建筑环境学之人体对热湿环境的反应培训课件
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建筑环境学(4)
式中 Tr ----平均辐射温度，K； trFnj----周围环境第j个表面的角系数； Tnj----周围环境第j个表面的温度，K； εj----周围环境第j个表面的黑度； ε0----假想围合面的黑度；
四次方关系并采用绝对温标，实际使用时 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 的用黑摄度氏均温等标于 的假 平想 均合 辐围 射的 温黑 度度 近似ε0，表则达有式采：
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℃。
式散发的热量，W/㎡ ； R——人体外表面向周围环境通过辐射形
式散发的热量，W/㎡ ； E——汗液蒸发和呼出的水蒸气所带走的
热量，W/㎡ ； S——人体蓄热率，W/㎡ （式中各项均以
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；
Birkebak (1966) Nelson和Peterson (1952)
建筑环境中的热湿环境课件
（二）通过玻璃窗的 得热
一方面由于阳光的透射； 另一方面由于室内外存在 温度差 （1）通过玻璃板壁的传 热量 按稳态计算： 公式： （2）透过玻璃窗的太阳辐 射得热
（三）墙体、屋顶等建筑构件的传热 过程，可看作非均质板壁的一维不 稳定导热过程
墙体的传热量与温度对外扰的响应
结论： 1.温度波幅的衰减；时间的延迟； 2.当室外温度有所变化时，围护结构外表 面、围护结构本身各部位和内表面的温度 变化比室外空气温度的变化时间上有所滞 后。 距外表面距离越远，滞后的时间就越 长。
结论：围护结构的表面越粗糙，颜色越深， 吸收率越高，反射率越低。
2.半透明物体在太阳照射时
半透明物体对不同波长的太阳辐射的吸收， 反射和穿透有选择性。 结论：玻璃对可见光和波长为3μm以下的 短波红外线来说几乎是透明的，但却能有 效地阻止长波红外线辐射 玻璃属于半透明体：
二.室外空气综合温度
§4-3 建筑围护结构的热湿传递
一.通过围护结构的显热得热 二.通过围护结构的湿传递
一.通过围护结构的显热得热
包括两方面： 通过非透明围护结构的热传导； 通过玻璃窗的日射得热。 （一）通过非透明围护结构的热传导 非透明围护结构的传入室内的热量来源 两方面: 1.室外空气与围护结构外表面之间的对流 换热; 2.太阳辐射通过墙体导热传入的热量。
W ( Pb Pa ) F B0 B
式中： Pｂ—水表面温度下的饱和空气的水蒸汽 分压力 Pａ—空气中的水蒸汽分压力 B—当地实际大气压； F—水表面蒸发面积； —蒸发系数；=0+3.63×10－8v
（2）若蒸发过程是一个绝热过程， 则室内的总得热量并没有增加。空气 向水传递的热量为 Q=F（tr－trs） 式中：tr、trs －分别为空气干球温度、湿 球温度 这些热量全部用于水分的蒸发，湿地 面的散湿量为： W=Q/r 式中，r—水的汽化潜热，2450kJ/kg； W=0.006(tr－trs)F kg/h
建筑环境学第4章人体对热湿环境的反应
服装的性能：
服装的热阻Icl 服装的透湿性 服装的表面积
服装的热阻Icl
一般指显热热阻 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
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
只有改变代谢率才 能改变人体核心温 度。
体温调节系统的工作原理
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。
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
下丘脑具寒冷。
散热调节方式
血管扩张，增加血流，提高表皮温度 出汗
年龄：老年人比年轻人更喜欢热环境吗？
不是，只是老年人活动量小。
性别：女性比男性更喜欢热环境吗？
不是，只是女性喜欢穿较轻薄的衣服。
季节和一天中的时间会影响热舒适感吗？
尽管人体温有波动，但热舒适感没有明显变化
热感觉投票和热舒适投票
Thermal Comfort Vote & Thermal Sensation Vote
加。
人体排汗率 散湿量
决定因素
环境温度 核心温度(代谢率)
服装的热阻Icl 服装的透湿性 服装的表面积
服装的热阻Icl
一般指显热热阻 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
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
只有改变代谢率才 能改变人体核心温 度。
体温调节系统的工作原理
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。
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
下丘脑具寒冷。
散热调节方式
血管扩张，增加血流，提高表皮温度 出汗
年龄：老年人比年轻人更喜欢热环境吗？
不是，只是老年人活动量小。
性别：女性比男性更喜欢热环境吗？
不是，只是女性喜欢穿较轻薄的衣服。
季节和一天中的时间会影响热舒适感吗？
尽管人体温有波动，但热舒适感没有明显变化
热感觉投票和热舒适投票
Thermal Comfort Vote & Thermal Sensation Vote
加。
人体排汗率 散湿量
决定因素
环境温度 核心温度(代谢率)
《建筑热湿环境》课件
湿环境
1 湿度的影响
湿度对人体健康和建筑材料有着重要影响， 需要合理控制室内空气湿度。
2 室内空气湿度的控制
通过通风、空调和湿度控制设备等手段，可 以控制室内空气湿度，提供良好的湿环境。
3 湿度的测量方法
使用湿度计等工具可以准确测量室内湿度， 帮助评估建筑热湿环境。
4 利用建筑设计降低室内湿度
采用合适的建筑设计和材料选择可以帮助降 低室内湿度，提供舒适的湿环境。
在建筑计过程中， 需要充分考虑热湿环 境对建筑舒适度和节 能性的影响。
建筑节能与热湿环境
节能建筑的目标
节能建筑的目标是通过合理的 热湿环境设计和能源利用，减 少建筑能耗。
热湿环境的影响
热湿环境对建筑能耗有着直接 的影响，需要在设计中考虑节 能需求。
节能建筑的热湿环境 设计
采用绝缘材料、合理的通风和 空调系统等措施，可以实现节 能建筑的良好热湿环境。
参考文献
1. 张XX，施XX. 建筑热湿环境[M]. 上海：上海科技出版社，2008. 2. Smith A, Johnson B. Understanding Building Physics: Principles and Applications[J]. London: Taylor & Francis, 2013.
重要性
了解建筑热湿环境对于提供舒适的居住环境和设计节能建筑至关重要。
热环境
热平衡
热平衡是指建筑内的热量输入 和输出达到平衡状态，在此基 础上实现舒适的温度。
人体热舒适度
人体热舒适度受到环境温度和 湿度的影响，建筑设计应考虑 提供舒适的热环境。
降低室内温度的方法
通过建筑设计和热量控制技术， 可以降低室内温度，提供更舒 适的热环境。
人体对热湿环境的反应PPT精品课件
平衡膳食宝塔说明
第一层
• 第一层为各类主食，有 米饭、馒头、面包、麦 片、其他面食等谷类。 提供主要营养素---碳水 化合物，同时也提供了 部分矿物质、微量元素、 维生素和膳食纤维。宝 塔中粮食所占比例最高， 每天为300---500克。
R=fclfeff (T4cl－T4r)
5. 不同环境条件和活动强度下，人体的散热和 散湿量
二、人体的温度感受系统 （一）人体皮肤存在冷点和热点 1、人体皮肤中存在温度感受器 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
中也存有神经元。 （二）根据反应特性，分类：
二.预测平均评价PMV TL=M－W－C－R－E
TL为正，人体产生热感觉；TL为负， 则产生冷感觉。
预测平均评价PMV代表了对同一环境绝 大多数人的舒适感觉。
PPD指标表示对热环境不满意的百分数
由图可见：当PMV=0时，PPD=5%。既意味着在 室内处于最佳的热舒适状态时，仍然有5％的人感 到不满意。因此ISO7730对PPV-PPD指标的推荐值 在－0.5－＋0.5之间，相当于人群中允许有10％ 的人感觉不满意
服装面积系数： fcl=Acl/AD
估算值 ：fcl=1.0+0.3Icl
（五）人体的能量代谢 • 1．人体的能量代谢率： • 影响能量代谢的因素 • 1）精神活动 • 2）食物的特殊动力效应： • 3）环境温度： • 4) 性别、年龄 • 5)肌肉活动：
2. 人体的机械效率
η=W/M 3. 人体蒸发散热量 (1) 人体的皮肤蒸发散热量Esk Emax=( Psk－Pa)/[ Ie,cl＋1/(fcl he)] =he′(Psk－Pa) (2) 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(5.867－Pa) W/㎡ 4. 人体与外界的辐射换热量
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
第四章
人体对热湿环境反应
本章目的
• 介绍了有关本学科的生理学和心理学知识 • 了解从人体热舒适和卫生保护方面出发对热湿环境的要求 • 明确热舒适的环境不是固定的范围，而与多种参数之间的关系有
关 • 认识人体的热过程与无生命物质的热过程之间是有很大区别的
第一节
人体对热湿环境反应的 生理学和心理学基础
• 使用方法：悬挂在测点处，与周围环境达到热平衡，测得黑球温 度Tg。
• 当平均辐射温度与室温差别不很大时
T r Tg 2.44 (Tg Ta )
操作温度 t0
操作温度 to 反映了环境空气温度 ta 和平均辐射温度 作用：
tr
h tr r
t h hr——辐射换热系数，W／(m2o·℃) ；
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
对流质交换系数 he
• 传质与传热的比拟方法 • Lewis 指出：he与hc 相关
LR=he／hc
（4-7）
• LR ——称作刘易斯系数，℃／kPa。
• 典型的室内空气环境：
LR=16.5
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·℃）
提出者
适应条件
受迫 对流
8.6 υ 0.6 12.1 υ 0.5 8.6 υ 0.53 8.3 υ 0.5
D.Mitchell（1974） Winslow等（1939） Gagge等（1969）
• 对流散热 • 辐射散热
• 潜热交换
• 皮肤散湿
人体对热湿环境反应
本章目的
• 介绍了有关本学科的生理学和心理学知识 • 了解从人体热舒适和卫生保护方面出发对热湿环境的要求 • 明确热舒适的环境不是固定的范围，而与多种参数之间的关系有
关 • 认识人体的热过程与无生命物质的热过程之间是有很大区别的
第一节
人体对热湿环境反应的 生理学和心理学基础
• 使用方法：悬挂在测点处，与周围环境达到热平衡，测得黑球温 度Tg。
• 当平均辐射温度与室温差别不很大时
T r Tg 2.44 (Tg Ta )
操作温度 t0
操作温度 to 反映了环境空气温度 ta 和平均辐射温度 作用：
tr
h tr r
t h hr——辐射换热系数，W／(m2o·℃) ；
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
对流质交换系数 he
• 传质与传热的比拟方法 • Lewis 指出：he与hc 相关
LR=he／hc
（4-7）
• LR ——称作刘易斯系数，℃／kPa。
• 典型的室内空气环境：
LR=16.5
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·℃）
提出者
适应条件
受迫 对流
8.6 υ 0.6 12.1 υ 0.5 8.6 υ 0.53 8.3 υ 0.5
D.Mitchell（1974） Winslow等（1939） Gagge等（1969）
• 对流散热 • 辐射散热
• 潜热交换
• 皮肤散湿
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
fcl＝Acl／AD （4-16）
面积系数fcl的求得： • 通过文献；
• 照相法——最可靠；
• 粗估算：
fcl＝1.0＋0.3Icl
（4-17）
——反映了服装的面积系数与服装的热阻间的关系
人体的能量代谢
• 人体的能量代谢率M • 人体的机械效率W • 人体蒸发散热量E
• 人体的皮肤蒸发散热量Esk • 人体的呼吸散热量Cres和Eres
• 人体与外界的辐射换热量R • 不同环境条件和活动强度下人体的散热和散湿量
人体的能量代谢率
• 人体的能量平衡比较复杂 • 与非生物体的能量平衡存在根本的区别 • 人体的能量释放量和释放方式不是固定的 • 受主观和客观环境因素影响并反作用于主观和客观因 素
• 基础代谢率（Basal Metabolic Rate，BMR）： • 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18～25℃之间测定的代谢率叫做基础代谢 率 • 可用作为衡量代谢的一个标准
• 女性比男性低6%～10% • BMR正常的变动范围是10%～15%之内，
如果变动超过20%，则是病理状态。
进食后时间与代谢率的关系
• 人进食后产热量会逐渐增加，并延续7～8h。 • 所增加的热量值取决于食品的性质：
• 全蛋白质食物：增加热量30% • 糖类或脂肪类食物：4%～6% • 混合食物：10%
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
面积系数fcl的求得： • 通过文献；
• 照相法——最可靠；
• 粗估算：
fcl＝1.0＋0.3Icl
（4-17）
——反映了服装的面积系数与服装的热阻间的关系
人体的能量代谢
• 人体的能量代谢率M • 人体的机械效率W • 人体蒸发散热量E
• 人体的皮肤蒸发散热量Esk • 人体的呼吸散热量Cres和Eres
• 人体与外界的辐射换热量R • 不同环境条件和活动强度下人体的散热和散湿量
人体的能量代谢率
• 人体的能量平衡比较复杂 • 与非生物体的能量平衡存在根本的区别 • 人体的能量释放量和释放方式不是固定的 • 受主观和客观环境因素影响并反作用于主观和客观因 素
• 基础代谢率（Basal Metabolic Rate，BMR）： • 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18～25℃之间测定的代谢率叫做基础代谢 率 • 可用作为衡量代谢的一个标准
• 女性比男性低6%～10% • BMR正常的变动范围是10%～15%之内，
如果变动超过20%，则是病理状态。
进食后时间与代谢率的关系
• 人进食后产热量会逐渐增加，并延续7～8h。 • 所增加的热量值取决于食品的性质：
• 全蛋白质食物：增加热量30% • 糖类或脂肪类食物：4%～6% • 混合食物：10%
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
建筑环境学热湿环境52页PPT
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
建筑环境学热湿环境
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此
建筑热湿环境.ppt
成水蒸气，即由液态变为气态。
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
一、围护结构外表面所吸收的太阳辐射热
1.非透光围护结构
不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表面对各种波长的辐射几乎都 是全部吸收，而白色表面可以反射几乎90％的可见光。
围护结构的表面越粗糙、颜色越深，吸收率就越高，反射率越低。
反射
吸收
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
galss
10 1 r2 r 2n 10 2n
n0
10 1 r2 1 r 2 1 0 2
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
两层半透明薄层的总透过率为：
galss
1 2
n0
1 2
n
1 2 1 12
空气的平均折射指数n=1.0；
在太阳光谱范围内，玻璃的平均折射指数n=1.526。
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
射线单程通过半透明薄层的吸收百分比 0
对应其波长的材料的消光系数 K
射线在半透明薄层中的行程L
取决于：
半透明薄层对太阳辐射的吸收现象与大气层对太阳光辐射的吸 收规律相同，即不同波长的辐射按指数关系衰减：
低透low-e玻璃
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
玻璃的吸收百分比a0 :
单层玻璃窗
入射
单程通过的吸收率
1
A
反射率 r
(1 -r
)(1 -a
o
2
)
r
C
(1 -r
2
)
(1
-a
o
2
)
r
(1 -r
)(1 -a
o
4
)
r
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
一、围护结构外表面所吸收的太阳辐射热
1.非透光围护结构
不同的表面对辐射的波长有选择性，黑色表面对各种波长的辐射几乎都 是全部吸收，而白色表面可以反射几乎90％的可见光。
围护结构的表面越粗糙、颜色越深，吸收率就越高，反射率越低。
反射
吸收
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
galss
10 1 r2 r 2n 10 2n
n0
10 1 r2 1 r 2 1 0 2
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
两层半透明薄层的总透过率为：
galss
1 2
n0
1 2
n
1 2 1 12
空气的平均折射指数n=1.0；
在太阳光谱范围内，玻璃的平均折射指数n=1.526。
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
射线单程通过半透明薄层的吸收百分比 0
对应其波长的材料的消光系数 K
射线在半透明薄层中的行程L
取决于：
半透明薄层对太阳辐射的吸收现象与大气层对太阳光辐射的吸 收规律相同，即不同波长的辐射按指数关系衰减：
低透low-e玻璃
§1 太阳辐射对建筑物的热作用
玻璃的吸收百分比a0 :
单层玻璃窗
入射
单程通过的吸收率
1
A
反射率 r
(1 -r
)(1 -a
o
2
)
r
C
(1 -r
2
)
(1
-a
o
2
)
r
(1 -r
)(1 -a
o
4
)
r
第3章建筑热湿环境ppt课件
5. 室外温度谐波传至平壁内表面时的总衰减度和总相位延
迟 tz
o
n
D
0.9e 2 S1
n S2 Y1,w
S1 Y1,w S2 Y2,w
o
tz
n
Sm Ym1,w Ym,w w
4
4－8
4.1 影响室内热环境的物理因素
4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度
1. 大气透明度
大
大气质量：m
反应日射强度到达 表面的路程大小
IN = I0 P m
m = L’/L = 1/sin
为什么太阳高度角 接近0º和90º时垂直 面的日射量都小？
大
4－9
4.1.1 太阳辐射与室外空气综合温度
w ( t ww ) s I I y
ww
w ( t z w
4－16
4. 室外空气综合温度
tw
+
td(I)
=
tz
室外空气温度 当量空气温度 室外空气综合温度
Iy/w工程处理：
tz tw
sI
w
垂直面： Iy/w = 0；
水平面： Iy/w = 3.5～4.0℃。
如果忽略围护结构外表
面与天空和周围物体之
的物理因素
计算方法
人体生理学 和心理学
热湿环境 评价
合太 温阳 度辐
射 与 综
构非 的透 热明 工体 性围 能护
结
构半 的透 热明 工体 性围 能护
结
非稳光 稳定学 定特特 特性性 性
得热负荷概念
稳定计算方法 冬夏
谐波反应法 围护结构负荷
冷负荷系数法 人,照明,设备 空气渗透负荷
湿 量 计 算
生心热 理理舒 学学适 基基性
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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
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
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
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
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
36
人的体温设定值随肌肉活动强度 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
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)
51
气流与 吹风感 draught
定义：人体所不希望的局部降温 但在“中性－热”环境下吹风往往是愉快
的 其它不舒适的原因
局部压力干扰 冷颤出现
52
气流与 吹风感 draught
人头顶上的自然对流速度是 0.2 m/s，所以是 人体对风速可以觉察到的阈值，往往用来确定 室内风速的设计标准。
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(Shel)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
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
(Fnjtnj )
j 1
=
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
环境温度 核心温度(代谢率)
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)
参考文献：H. Hensel, Thermoreception and Temperature Regulation, London: Academic Press, 1981
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： 1 clo干燥服装被汗湿润后的热阻
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。
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。
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
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
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
第四章
人体对热湿环境的 反应
1
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
3
1. 人体的热平衡
当空气流速≤0.5 m/s，麦金太尔(1979)等研究 者的实验表明，只要把空气温度调整得合适 （提高空气温度），就可以使空气的流动几乎 觉察不到。
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
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 ℃
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
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
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
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
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
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
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
36
人的体温设定值随肌肉活动强度 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
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)
51
气流与 吹风感 draught
定义：人体所不希望的局部降温 但在“中性－热”环境下吹风往往是愉快
的 其它不舒适的原因
局部压力干扰 冷颤出现
52
气流与 吹风感 draught
人头顶上的自然对流速度是 0.2 m/s，所以是 人体对风速可以觉察到的阈值，往往用来确定 室内风速的设计标准。
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(Shel)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
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
(Fnjtnj )
j 1
=
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
环境温度 核心温度(代谢率)
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)
参考文献：H. Hensel, Thermoreception and Temperature Regulation, London: Academic Press, 1981
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： 1 clo干燥服装被汗湿润后的热阻
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。
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。
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
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
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
第四章
人体对热湿环境的 反应
1
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
3
1. 人体的热平衡
当空气流速≤0.5 m/s，麦金太尔(1979)等研究 者的实验表明，只要把空气温度调整得合适 （提高空气温度），就可以使空气的流动几乎 觉察不到。
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
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 ℃
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
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