建筑环境学第四章-人体反应
建筑环境学复习重点
第二章建筑外环境
1.建筑环境学的课程内容：由建筑外环境、建筑热湿环境、人体对热湿环境的反应、室内空气品质、气流环境、声环境、光环境七个主要部分组成
2.时差：真太阳时与当地平均太阳时的差值
3.真太阳时：太阳在当地正南时为12点，地球自转一周又回到正南时为一天
4.太阳时角：将真太阳时用角度表示，称太阳时角。指当时太阳入射的日地中心连线在地球赤道平面上的投影与当地真太阳时12点时，日地中心连线在赤道平面上的投影之间的夹角。
5.太阳方位角：太阳至地面上某给定点连线在地面上的投影在当地子午线（南向）的夹角。
太阳高度角：太阳光线与水平面间的夹角。
6.太阳常数：在地球大气层外，太阳与地球的年平均距离处，与太阳光线垂直的表面上的太阳辐射强度为i0= 1353W/m²。
7.大气压力
定义：物体表面单位面积所受的大气分子的压力称为大气压强或气压。
气压随高度按指数降低。
海平面大气压力称作标准大气压
8.气象站所记录的风速为当地10m高处的风速。
9.风玫瑰图：包括风向频率分布图、风速频率分布图
①直观地反映出一个地方的风向和风速
②除圆心以外每个圆环间隔代表频率为5%
类型：季节变化、主导风向、双主导风向、无主导风向、准静止风
10.霜洞：在某个范围内，温度变化出现局地导致现象，其极端形式称为...
11.降水：从大地蒸发出来的水进入大气层，经过凝结之后又降到地面上的液态或固态水分。
降水性质：①降水量：指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的水层厚度，以mm为单位；
②降水时间
③降水强度：指单位时间内的降水量。降水强度的低等级以24小时的总量来划分。小雨<10，中雨10-25，大雨25-50，暴雨50-100。
建筑环境学(4)
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）。
食物分解氧化热量 人体的基本生理要求： 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℃。
k
tr (Fnjtnj )
j 1
其中tr----平均辐射温度，℃；
tnj——周围环境第j个表面的温度，℃。
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
球内装有一个温度计组成，温度计的感 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 到热平衡，此时测得的温度为黑球温度
了人体辐射散热的强度。
蒸发：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。
《建筑环境学》试题库
《建筑环境学》题库8、当地时间 12 时的时角为 0，前后每隔 1 小时，增加 15 第一章绪论度。
1、目前人们希望建筑物能够满足的要求包括：安全性、功9、北京时间等于世界时加上 8 小时
能性、舒适性、美观性。10、太阳位置是地球上某一点所看到的太阳方向，常用太
2、人类最早的居住方式：巢居和穴居。阳高度角和方位角来表示。
3、建筑与环境发展过程中面临的两个问题是：如何协调满11、太阳高度角是太阳方向与水平线的夹角。
足室内环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾和12、太阳方位角是太阳方向的水平投影偏离南向的角度。
研究和掌握形成病态建筑的原因。13、影响太阳高度角和方位角的因素有：赤纬（季节的变4、建筑环境学的三个任务是：了解人和生产过程需要什么化）、时角（时间的变化）、纬度（观察点所在位置）。样的建筑室内环境、了解各种内外部因素是如何影响建筑14、太阳常数一般取 I0=1353 W/ ㎡。
环境的、掌握改变或控制建筑环境的基本方法和手段。15、大气透明度越接近 1，大气越清澈，一般取为 0.65 ～
0.75 。
第二章建筑外环境16、对于北京来说，法向夏季总辐射热量最大。
1、地球绕太阳逆时针旋转是公转，其轨道平面为66.5 度。17、对于郑州来说，水平面上夏季总辐射热量最大。
2、赤纬是太阳中心与地球中心与地球赤道平面的夹角，一18、对于龙湖来说，南向表面冬季所接受的总辐射能量为
般为23.5～－23.5度之间，向北为正，向南为负最大。
3、地方平均太阳时是以太阳通过当地的子午线时为正午12 19、对于中原工学院的南苑来说，垂直平面（东西向）夏
建筑环境学课后习题答案朱颖心版ppt课件
1
步行6.4km/ h
v =7.1 m/s
v =5.1 m/s
0.5
v =3.6 m/s
v =2.5 m/s
服装热阻 (clo)
0
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
环境温度(℃)
10
15
20
25
17
服装的透湿性
服装的存在增加了皮肤的 蒸发换热热阻：
hc=常数
hc= CT 0.25
hc= C (M-50) 0.39
对流质交换系数：传质与传热比拟
LR = he / hc = 16.5 ℃/kPa
13
(四) 服装的作用：保温和阻 碍湿扩散
服装的性能：
服装的热阻Icl 服装的透湿性 服装的表面积
14
服装的热阻Icl
一般指显热热阻
服装对皮肤表面的水蒸气 扩散有一个附加的阻力。
服装吸收部分汗液，只有 剩余部分汗液蒸发冷却皮 肤。使得需要更大蒸发量 才能在皮肤表面上形成同 样的散热量
18
服装的潜热热阻
服装的蒸发换热热阻(干燥服装)：
Ie,cl = Icl / LR = Icl / 16.5 (kPa m2/W) 服装被汗湿润后热阻会下降，显热换热加强，
《建筑环境学》重点知识要点
第一章绪论
1、目前人们希望建筑物能够满足的要求包括：安全性、功能性、舒适性、美观性。
2、人类最早的居住方式：巢居和穴居。
3、建筑与环境发展过程中面临的两个问题是：如何协调满足室内环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾和研究和掌握形成病态建筑的原因。
4、建筑环境学的三个任务是：了解人和生产过程需要什么样的建筑室内环境、了解各种内外部因素是如何影响建筑环境的、掌握改变或控制建筑环境的基本方法和手段。
第二章建筑外环境
1、地球绕太阳逆时针旋转是公转，其轨道平面为66.5度。
2、赤纬是太阳中心与地球中心与地球赤道平面的夹角，一般为23.5～－23.5度之间，向北为正，向南为负
3、地方平均太阳时是以太阳通过当地的子午线时为正午12点来计算一天的时间的计时方式。
4、真太阳时是当地太阳位于正南向的瞬时为正午12时的计时方式。
5、经国际协议，以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准时。
6、经国际协议，把全世界按世界经度划分为24时区，每个时区包含地理经度15度。以本初子午线东西各7.5度为零时区，向东分12时区，向西也分为12时区。
7、每个时区都按照它的中央子午线的平均太阳时为计时标准，称为该时区的标准时。
8、当地时间12时的时角为0°，前后每隔1小时，增加15°。
9、北京时间等于世界时加上8小时
10、太阳位置是地球上某一点所看到的太阳方向，常用太阳高度角和方位角来表示。
11、太阳高度角是太阳方向与水平线的夹角。
12、太阳方位角是太阳方向的水平投影偏离南向的角度。
13、影响太阳高度角和方位角的因素有：赤纬（季节的变化）、时角（时间的变化）、纬度（观察点所在位置）。
建筑环境学第四章-人体反应
步速 3.7km/h 1clo 0.48 clo
16
舒适服装热阻与环境温度、相对风速、 活动强度的关系
服装热阻 (clo)
2
步行3.2km/h
v=5.1 m/s v=3.6 m/s 1.5 v=2.5 m/s
1
步行6.4km/h
v=7.1 m/s
v=5.1 m/s
25
人体的潜热散热量：呼吸蒸发
显热散热量 Cres = 0.0014 M (34 ta ) W/m2
潜热散热量 Eres = 0.0173 M (5.867 Pa ) W/m2
26
人体与外界的辐射换热方程
长波辐射
R fcfleff(T c4 l T r4)
对太阳辐射的吸收 RafclfefIf
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38
3.热感觉与热舒适
热感觉
研究方法：心理学 定义：人对周围环境“冷”“热”的主观描
建筑环境学》试题库
《建筑环境学》题库——填空题
第一章绪论
1、目前人们希望建筑物能够满足的要求包括：安全性、功能性、舒适性、美观性。
2、人类最早的居住方式：巢居和穴居。
3、建筑与环境发展过程中面临的两个问题是：如何协调满足室内环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾和研究和掌握形成病态建筑的原因。
4、建筑环境学的三个任务是：了解人和生产过程需要什么样的建筑室内环境、了解各种内外部因素是如何影响建筑环境的、掌握改变或控制建筑环境的基本方法和手段。第二章建筑外环境
1、地球绕太阳逆时针旋转是公转，其轨道平面为66.5度。
2、赤纬是太阳中心与地球中心与地球赤道平面的夹角，一般为23.5～－ 23.5度之间，向北为正，向南为负
3、地方平均太阳时是以太阳通过当地的子午线时为正午12点来计算一天的时间的计时方式。
4、真太阳时是当地太阳位于正南向的瞬时为正午12时的计时方式。
5、经国际协议，以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准时。
6、经国际协议，把全世界按世界经度划分为24时区，每个时区包含地理经度15度。以本初子午线东西各7.5度为零时区，向东分12时区，向西也分为12时区。
7、每个时区都按照它的中央子午线的平均太阳时为计时标准，称为该时区的标准时。
8、当地时间12时的时角为0，前后每隔1小时，增加15度。
9、北京时间等于世界时加上8小时
10、太阳位置是地球上某一点所看到的太阳方向，常用太阳高度角和方位角来表示。
11、太阳高度角是太阳方向与水平线的夹角。
12、太阳方位角是太阳方向的水平投影偏离南向的角度。13、影响太阳高度角和方位角的因素有：赤纬（季节的变化）、时角（时间的变化）、纬度（观察点所在位置）。
建筑环境学试题库
《建筑环境学》题库——填空题
第一章绪论
1、目前人们希望建筑物可以满足的规定涉及：安全性、功能性、舒适性、美观性。
2、人类最早的居住方式：巢居和穴居。
3、建筑与环境发展过程中面临的两个问题是：如何协调满足室内环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾和研究和掌握形成病态建筑的因素。
4、建筑环境学的三个任务是：了解人和生产过程需要什么样的建筑室内环境、了解各种内外部因素是如何影响建筑环境的、掌握改变或控制建筑环境的基本方法和手段。
第二章建筑外环境
1、地球绕太阳逆时针旋转是公转，其轨道平面为66.5度。
2、赤纬是太阳中心与地球中心与地球赤道平面的夹角，一般为23.5～－ 23.5度之间，向北为正，向南为负
3、地方平均太阳时是以太阳通过本地的子午线时为正午12点来计算一天的时间的计时方式。
4、真太阳时是本地太阳位于正南向的瞬时为正午12时的计时方式。
5、经国际协议，以本初子午线处的平均太阳时为世界时间的标准时。
6、经国际协议，把全世界按世界经度划分为24时区，每个时区包含地理经度15度。以本初子午线东西各7.5度为零时区，向东分12时区，向西也分为12时区。
7、每个时区都按照它的中央子午线的平均太阳时为计时标准，称为该时区的标准时。
8、本地时间12时的时角为0，前后每隔1小时，增长15度。
9、北京时间等于世界时加上8小时
10、太阳位置是地球上某一点所看到的太阳方向，常用太阳高度角和方位角来表达。
11、太阳高度角是太阳方向与水平线的夹角。
12、太阳方位角是太阳方向的水平投影偏离南向的角度。
13、影响太阳高度角和方位角的因素有：赤纬（季节的变化）、时角（时间的变化）、纬度（观测点所在位置）。
建筑环境学第4章人体对热湿环境的反应
与服装热阻的近似关系
fcl = 1.0 + 0.3 Icl
人体的能量代谢率
影响因素多：
肌肉活动强度：绝对的影响 环境温度：偏高、偏低都增加代谢率 性别：男性高于女性 年龄：少年高于老人 神经紧张程度：紧张则代谢率高 进食后时间的长短等：进食后代谢率增加，蛋
冷、热感受器
冷、热感受器存在于：
外周温度感受器
皮肤 粘膜 内脏
中枢性温度敏感神经元
脊髓 延髓 脑干网状结构
冷、热感受器的位置
人体的体温调节系统
下丘脑具有调节代谢、体温和内分泌 功能，前部主要促进散热来降温，后 部促进产热抵御寒冷。
散热调节方式
血管扩张，增加血流，提高表皮温度 出汗
潜热散热量 Eres = 0.0173 M (5.867 Pa ) W/m2
人体的辐射散热
人体与外界的辐射换热方程
0.8 0.4 0.7
0.78 0.72 0.7
人体散热、散湿量的 影响因素
全热：主要决定于肌肉活动强度，受其它因 素影响在应用上可以忽略。
显热：决定于温度，随温度上升而减少。 潜热(散湿)：决定于温度，随温度上升而增
服装热阻：影响所有换热形式
关于热湿环境的术语
平均辐射温度 或
近似式： 准确的应该是四次方
黑球温度 Tg
人体工程学第四章-人和环境的关系
叁 QUARTER 知觉 知觉的五个特征：5）知觉传递和表达
贰 QUARTER
感觉是感官：眼、 耳、口、鼻、皮肤接 受环境刺激，经过脑 的信息加工而产生的 视觉、听觉、味觉、 嗅觉和触觉。 大脑对人体控制的 关系是左右脑半球和 左右侧人体的交叉倒 置关系。 大脑左半球偏重于 语言功能，右半球偏 重于有关的空间概念 功能。
大脑皮层上运动区和视觉区与躯体部分的关系。
贰 QUARTER 感觉的特性： 感觉疲劳：当同一种刺激物的刺激时间过长时，由于生 理 原因，感觉适应就要变成感觉疲劳。 “久闻不觉其香”---嗅觉 “熟视无睹”----视觉 要求在进行室内外设计时，要考虑室内外环境的变动 的灵活性，不断的变化，以唤起人们新的感觉，商业建筑 空间基本要求。
贰 QUARTER 感觉的特性： 感觉的对比：同一视觉空间接受不同刺激物的刺激。 室内设计中，室内层高稍低时，可通过稍低 矮的家具，削弱视觉的刺激。 包含（明暗、色系、亮度、反射和折射等）
感觉的补偿：当某种感觉丧失或减弱时，其他感觉可在 一 定程度上补偿。 如盲人的听觉和触觉会比他失明前发达，耳 聋者的视觉很敏锐等，可以应用与残疾人的 无障碍设计。
贰 QUARTER 感觉的特性： 感觉的对比：同一视觉空间接受不同刺激物的刺激。 室内设计中，室内层高稍低时，可通过稍低 矮的家具，削弱视觉的刺激。 包含（明暗、色系、亮度、反射和折射等）
建筑环境学人体对热湿环境反应
k
k
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(Fnj tnj ) / Fnj
j 1
j1
=
9
第9页/源自文库104页
热质交换系数的确定
• 对流换热系数：专门针对人体的实验数据
• 受迫对流 • hc= C v n
• 自然对流：三种主要形式
• hc=常数
h = •
c C T 0.25
h = •
c C (M-50) 0.39
• 对流质交换系数：传质与传热比拟
来降温，后部促进产热抵御寒冷。 • 散热调节方式
• 血管扩张，增加血流，提高表皮温度 • 出汗 • 御寒调节方式 • 血管收缩，减少血流，降低表皮温度 • 通过冷颤增加代谢率
32
第32页/共104页
人体的体温调节系统
• 下丘脑前后部是相互制约起作用的，需要同时利用核心温度和皮肤温度 信号来决定调节方式。
7.8 5.0-6.5 6.0-7.5
1.0 1.7 0.3
0.3-0.4
手背 手掌 手指背 手指肚 大腿 小腿 脚背 脚底
7.4 1.0-5.0 7.0-9.0 2.0-4.0 4.5-5.2 4.3-5.7
5.6 3.4
参考文献：H. Hensel, Thermoreception and Temperature Regulation, London: Academic Press, 1981
2021建筑环境学-人体对热湿环境的反应(精选试题)
建筑环境学-人体对热湿环境的反应
1、代谢率是（）。
2、人体各部分的温度不同，（）的器官温度较高。
3、一般说来，当环境温度下降时，表层温度（）；情绪上升时，表层温度（）；人体出汗之后，表层温度（）。
4、深层温度比较（）。其平均值为（）。
5、血液的温度可以代表重要器官温度的（）
6、临床体温是指机体深部的（）
7、人体平均皮肤温度常用（）测量。通过测试人体（）、（）、（）、（）处皮肤温度，按照权系数（）、（）、（）、（）进行加权平均。
8、人体与外界的热交换的形式包括有（）、（）、（），影响因素包括有（）、（）、（）和呼吸散湿、空气流速、周围物体的表面温度等。
9、一般来说，人体的衣服热阻（），则人体与外界的换热量越小；环
境与人体温差（），则人体与外界的换热量越大；周围物体的表面温度（），人体热感越强。
10、（）是指一个假设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。
11、操作温度反映了环境温度和平均辐射温度的（）。
12、对于典型的室内空气环境LR一般取（）。
13、1clo定义为：在（）空气温度、空气流速超过（）、相对湿度不超过（）的环境中静坐者感到舒适需要的服装热阻。
14、椅子对热阻的影响是：将增加（）clo以下的热阻。具体值取决于（）。
15、服装吸收了汗液后，热阻（），会使人（）。
16、基础代谢率是：未进早餐前，保持清醒静卧（）小时，室温条件维持在（）之间测定的代谢率。
17、预测不满意百分比（简写为PPD）表示人群对热环境的（）。
18、预测平均评价（简写为PMV）是引入反映（）偏离程度的热负荷，得出的一个代表同一环境下绝大多数人（）的概念，采用级分度。它适用于稳态热环境中的（）评价。
精品工程类本科大三课件《建筑环境学》04第四章第1节 人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础
服装透湿性
1、服装的存在影响了皮肤表面的蒸发
• 阻碍了皮肤表面湿扩散
• 毛细现象使部分汗液在服装表面或服装内部 蒸发 • 相同散热量需更大的蒸发量 • 服装增加了皮肤的蒸发换热热阻
• 服装吸收汗液，只有部分汗液蒸发冷却皮肤
2、服装吸收了汗液后也会使人感到凉。
• 显热换热增大：导热系数增加 • 多了潜热换热：也可看作服装原有的热阻下降
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。
• 成套服装热阻，可通过单件服装的 热阻求得：
• 服装I的cl总热0阻.8：35 i Ichu,i 0.161
Ach ——椅子和人体的接触面积，m2。
人的状态对Icl的影响
人体与空气之间若存在相对流速，会降低服装的热阻
降低值： ΔIcl=0.504 Icl+0.0028 vwalk-0.24
行走步速vwalk，步／min。
静立时 步速 3.7km/h 1clo 0.48 clo
舒适服装热阻 和温度、活动强度与风速的关系
hc——对流换热系数，W／(m2·℃)。
r
hcta hc
的综合
对流换热系数 hc
对流换热系数hc （W/m2·℃）
建筑环境学课后习题答案
《建筑环境学》课后习题答案
第一章：绪论
．所谓建筑环境学就是指在建筑空间内，在满足使用功能的前提下，如何让人们在使用过程中感到舒适和健康的一门科学。根据使用功能的不同，从使用者的角度出发，研究室内的温度、湿度、气流组织的分布、空气品质、采光性能、照明、噪声和音响效果等及其相互间组合后产生的效果，并对此作出科学评价，为营造一个舒、健康的室内环境提供理论依据。有等解决问题是：①如何解决满足室内环境舒适性与能源消耗和环境保护之间的矛盾；②如何解决“建筑病综合症”（–“”）的问题。
．研究的主要内容包括：建筑外环境、室内空气品质、室内热湿环境与气流环境，建筑声环境和光环境（即包含了建筑、传热、声、光、材料及生理学、心理学和生物学等多门学科的内容。基于建筑环境学内容的多样性，相对独立性和应用的广泛性，人们是从各个不同学科的角度对其内容进行研究，研究室内各种微气候环境所形成的机理及其与人的生活环境、工作环境等相互间的关系。
第二章：建筑外环境
．与太阳的光辐射，气温、湿度，风和降水等因素有关。
．以太阳通过某地区的子午线时为正午点来计算一天的时间为平均太阳时；以本初子午线处的平均太阳时作为世界标准时（世界时）；以东经℃的平均太阳时为中国标准（称为北京时间）。
．相对位置可用纬度，太阳赤纬，时角，太阳高度角和方位角表示，其中前三个参数、、是直接影响和的因素，因为是表明观察点所在位置，表明季节（日期）的变化；是表明时间的变化。当太阳离地球最远时，太阳光是垂直于直射地面的，具有很高的辐射强度，所以最热而形成了夏至，当太阳距地球最近时，太阳光是斜射地球表面的，其辐射强度很弱，因此最寒冷导致了冬至。
4第四章人体反应
第四章人体对热湿环境的反应
第一节人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础
4.1.1人体的热平衡
4.1.1.1人体的基本生理要求
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)。化学反应中大部分化学能最终都变成了热量，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。身体表面由于散热的作用，温度要比深部组织的温度低，而且易随环境温度的变化而变化。深部组织由于不同器官组织的代谢率不同，温度也各不相同，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℃。表4-1是我国正常成年人静止时的体温[2]。
人体为了维持正常的体温，必须使产热和散热保持平衡。图4-1是人体的热平衡示意图，它用一个多层圆柱断面来表示人体的核心部分、皮肤部分和衣着。因此人体的热平衡又可用下式表示：M - W - C - R - E - S = 0 (4-1）
其中：
M −−人体能量代谢率，决定于人体的活动量大小，W/m2；
W −−人体所做的机械功，W/m2；
C −−人体外表面向周围环境通过对流形式散发的热量，W/m2；
建筑环境学课后习题答案
第四章 人体对热湿环境的反应
• 人的代谢率主要是由什么因素决定的？ 人的代谢率主要是由什么因素决定的？
–肌肉活动强度 肌肉活动强度 –环境温度、性别、年龄、神经紧张程度、进食后时间 环境温度、 环境温度 性别、年龄、神经紧张程度、 的长短
• 人体的发热量和出汗率是否随环境空气温度的改 变而改变？ 变而改变？
室外空气综合温度是单独由气象参数决定的 吗？ • 在工程上把太阳辐射、长波辐射、风速、 在工程上把太阳辐射、长波辐射、风速、 室外温度等对热作用有影响的参数采用一 个综合的参数来反映， 个综合的参数来反映，这就是室外空气综 合温度。而其中室外空气综合温度中的长 合温度。 波辐射反映了维护结构外表面与天空和周 围物体之间的长波辐射， 围物体之间的长波辐射，和周围物体的材 料性质也有关系， 料性质也有关系，所以室外空气综合温度 不单独由气象参数决定。 不单独由气象参数决定。
Qsky
• 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？ 为什么晴朗天气的凌晨树叶表面容易结露或结霜？
Q：为什么会结露？ ：为什么会结露？ A：温度达到露点 Q：温度为什么达到露点？ ：温度为什么达到露点？ 晴朗的夜间， A：晴朗的夜间，大气透明 度高， 度高，吸收地面长波辐射 的能力差， 的能力差，天空背景温度 很低。 很低。 树叶表面与天空的辐射换 热，表面温度降低
各种得热进入空气的途径
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单位m2K/W和clo，其中1clo = 0.155 m2K/W
已知单件服装热阻： Icl = 0.161+0.835 Iclu,i
类型
短袖衬衣，短裤
Icl (clo)
0.36
长裤，短袖衬衫
0.57
长裤，长袖衬衫
0.61
长裤，长袖衬衫加短外衣 0.96
厚大衣，长袖衬衫，保暖内
衣，长内裤
1.34
厚三件套西衣服, 长内衣裤 1.5
我国正常成年人的体温(℃)
平均量
变动范围
腋温
36.8
36.0~37.4
口温
37.2
36.7~37.7
肛温
37.5
36.9~37.9
7
人 体 外 层 温 度
皮肤温度
状态
45 ℃ 以上
皮肤组织迅速损伤
43~ 41 ℃
被烫伤的疼痛感
41~39 ℃
疼感域
39~37 ℃
热的感觉
37~35 ℃
开始有热的感觉
34~33 ℃
少人体散热量吗？ 潮湿为什么不舒服？ 皮肤湿润度增高皮肤黏着性增加不适 可能引起不舒适的皮肤湿润度的上限
w < 0.0012 M + 0.15
48
垂直温差
尽管受试者处于热中性状态，头足温差仍然 使人感到不舒适。
中枢性温度敏感神经元
脊髓 延髓 脑干网状结构
33
冷、热感受器的位置
34
人体的体温调节系统
下丘脑具有调节代谢、体温和内分泌功能， 前部主要促进散热来降温，后部促进产热 抵御寒冷。
散热调节方式
血管扩张，增加血流，提高表皮温度 出汗
御寒调节方式
血管收缩，减少血流，降低表皮温度 通过冷颤增加代谢率
Cool & Comfort !
45
热舒适与热中性的背离
很愉快
体温过高
体温过低
正常
体温正常
很不愉快
手的温度(℃)
46
影响热舒适的因素
空气湿度 垂直温差 气流与吹风感 辐射不均匀性 年龄、性别、季节、人种
47
空气湿度
中性－热环境中，为什么潮湿的空气使人不舒服？ 空气湿度对人体排汗量有影响吗？ 在皮肤没有完全湿润的情况下，增加空气湿度会减
数据。
表达式：fcl = Acl / AD
与服装热阻的近似关系
fcl = 1.0 + 0.3 Icl
20
人体的能量代谢率
影响因素多：
肌肉活动强度：绝对的影响 环境温度：偏高、偏低都增加代谢率 性别：男性高于女性 年龄：少年高于老人 神经紧张程度：紧张则代谢率高 进食后时间的长短等：进食后代谢率增加，蛋
Emax
(Psk Pa ) Ie,cl 1 /( fclhe )
Esk= Ersw + Edif = wEmax
接近热舒适条件下的出汗潜热散热量
Ersw = 0.42 ( M – W – 58.2 ) 皮肤湿润度 w = Esk/Emax
皮肤湿扩散散热量
没有排汗时 Edif = 0.06 Emax 有正常排汗时 Edif = 0.06 (Emax – Ersw)
第四章
人体对热湿环境的 反应
主要内容
人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础
人体热平衡 温度感受系统与调节系统 热感觉与热舒适
人体对稳态热环境的反应 人体对动态热环境的反应 其他热湿环境的物理度量 热环境与工作效率 二节点模型
2
人体对热湿环境反应的生 理学和心理学基础
1. 人体的热平衡
体温调节系统的工作原理
大脑
设定点
＋
＋ －
下丘脑前部
－
＋ 下丘脑后部
冷信号
热信号
热
冷
皮肤 (接收机构)
血管收缩、冷颤 血管扩张、出汗
执行机构
38
3.热感觉与热舒适
热感觉
研究方法：心理学 定义：人对周围环境“冷”“热”的主观描
述。 特点：尽管人描述环境的冷热，实际上只能
感觉到自己皮肤下神经末梢的温度。所以 “冷”“热”与感受者的身体状态有关，不 是完全客观的。 “中性”的定义：不冷不热，人用于体温调 节消耗的能量最小。
休息时处于热中性状态, 热舒适
33~32 ℃
2-4met 的(中等)运动量时感觉舒适
32~30 ℃
3-6met 的(较大)运动量时感觉舒适
31~29 ℃
坐着时有不愉快的冷感
25℃ (局部) 皮肤丧失感觉
20 ℃(手)
非常不快的冷感觉
15 ℃(手)
极端不快的冷感觉
5 ℃(手)
伴随疼感的冷感觉
8
人体与外界的热交换
服装吸收部分汗液， 只有剩余部分汗液蒸发 冷却皮肤。使得需要更 大蒸发量才能在皮肤表 面上形成同样的散热量
18
服装的潜热热阻
服装的蒸发换热热阻(干燥服装)：
Ie,cl = Icl / LR = Icl / 16.5 (kPa m2/W)
服装被汗湿润后热阻会下降，显热换热加强， 又增加了潜热换热，故总传热系数增加：
人体对长波辐 射的发射率和吸 收率在0.95左右
0.8 0.4 0.7
0.78 0.72 0.7
27
人体散热、散湿量的影响因素
全热：主要决定于肌肉活动强度，受其它因 素影响在应用上可以忽略。
显热：决定于温度，随温度上升而减少。 潜热(散湿)：决定于温度，随温度上升而增
加。
28
29
(
决定人体排汗率的主要因素
5.6 3.4
参考文献：H. Hensel, Thermoreception and Temperature Regulation, London: Academic Press, 1981
热点 0.5 0.4 1.7 1.6 0.4
32
冷、热感受器的位置
冷、热感受器存在于：
外周温度感受器
皮肤 粘膜 内脏
白质代谢率高，糖和脂肪类代谢率低。
代谢率单位 met：1 met = 58.2 W/m2，即成 年男子静坐时的代谢率。
21
基础代谢率：参照基础
基础代谢率(BMR ，Basal Metabolic Rate)
未进早餐前，保持清醒 静卧半小时，室温条件维持 在18~25℃之间测定的代谢 率：46 W/m2
身高1.78m 体重65kg AD为1.8m2
5
人体温度
核心(Core)温度
核心层：通常包括脑、脊椎、心脏、肝脏、 消化器官等内脏部分。
直肠温度最接近。
外层(Shell)温度
皮肤表面到 10 mm 以内的部分，通常包括 皮肤，皮下脂肪和表层的肌肉。
6
人体体温范围
肝脏：最高，38℃ 皮肤：与外界环境有关 各部分温差不会太大 日夜有1℃以内的波动 代表温度：核心温度
25
人体的潜热散热量：呼吸蒸发
显热散热量 Cres = 0.0014 M (34 ta ) W/m2
潜热散热量 Eres = 0.0173 M (5.867 Pa ) W/m2
26
人体与外界的辐射换热方程
长波辐射
R fcl feff (Tc4l Tr4 )
对太阳辐射的吸收 R a fcl feff I
活动强度
服装热阻 (clo)
1 clo干燥服装被汗湿润后的热阻
静坐
站立但偶 行走 坐姿售货 站立售货
尔走动 3.2 km/h
行走 4.8 km/h
行走 6.4 km/h
0.6
0.4
0.5
0.4
0.4
0.35
0.3
19
服装的表面积
服装的面积系数 fcl
定义：人体着装后的实
际 表 面 积 Acl 和 人 体裸 身 表面积AD 之比。有实验
BMR变化范围：10~15%。 超过20％为病态。
6~10%
22
肌肉活动与 代谢率
肌肉活动强度对
代谢率起决定性
的影响 一般室内运动代
谢率多在5 met 以 下
23
人体是高效的能量转化系统 吗？否！
机械效率
＝W/M
大部分室内劳动 机械效率近似0
24
人体的潜热散热量：皮肤蒸发
体表全部被汗湿润：
贝氏标度
ASHRAE 热感觉标度
7
过分暖和
7
6
太暖和
6
5 令人舒适的暖和
5
4 舒适（不冷不热）
4
3 令人舒适的凉快
3
2
太凉快
2
1
过分凉快
1
热 暖 稍暖 正常 稍凉 凉 冷
43
什么是热舒适?
观点1：
? 舒适＝中性
44
什么是热舒适?
观点2：
舒适×＝中性
舒适产生于不适的消除过程中。 “舒适”比“中性”更主观。
步速 3.7km/h 1clo 0.48 clo
16
舒适服装热阻与环境温度、相对风速、 活动强度的关系
服装热阻(clo)
2
步行3.2km / h
v =5.1 m/s v =3.6 m/s 1.5 v =2.5 m/s
1
步行6.4km / h
v =7.1 m/s
v =5.1 m/s
0.5
v =3.6 m/s
冷点
5.4-8.0 8.0
16.0-19.0 8.4-9.0 9.0-10.2 8.0-12.5
7.8 5.0-6.5 6.0-7.5
热点 1.0 1.7 0.3
0.3-0.4
部位 手背 手掌 手指背 手指肚 大腿 小腿 脚背 脚底
冷点
7.4 1.0-5.0 7.0-9.0 2.0-4.0 4.4-5.2 4.3-5.7
核环 心境 温温 度度 代 谢 率
30
)
2.温度感受系统与调节系统
人体的温度感受系统
20世纪初发现人的皮肤
上存在对冷敏感的区域
“冷点”和对热敏感的区
域“热点”
50mV
人体各部位的冷点数目
明显多于热点
为什么人对冷更敏感？
31
人体各部位冷点和热点分布密度 (个/cm2)
部位 前额 鼻子 嘴唇 脸部其他部位 胸部 腹部 后背 上臂 前臂
人体与外界的热交换
显热交换
对流散热 辐射散热
潜热交换
皮肤散湿
出汗蒸发 皮肤湿扩散
呼吸散湿
9
影响人体与外界热交换的因素
环境空气温度：对流换热 环境表面温度：辐射换热 水蒸汽分压力（空气湿度）：对流质交换
高温环境：增加热感 低温环境：增加冷感！
风速：对流热交换和对流质交换
吹风感：Draught，冷感和对皮肤的压力冲击
to
hr tr hr
hc ta hc
11
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。
k
tr
(Fnj tnj )
j1
=
12
热质交换系数的确定
对流换热系数：专门针对人体的实验数据
受迫对流
hc= C v n
自然对流：三种主要形式
v =2.5 m/s
站立 v =2.5 m/s
v =1.5 m/s v =1.0 m/s v =0.5 m/s v =0.25 m/s
0
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
环境温度(℃)
10
15
20
25
17
服装的透湿性
服装的存在增加了皮肤 的蒸发换热热阻：
服装对皮肤表面的水 蒸气扩散有一个附加的 阻力。
39
热感觉的影响因素
冷热刺激的存在 刺激的延续时间 人体原有的状态
5℃ 变热
感觉热 感觉冷
40
热感觉的适应性
温度的变化(℃)
28 30 32 34 36 38 40
适应温度（℃）
41
核心温度对热感觉的影响
温暖
中性 皮肤温度作用
热！ 核心温度作用
42
热感觉的测量：问卷调查
Bedford 和 ASHRAE 的七点标度
厚毛衣
0.37
厚长大衣
0.63
厚裤子
0.32
工作服
0.2
夹克
0.4
15
服装的热阻Icl
人运动时由于人体与空气之间存在相对流速， 会降低服装的热阻。
Icl = 0.504 Icl + 0.00281Vwalk – 0.24
椅子给人增加0.15 clo以下热阻
Icl = 0.748 Ach – 0.1
hc=常数 hc= C T 0.25 hc= C (M-50) 0.39 对流质交换系数：传质与传热比拟 LR = he / hc = 16.5 ℃/kPa
13
服装的作用：保温和阻碍湿 扩散
服装的性能：
服装的热阻Icl 服装的透湿性 服装的表面积
14
服装的热阻Icl
一般指显热热阻
人体的基本生理要求
食物分解氧化热量 人体的基本生理要求：
维持体温基本恒定！ 代谢率(Metabolic Rate)：
人体新陈代谢反应过程中 能量释放的速率
4
人体的热平衡
热平衡方程 M W C R E S = 0 皮肤表面积 AD ＝ 0.202 mb 0.425 H 0.725
服装热阻：影响所有换热形式
10
关于热湿环境的术语
平均辐射温度 tr 或 Tr
近似式： 准确的应该是四次方
黑球温度 Tg
k
tr (Fnjtnj )
j 1
k
(Fnj jTn4j )
4
Tr
j 1
0
Tr Tg 2.44 v (Tg Ta )
操作温度：反映了环境空气温度ta和平均辐
射温度 tr 的综合作用
35
人体的体温调节系统
下丘脑前后部是相互制约起作用的，需要同 时利用核心温度和皮肤温度信号来决定调节 方式。
36
人的体温设定Biblioteka Baidu随肌肉活动强度 而改变
在体温调节系统正常 工作时，增加环境温 度并不能提高人体的 核心温度（直肠温 度）。
只有改变代谢率才能 改变人体核心温度。
37
2.温度感受系统与调节系统