人体对热湿环境的反应.docVIP

. . 人体对热湿环境的反应 专业：建筑环境与设备工程 学号：20100110070214 班级：二班 姓名：王旭 一、人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础 1.1人体的热平衡 人体靠摄取食物维持生命。在人体细胞中，食物通过化学反应过程分解氧化，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。化学反应中大部分化学能最终变成了热量，因此人体不断地释放热量；同时，人体也会通过对流、辐射和汗液蒸发从环境中获得或失掉热量。但是，人体的生理机能要求体温必须维持近似恒定才能保证人体的各项功能正常，所以人体的生理反应总是尽量维持人体重要器官的温度相对稳定。 人体各部分温度并不相同。人体为了维持正常的体温，必须使产热和散热保持平衡。因此人体的热平衡又可用下式表示： M-W-C-R-E-S=0 式中 M-人体能量代谢率，决定于人体的活动量大小； W-人体所做的机械功； C-人体外表面向周围环境通过对流形式散发的热量； R-人体外表面向周围环境通过辐射形式散发的热量； E-汗液蒸发和呼出的水蒸气所带走的热量； S-人体蓄热率。 1.2人体与外界的热交换 人体与外界的热交换形式包括对流、辐射和蒸发。这几种不同类型的换热方式都受人体衣着的影响。衣服的热阻大则换热量小，衣服的热阻小则换热量大。环境空气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，周围的空气流速则影响对流交换系数。气流速大时，人体的对流散热量增加，因此会增加人体冷觉。人体除了对外界有显热交换外还有潜热交换。主要是通过皮肤蒸发和呼吸散湿带走身体的热量。皮肤蒸发又包括汗液蒸发和皮肤的湿扩散两部分。因为除了人体体温调节系统可以控制汗液的分泌外，水分还可以从皮下组织直接散发到较干燥的环境空气中去。在一定温度下，相对湿度越高，空气中的水蒸气分压力越大，人体皮肤表面单位面积的蒸发量越少，可以带走的热量就越少。因此在高温环境下，空气湿度偏高会增加人体的热感。 1.3影响人体与外界显热交换的几个环境因素 平均辐射温度：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。 操作温度 t0（Operation Temperature）：反映了环境空气温度ta和平均辐射温度的综合作用，其表达式为： hr——辐射换热系数，W／(m2·℃) ； hc——对流换热系数，W／(m2·℃)。 对流换热系数 hc 在无风或风速很小的条件下，人体周围的自然对流就变得十分重要。在比较高风速下人体表面的受迫对流换热系数可以通过风洞实验测定。 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 其中LR称作刘易斯系数，单位为℃／kPa。 对于典型的室内空气环境有： LR=16.5 1.4服装的作用 在人体热平衡过程中，服装的作用是保温和阻碍湿扩散。因此在考虑人体与外界的热交换时，必然要考虑到服装的影响。 服装热阻Icl 是指显热热阻，单位有 m2·K/W和clo。1 clo=0.155 m2·K/W 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的热阻，相当于内穿衬衣外穿普通外衣时的服装热阻。 服装透湿性：首先，服装的存在影响了皮肤表面的蒸发。服装对皮肤表面的水蒸气扩散有个附加的阻力。服装借助毛细现象吸收和传输汗液，这部分汗液不是在皮肤表面蒸发，而是在服装表面或服装内部蒸发。这需要更大的蒸发量才能在皮肤表面上形成同样的散热量，故服装增加了皮肤的蒸发换热热阻。服装吸收汗液，使只有部分汗液蒸发冷却皮肤。其次，服装吸收了汗液后也会使人感到凉。 这是因为显热换热增大，导致导热系数增加，并且多了潜热换热：也可看作服装原有的热阻下降。 下表给出1clo干燥服装在被汗润湿后的热阻值与一些活动状态之间关系。 服装的表面积 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： fcl＝Acl／AD 面积系数fcl可通过文献获得；最可靠的获取方法fcl是照相法；若没有合适的参考数据，就只能采用粗估算公式：fcl＝1.0＋0.3Icl 这反映了服装的面积系数与服装的热阻间的关系。 1.5人体的能量代谢 人体的能量