0 clo，在北极地区的服装可达到4.0clo。n n如果缺乏成套服装热阻Icl的数据，可以通过单件服装的热阻Iclu,i求得：n nIcl=0.835Iclu,i+0.161n 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，因此，服装的总热阻It为：n n n n其中fcl是服装的面积系数。椅子对热阻的影响椅子对热阻的影响椅子对热

16、阻的影响椅子对热阻的影响 取决于椅子与人体接触的面积取决于椅子与人体接触的面积 行走对热阻的影响行走对热阻的影响行走对热阻的影响行走对热阻的影响 n n行走时由于人体与空气之间存在相对流速，会行走时由于人体与空气之间存在相对流速，会降低服装的热阻。其降低的热阻值可用下式估降低服装的热阻。其降低的热阻值可用下式估算：算：n n IIcl cl=0.504I=0.504Icl cl+0.00281 V+0.00281 Vwalkwalk 0.24 0.24n n其中人的行走步速其中人的行走步速V Vwalkwalk的单位是步的单位是步minmin。如果。如果一个人静立的服装热阻是一个人静立的服装热

17、阻是1clo1clo，则当他行走步速，则当他行走步速为为9090步步minmin（约（约3.7km3.7kmh h）时，他的服装热）时，他的服装热阻会下降阻会下降0.52clo0.52clo，变成，变成0.48clo0.48clo。舒适的服装热阻与温度、活动舒适的服装热阻与温度、活动强度与相对风速强度与相对风速v的关系的关系(2)(2)(2)(2)服装透湿性服装透湿性服装透湿性服装透湿性 一一方方面面：服服装装对对皮皮肤肤的的表表面面的的水水蒸蒸气气扩扩散散有有一个附加的阻力；一个附加的阻力；另另一一方方面面：服服装装吸吸收收部部分分汗汗液液，使使得得只只有有剩剩余余部部分分汗汗液液蒸蒸发发冷

18、冷却却皮皮肤肤；服服装装吸吸收收了了汗汗液液后后，会使人凉快。会使人凉快。n n 表表 1clo1clo干燥服装被汗湿润后的热阻干燥服装被汗湿润后的热阻 活动强度静坐坐姿售货站立售货站立但偶尔走动行走3.2km/h行走4.8km/h行走6.4km/h服装热阻clo0.60.40.50.40.40.350.3(3)(3)服装的表面积服装的表面积 人体着装后与外界的热质交换面积有所改变，因此常常用服装的面积系数fcl来表示人体着装后的实际表面积Acl和人体裸身表面积AD之比：服装面积系数：fcl=Acl/AD粗估算公式：它反映了服装的面积系数与服装的热阻之间是具有一定关系 fcl=1.0+0.3I

19、cl人体的能量代谢人体的能量代谢n n（1）人体的能量代谢率：人体的能量代谢率：n n影响能量代谢的因素 n n1）精神活动）精神活动 n n2）食物的特殊动力效应：）食物的特殊动力效应：n n3）环境温度）环境温度：n n4)性别、年龄性别、年龄 n n5)肌肉活动肌肉活动：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1825之间测定的代谢率叫做基础代谢率（Basal Metabolic Rate，BMR）。n n由于人体的能量代谢率易受多种因素的影响，基础代谢率可用作为衡量代谢的一个标准。n n人体的基础代谢率随年龄逐渐下降，少年较高，老年稍低。女性比男性低610。BMR

20、正常的变动范围是1015之内，如果变动超过20，则是病理状态。610%610%n n代谢率用M表示，单位w/m2n n代谢率单位1met=58.2w/m2，其定义为人静坐时的代谢率。n n正常健康人20岁时的最大代谢率可以达到12met，但到70岁时就会下降到7me。长跑运动员最高可达到20met。35岁左右的未受专门训练的成人最大代谢率约为10met。代谢率达到5met以上，人就会感到非常疲劳了。成年男子在不同活动强度条件下的代谢率成年男子在不同活动强度条件下的代谢率 活动类型w/m2met活动类型w/m2met睡眠400.7提重物，打包1202.1躺着460.8驾驶载重车1853.2静坐5

21、8.21.0跳交谊舞140-2552.4-4.4站着休息701.2体操/训练175-2353.0-4.0炊事95-1151.6-2.0打网球210-2703.6-4.0用缝纫机缝衣1051.8步行，0.9m/s1152.0修理灯具，家务154.62.66步行，1.2m/s1502.6在办公室静坐阅读 551.0步行，1.8m/s2203.8在办公室打字651.1跑步，2.37m/s3666.29站着整理文档801.4下楼2334.0站着，偶尔走动1232.1上楼70712.1 （2 2）人体的机械效率人体的机械效率人体的机械效率人体的机械效率人体的代谢率取决于活动强度，人体对外所做的功也取决于

22、活动强度。因此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：=W/M人体在不同活动强度下机械效率的特点是效率值比较低，一般为510。对于大多数的活动来说，人体的机械效率几乎为0，很少能超过 20。因此在空调负荷计算时往往把人体的机械效率看作0，其原因为：n 1）大部分的办公室劳动和室外轻劳动的机械效率近似0；n 2）人体代谢率的估算本身带有误差；n 3）忽略人体对外所作的机械功对于空调系统设计来说是偏于安全的。人体活动的机械效率人体活动的机械效率 活动强度机械效率（%）活动强度机械效率（%）静坐0步行上山，坡度5%，速度4km/h10安静地站着0步行上山，坡度15%，速度4

23、km/h20一般的办公室工作0轻的工业劳动（如汽车修理、钳工）10站着从事轻工作0重的手工劳动（如挖土和铲土）10在平地上步行0（3）人体蒸发散热量人体蒸发散热量 1)人体的皮肤蒸发散热量Esk （Evaporation skin）人体的皮肤潜热散热量与环境空气的水蒸气分压力Pa、皮肤表面的水蒸气分压力Psk、服装的潜热换热热阻Ie,cl等有关。皮肤表面可能达到的最大潜热换热量 Emax（w/m2）为：Emax=(PskPa)/Ie,cl1/(fcl he)=he(PskPa)这里he是着装人体表面即服装表面的对流质交换系数，W（m2kPa）。n n如果把皮肤表面的饱和水蒸气分压力如果把皮肤表

24、面的饱和水蒸气分压力PskPsk简化为简化为皮肤温度皮肤温度tsktsk的回归函数，有：的回归函数，有：n n Psk=0.254 tPsk=0.254 tsksk 3.335 3.335 n n只有总排汗量大大超过蒸发量才可能保证人体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是湿润的。但蒸发散热量是用生的每一部分都是湿润的。但蒸发散热量是用生理学方法根据汗液分泌量确定的，因此除了最理学方法根据汗液分泌量确定的，因此除了最极端的一些条件下，实际的蒸发散热量极端的一些条件下，实际的蒸发散热量EskEsk要小要小于最大可能值，即有：于最大可能值，即有：n n Esk=Ersw Esk=E

25、rsw Edif=Emax Edif=Emax n n式中式中ErswErsw是汗液蒸发散热量，是汗液蒸发散热量，EdifEdif是皮肤湿扩是皮肤湿扩散散热量，散散热量，为皮肤湿润度，即皮肤实际蒸发为皮肤湿润度，即皮肤实际蒸发量与在同一环境中皮肤完全湿润而可能产生的量与在同一环境中皮肤完全湿润而可能产生的最大散热量之比：最大散热量之比：EskEskEmaxEmax。n n如果环境的湿度增加，尽管Esk仍为常数，皮肤湿润度也会增加。n n如果没有排汗，皮肤湿扩散散热量应该为：n n Edif=0.06Emax n n而有正常排汗时，皮肤湿扩散散热量为：n n Edif=0.06（EmaxErsw

26、）n n汗液蒸发散热量 Ersw是由体温调节系统控制的。Fanger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有以下根据 Rohlesh Nevins实验的回归式：n n tsk=35.7 0.0275（M-W）n n Ersw=0.42（M-W-58.2）n n 式中的 Ersw单位为 wm2。n n联立方程,并对换热热阻进行一些简化，可得到舒适条件下的皮肤湿润度：呼吸呼吸respiration显热显热 sensible heat 潜热潜热 latent heat 全热全热 total

27、heat 2)人体的呼吸散热散湿量人体的呼吸散热散湿量 显热散热：Cres=0.0014M(34-ta)W/潜热散热：Eres=0.0173M(5.867Pa)W/（4 4）人体与外界的辐射换热量人体与外界的辐射换热量人体与外界的辐射换热量人体与外界的辐射换热量温温温温度度度度为为为为600K600K以以以以下下下下的的的的表表表表面面面面，所所所所发发发发射射射射辐辐辐辐射射射射能能能能的的的的波波波波长长长长一一一一般般般般在在在在2m2m以以以以上上上上，因因因因此此此此在在在在一一一一般般般般的的的的建建建建筑筑筑筑式式式式内内内内环环环环境境境境中中中中，多多多多数数数数表表表表面面

28、面面只只只只发发发发射射射射长长长长波波波波辐辐辐辐射射射射，可可可可认认认认为为为为人人人人体体体体与与与与环环环环境境境境表表表表面面面面均均均均为为为为灰灰灰灰体体体体。人人人人体与外界的辐射换热方程可表为：体与外界的辐射换热方程可表为：体与外界的辐射换热方程可表为：体与外界的辐射换热方程可表为：R=R=f fcl clf feffeff (T(T4 4cl clT T4 4r)r)式式中中：为为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吸收率；于吸收率；为为斯斯蒂蒂芬芬-玻玻尔尔兹兹曼曼常常数数（5.6710-8 5.6710-8 W/mW/m2 2K K4 4）

29、；）；f feffeff 是人体姿态影响有效表面积的修正系数；是人体姿态影响有效表面积的修正系数；T Tcl cl是人体表面的温度，是人体表面的温度，K K；T Tr r是环境的平均辐射温度，是环境的平均辐射温度，K K。由于人体的表面颜色，包括人着装的颜色和人由于人体的表面颜色，包括人着装的颜色和人由于人体的表面颜色，包括人着装的颜色和人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收能力，因此的肤色影响了人体对辐射热的吸收能力，因此的肤色影响了人体对辐射热的吸收能力，因此的肤色影响了人体对辐射热的吸收能力，因此在某种情况下需要了解不同肤色人体的表面吸在某种情况下需要了

30、解不同肤色人体的表面吸在某种情况下需要了解不同肤色人体的表面吸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。收率和发射率。收率和发射率。收率和发射率。辐射源温度（K）电炉1100钨丝2200太阳6000中间色服装0.90.80.7裸体（高加索人）0.950.650.4裸体（黑人）0.950.90.8人体处于不同的姿态必然影响人体对外暴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露的表面的大小，因此需要根据人体不同姿态对人体的表面积进行修正。姿态对人体的表面积进行修正。Fanger(1972)Guibert 和 Tayler(1952)坐 着0.70.7站 着

31、0.720.78半立着0.72（5 5）不同环境条件和活动强度下，人体的散热和散湿量）不同环境条件和活动强度下，人体的散热和散湿量活动强度散热散湿环境温度（）2021222324252627282930静坐显热（W）潜热（W）散湿（g/h）842638812740783045743450713756674161634568585075535582486090436597极轻劳动显热（W）潜热（W）散湿（g/h）904769855176795683755989706496656910261731095777115518312345891324193139轻度劳动显热（W）潜热（W）散湿（g/h）

32、93901348794140811001507610615870112167641171755812318451130194471352034014221235147220中等劳动显热（W）潜热（W）散湿（g/h）1171181751121231841041311969713820788147219831522277416124067168250611742605218327345190283重度劳动显热（W）潜热（W）散湿（g/h）169238356163244365157250373151256382145262391140267400134273408128297417122285425

33、116291434110297443成年男子在不同环境温度条件下的散热、散湿量 二、人体的温度感受系统二、人体的温度感受系统 （一）（一）人体皮肤存在冷点和热点人体皮肤存在冷点和热点 1、人体皮肤中存在对冷敏感的区域和对热敏感的区域，冷点和热点冷点和热点。2、人体体内某些粘膜和腹腔内脏等处也存在温度感受器。3、人体的脊髓、脑干网状结构中也存在着能感受温度变化的神经元。称作人体的中枢性温度敏感神经元。（二二）根根据据反反应应特特性性，分为分为：冷感受器和热感受器冷感受器数目多于热感受器。可向大脑发出50mV左右的脉冲信号。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/

34、cm/cm2 2）部位部位冷点冷点热热点点部位部位冷点冷点热热点点前前额额5.48.0手背手背7.40.5鼻子鼻子8.01.0手掌手掌1.05.00.4嘴唇嘴唇16.019.0手指背手指背7.09.01.7脸脸部其他部位部其他部位8.49.01.7手指肚手指肚2.04.01.6胸部胸部9.010.20.3大腿大腿4.45.20.4腹部腹部8.012.5小腿小腿4.35.7后背后背7.8脚背脚背5.6上臂上臂5.06.5脚底脚底3.4前臂前臂6.07.50.30.4冷感受器处的皮肤结构冷感受器处的皮肤结构 冷感受器位于贴近皮肤表面下0.150.17 mm的生发层中，而热感受器则位于皮肤表面下约0

35、.30.6mm处。三、人体的体温调节系统三、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度和散热量并不完全由环境因素决定，因为人体的体温调节系统在一定环境参数范围内具有主动调节这些参数的能力。体温调节的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。n n调节体温的中枢主要在下丘脑。它是大脑的一部分，在食物摄入、水分平衡、体温调节等一些自主功能中起主要作用。下丘脑由几个分区组成，其中两个分区控制着温度调节，称为下丘脑前部和后部。一些实验观察到下丘脑前部的主要作用是促进散热，而后部的主要作用是促进产热以达到御寒的目的。但也有实验发现下丘脑前部也对产热有影响

36、作用，因此下丘脑是一个整体分层次的体温调节的中枢整合机构。n n人体体温的调节方法包括调节皮肤表层的血流量、调节排汗量和提高产热量。人体的皮肤表层的血流量能够在很大范围内变动，可以从几乎为零直至得到心脏输出量的12。人体出汗进行体温调节是靠小汗腺起作用。n n在温度调节系统正常工作时，提高环境温度不改变人体的核心温度或直肠温度，只能增加排汗速率。不同空气温度下排汗率与核心温度（直肠不同空气温度下排汗率与核心温度（直肠温度）的关系曲线温度）的关系曲线 核心温度核心温度核心温度核心温度core temperaturecore temperaturen n下丘脑的后部执行着抵御寒冷的功能。当人体处下

37、丘脑的后部执行着抵御寒冷的功能。当人体处于冷环境下，下丘脑的后部从冷感受器接受温度于冷环境下，下丘脑的后部从冷感受器接受温度信号，然后指示皮下血管收缩来减少身体表层的信号，然后指示皮下血管收缩来减少身体表层的血流量，通过这种方式可以降低皮肤温度以减少血流量，通过这种方式可以降低皮肤温度以减少人体辐射和对流热损失。为了调节温度而改变血人体辐射和对流热损失。为了调节温度而改变血流量和皮肤表面细胞的大小的机能叫做血管收缩流量和皮肤表面细胞的大小的机能叫做血管收缩调节。如果人体内部温度仍不能维持恒定，人体调节。如果人体内部温度仍不能维持恒定，人体体温调节系统就会自动通过冷颤等方式增加代谢体温调节系统就

38、会自动通过冷颤等方式增加代谢率。如果人体产热量不能抵偿热损失，体温就不率。如果人体产热量不能抵偿热损失，体温就不可避免地要下降。因此，可避免地要下降。因此，人体的御寒能力是很弱人体的御寒能力是很弱的，相对而言，人体防止过热的能力却要强得多。的，相对而言，人体防止过热的能力却要强得多。这也可能是为什么人体对冷刺激的反应要比对热这也可能是为什么人体对冷刺激的反应要比对热刺激的反应敏感的原因。刺激的反应敏感的原因。冷颤是骨骼肌的一种不随意收缩活动，是由皮肤冷感受器引起的反射活动。骨骼肌收缩时产生大量的热，气温越低，冷颤越强，产热越多，因而可以保持体温不变。人在温暖环境中休息时，内脏产热量为总产热量的

39、57.6，而肌肉活动时，这种产热量分配比例产生根本的变化。例如，中等强度的运动，总产热量增加3倍，此时骨骼肌的产热量占总量的7580。因此在寒冷环境中使手脚经常活动，也可以增加产热，达到抵抗寒冷的目的。人体体温调节系统人体体温调节系统 四四.热感觉热感觉 thermal sensationthermal sensation 感感觉觉不不能能用用任任何何直直接接的的方方法法来来测测量量。对对感感觉觉和和刺刺激激之之间间关关系系的的研研究究学学科科称称为为心心理理物物理理学学（Psychophysics），是是心心理理学学最最早早的的分支之一。分支之一。1 1定定义义：热热感感觉觉是是人人体体对对

40、周周围围环环境境是是“冷冷”还还是是“热热”的主观描述。的主观描述。n n裸身人体安静时在29的气温中，代谢率最低；如适当着衣，则在气温为1825的情况下代谢率低而平稳。在这些情况下，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，这种热感觉称之为“中性”状态。n n Thermal neutrality2影响热感觉的因素：影响热感觉的因素：(1)冷热刺激的存在冷热刺激的存在 (2)刺激的延续时间刺激的延续时间 (3)人体原有的热状态人体原有的热状态热热凉中等凉中等3.3.人体皮肤温度对热

41、感觉的影响人体皮肤温度对热感觉的影响人体皮肤温度对热感觉的影响人体皮肤温度对热感觉的影响 在中性区内，皮肤热感觉与温度变化率有关在中性区内，皮肤热感觉与温度变化率有关 温度变化率对冷阈和暖阈的作用 皮肤温度改变引起的感觉与适应温度以及皮肤温度改变引起的感觉与适应温度以及变化量之间的关系变化量之间的关系 4.人体核心温度对热感觉的影响人体核心温度对热感觉的影响 结论：热感觉最初取决于皮肤温度，而后取决于核心温度。5.环境温度迅速变化时，热感觉的变化比体环境温度迅速变化时，热感觉的变化比体温变化要快温变化要快 所以，常用空气温度预测热所以，常用空气温度预测热感觉。感觉。6.热感觉的描述热感觉的描述

42、:问卷调查方式问卷调查方式ASHRAE(American Society of Heating,ASHRAE(American Society of Heating,Refrigerating and Air-conditioning Refrigerating and Air-conditioning Engineers)Engineers)热感觉投票热感觉投票TSV(Thermal Sensation Vote）贝氏标度贝氏标度 ASHRAEASHRAE热感觉标度热感觉标度 seven-point scaleseven-point scale7 7过过分暖和分暖和+3+3热热6 6太暖和太

43、暖和+2+2暖暖5 5令人舒适的暖和令人舒适的暖和+1+1稍暖稍暖4 4舒适（不冷不舒适（不冷不热热）0 0正常正常3 3令人舒适的凉快令人舒适的凉快 -1-1稍凉稍凉2 2太凉快太凉快 -2-2凉凉1 1过分凉快过分凉快 -3-3冷冷五、热舒适 thermal comfortn n人体通过自身的热平衡条件和感觉到的环境状况并综合起来获得是否舒适的感觉。舒适的感觉是生理和心理上的。热舒适在ASHRAE Standard 551992中定义为对环境表示满意的意识状态。n n热舒适是随着热不舒适的部分消除而产生的。当人获得一个带来快感的刺激时，并不能肯定他的总体热状况是中性的。由于热舒适与热感觉有

44、分离的现象存在，由于热舒适与热感觉有分离的现象存在，因此在实验研究人体热反应时往往也设置因此在实验研究人体热反应时往往也设置评价热舒适程度的评价热舒适程度的热舒适投票热舒适投票 TCV（Thermal Comfort Vote）。这是）。这是一个由一个由 0至至4的的 5级分度指标级分度指标.热热舒适投票舒适投票TVC热热感感觉觉投票投票TSV热热舒适投票舒适投票TVC热热感感觉觉投票投票TSV4不可忍受不可忍受+3热热0舒适舒适-1稍凉稍凉3很不舒适很不舒适+2暖暖-2凉凉2不舒适不舒适+1稍暖稍暖-3冷冷1稍不舒适稍不舒适0正常正常热舒适热舒适的影响因素：的影响因素：(1)空气湿度：空气湿

45、度：在某个偏热的环境中人体需要出汗来维持在某个偏热的环境中人体需要出汗来维持热平衡，空气湿度的增加并不能改变出汗热平衡，空气湿度的增加并不能改变出汗量，但却能改变皮肤的湿润度。量，但却能改变皮肤的湿润度。人体的人体的黏黏着性增加，不舒适感增加。着性增加，不舒适感增加。潮湿潮湿的环境令人感到不舒适的主要原因就是皮的环境令人感到不舒适的主要原因就是皮肤的肤的“黏着性黏着性”增加了。增加了。n n引起不舒适的皮肤湿润度的上限：n n W 0.0012M 0.15 (2)垂直温差垂直温差 若头部周围的温度比踝部周围温度高的越多，感若头部周围的温度比踝部周围温度高的越多，感若头部周围的温度比踝部周围温度

46、高的越多，感若头部周围的温度比踝部周围温度高的越多，感觉越不舒适。例如：地板辐射采暖时，比普通的觉越不舒适。例如：地板辐射采暖时，比普通的觉越不舒适。例如：地板辐射采暖时，比普通的觉越不舒适。例如：地板辐射采暖时，比普通的散热器更舒适。散热器更舒适。散热器更舒适。散热器更舒适。不同地板材料的舒适温度不同地板材料的舒适温度 地板面地板面层层材料材料不不满满意度意度15%的的地面温度（地面温度（）地板面地板面层层材料材料不不满满意度意度15%的的地面温度（地面温度（）木木2328橡木地板橡木地板24.528混凝土混凝土2628.52mm聚聚氯氯乙乙烯烯26.528.5毛毛织织地毯地毯2128大理石

47、大理石2829.55mm软软木木2328(3)吹风感吹风感吹风感是最常见的不满问题之一，吹风感吹风感是最常见的不满问题之一，吹风感的一般定义为人体所不希望的局部降温。的一般定义为人体所不希望的局部降温。但吹风对某个处于但吹风对某个处于“中性一热中性一热”状态下的状态下的人来说，吹风是愉快的。人来说，吹风是愉快的。n n有效吹风感（有效吹风温度有效吹风感（有效吹风温度）的定义：）的定义：=（Tj-Ta）-8(v-0.15)建议的舒适标准是：建议的舒适标准是：-1.7 1.1 v 0.35 m/sTj-吹风的风温，比例小于比例小于20的人感到不舒的人感到不舒适的颈部最大吹风速度适的颈部最大吹风速度

48、平均风速、温度与不满意率平均风速、温度与不满意率n nFanger等研究者发现，在中性-冷环境下湍流度对人体对吹风感的敏感性有很重要的影响。如果用PD表示不满意率：n nPD=(34-ta)(v-0.05)0.62(0.37vTu+3.14)n nTu-湍流度，无量纲。如果空气流速表为平均流速 和脉动流速v之和：n nv=+v，则有：不满意率为不满意率为15时的吹风平时的吹风平均速度、温度和湍流度均速度、温度和湍流度(4)辐射不均匀性辐射不均匀性n n对于大多数房间来说，环境辐射温度都会或多或少有一些不均匀。例如，由于窗的保温一般比墙体保温差，所以坐在窗前的人，会明显感到身体局部受到的来自窗户

49、表面的冷热辐射；采用辐射板空调，也会使人体靠辐射板过近的部分感到不舒适。这种过高的辐射不均匀度会使室内人员感到不舒适。n n对于热辐射来说，辐射不均匀度可以用向量辐射温对于热辐射来说，辐射不均匀度可以用向量辐射温对于热辐射来说，辐射不均匀度可以用向量辐射温对于热辐射来说，辐射不均匀度可以用向量辐射温度度度度T Tv v来描述。来描述。来描述。来描述。假定采用辐射板采暖，室内其他表面假定采用辐射板采暖，室内其他表面均处于平均温度均处于平均温度T T，则有：，则有：n nT Tv v=F=Fpcpc(T(Tc c-T-T)n nT Tr r=F=FscscT Tc c+(1-F+(1-Fscsc)

50、T)Tn n式中式中T Tc c 辐射扳表面温度，辐射扳表面温度，K K；n n T T室内其他表面的平均温度，室内其他表面的平均温度，K K；n n T Tr r室内测试点的平均辐射温度，室内测试点的平均辐射温度，K K；n n F Fpcpc辐射板对室内测试点平面微元的角系数；辐射板对室内测试点平面微元的角系数；n n F Fscsc辐射板对室内测试点小球面的角系数。辐射板对室内测试点小球面的角系数。n n实验证明，当向量辐射温度超过实验证明，当向量辐射温度超过实验证明，当向量辐射温度超过实验证明，当向量辐射温度超过10K10K，人们就会感，人们就会感，人们就会感，人们就会感到不舒适。到不