第三章 微气候环境

第三章
1、简述微气候的构成要素及其相互关系。
答：微气候是指生产、生活过程中现场所处的局部环境中的气候状况，包括下列4个最重要的参数：空气气温、 空气湿度、气流速度（风速）、热辐射条件。有的参考文献还增加一个参数:周围表面温度。
微气候各要素之间的相互关系: 在人类作业或起居环境中，气温、湿度、热辐射和气流速度对人体的影响是可以相互替代的。某一参数的变化对人体的影响，可以由另一参数的相互变化所补偿。我们把微气候参数以及对冷热感觉有显著影响的微气候参数的各种组合的综合指标，称之为微气候指标，其中重要的组合有：空气温度和周围表面温度；空气温度、周围表面温度和气流速度；空气温度、周围表面温度、气流速度和相对湿度；空气温度、气流速度和相对湿度；空气温度和相对湿度。
2、简述人体基本热平衡方程式。
答：人体单位时间向外散发的热量，取决于人体外表面与周围环境的四种热交换方式，即辐射热交换、对流热交换、蒸发热交换和传导热交换。
人体的热平衡方程为：Qs ＝ Qm － W ± Qc ± Qr － Qe ± Qk
式中 ，Qs-人体的热积蓄或热债变化率（J/m2 ?h）；
W -人体为维持生理活动及肌肉活动所做的功（J/m2 ?h）；
Qm-人体的新陈代谢产热率（J/m2 ? h）；
Qc-为人体外表面与周围环境的对流换热率（J/m2 ? h）；
Qr-人体外表面向周围环境的传导换热率（J/m2 ? h）；
Qk-人体外表面向周围环境的辐射热传递率（J/m2 ? h）；
Qe-人体汗液蒸发和呼出水蒸气的蒸发热传递率（J/m2 ? h）；“＋”表示人体得热，“－”表示人体散热。
人体的热平衡是动态的 ，当Qs = 0时，人处于热平衡状态，此时，人体皮肤温度在36.5℃左右，人感到舒适；当Qs > 0时，人感到热；当Qs < 0时，人感到冷。
3、人对微气候条件的主观感受有哪些?如何评价？
答：人体对微气候环境的主观感觉，即心理上是否感到满意、舒适，是进行微气候环境评价的重要指标之一。一般认为，“舒适”有两种含义，一种是指人主观感到的舒适；另一种是指人体生理上的适宜度。比较常用的是以人的主观感觉作为标准的舒适度，它往往会影响到工作效率。其中包括，1. 舒适温度： 所谓舒适温度是指某一温度范围而言。生理学上常用的规定是：人坐着休息，穿着薄衣服，无强迫热对流，未经热习服的人所感到的舒适温度。按照这一标准测定的温度一般是 21℃± 3℃。2. 舒适湿度：舒适的湿度一般为40％~ 60％。不同的空气湿度下，人的感觉不同，特别是在高温、高湿的空气下对人的感觉和工作效率的消极影响极

大。3. 舒适的风速：在工作人数不多的房间里，空气的最佳速度为0.3 m/s；而在拥挤的房间里为0.4 m/s。室内温度和湿度很高时，空气流速最好是l~2 m/s。
评价微气候环境的四种方法分别是：
1、不舒适指数
以人体对温度和湿度的感觉为例，舒伯特和希尔经过大量研究证明，最合适的湿度(H，%)与气温（t， ℃）的关系为：H = 188－7.2t 12.2℃＜t＜26℃ ）
针对这个情况，J．E．Bosen提出了一个不舒适指数DI(Discomfort index)来综合表征人体对温度湿度环境的感觉。
DI＝（td ＋ tw）× 0.72＋40.6
式中，td为干球温度（℃）；tw为湿球温度（℃）。
2.有效温度（感觉温度）
有效温度是指根据人体在微气候环境下，具有同等主诉温热感觉的最低气流速度和气温的等效温标。它是根据人的主诉温度感受所制订的经验性温度指标。
前人（C．P．Yaglou）以干球温度、湿球温度、气流温度为参数，进行了大量实验，绘制成有效温度图。只要测出干球温度、湿球温度和气流速度，就可以求出有效温度。
3. 三球温度指数（WBGT）
三球温度指数也称为湿球黑球温度(wet bulb globe temperature index，WBGT)，是综合考虑了干球温度、相对湿度、平均辐射温度和风速等4个环境因素的综合温标，也是综合评价人体接触作业环境热负荷的一个基本参量。
这里热负荷（heat stress）是指人体在热环境中作业时的受热程度，取决于体力劳动的产热量和环境与人体间热交换的特性。
WBGT指数计算要考虑不同的气候条件。
室内外无太阳辐射时，采用自然湿球温度(WB)和黑球温度(GT)计算，
室外有太阳辐射时要把干球温度(DT)考虑进去。其计算公式如下：
室内外无太阳辐射时(室内、阴天或夜间)
WBGT=0.7WB+0.3GT
室外有太阳辐射时
WBGT=0.7WB+0.2GT+0.1DT
该法的特征是不用直接测量气流速度(其值已在自然湿球温度上反映了)。应该注意的是，在WBGT相同，但辐射热、湿度和空气流速不同时，人的生理反应不同。
当湿度很高、空气流速很低时，使用WBGT方法较差。
作业种类 轻劳动 中等劳动 重劳动
持续劳动
75%劳动，25%休息
50%劳动，50%休息
25%劳动，75%休息 30
30.6
31.4
32.2 26.7
28.0
29.4
31.1 25.0
25.9
27.9
30.0
表1 允许接触高温的阈值/ ℃
该表为美国工业卫生委员会推荐的各种不同的劳动休息制度的三球温度指数阈值，该种方法比较直观，应用起来比较方便。


目前，我国也制定了运用WBGT指数对作业人员热负荷进行评价的标准（GB／T 17244—1998）。该标准由中国国家技术监督局于1998年3月10日批准、1998年10月1日正式实施。该标准以工人8小时工作日平均能量代谢

率（单位：kJ／min?m2）为基础进行劳动强度的等级划分，然后给出了不同劳动强度下，人体各种感觉状态（好，中、差、很差）的WBGT指数值。具体请参阅标准。
WBGT指数评价标准

注：表中“好”级的WBGT指数值是以最高肛温不超过38℃为限。
4.卡他度
卡他度是指由被加热36.5℃时的卡他温度计的液球，在单位时间、单位面积上所散发的热量，单位为mcal/cm2?s。
卡他度一般用来评价劳动条件舒适程度。
卡他温度计是一种测定气温、湿度和风速三者综合作用的仪器。卡他度H可通过测定卡他温度计的液柱由38℃降到35℃时所经过的时间（T）而求得。
H = F/T
式中，H-卡他度（mcal/cm2?s）；
F-卡他计常数；
T-由38℃降至35℃所经过的时间（s）。
卡他度分为干卡他度和湿卡他度两种。
干卡他度包括对流和辐射的散热效应。
湿卡他度则包括对流、辐射和蒸发三者综合的散热效果。
一般H值越大，散热条件越好。
工作时感到比较舒适的卡他度如表2和表3所示。
表2 较舒适的卡他度
劳动状况
卡他度 轻劳动 中等劳动 重劳动
干卡他度
湿卡他度 >6
>18 >8
>25 >10
>30

表3 不同卡他度下的人的感觉
热感觉 卡他度
干式 湿式
很热
热
令人愉快
凉爽
冷 3
3～4
4～6
8～9.5
>9.5 10
10~12
12~18
18~20
>20
4、为什么必须综合评价微气候条件？
答：研究微气候环境对人体的影响，不能仅考虑其中某个因素，因为构成微气候环境的各要素之间是相互作用，相互影响的。人进入作业或生活场所时，要受温度、湿度、风速和热辐射等多种因素的综合影响。因此，应综合评价微气候环境。

5、微气候环境的评价方法有哪些？各自有何特点？
答：微气候环境的评价方法有
（1）不舒适指数。通过计算各种作业场所、办公室及公共场所的不适指数，就可以掌握其环境特点及对人的影响。不舒适指数不足之处是没有考虑风速。
（2）有效温度（感觉温度）。有效温度是指根据人体在微气候环境下，具有同等主诉温热感觉的最低气流速度和气温的等效温标。它是根据人的主诉温度感受所制订的经验性温度指标。
（3）三球温度指数（WBGT）。该法的特征是不用直接测量气流速度(其值已在自然湿球温度上反映了)。应该注意的是，在WBGT相同，但辐射热、湿度和空气流速不同时，人的生理反应不同。
6、什么是高温作业环境？高温作业环境分为几类？
答：一般将热源散热量大于84kJ/（m2?h）的环境叫高温作业环境。
高温作业环境有三种基本类型：
一是高温、强热辐射作业，其特点为气温高，热辐射强度大，相对湿度较低；

二是高温、高湿作业，其特点为气温高、湿度大，如果通风不良就会形成湿热环境；
三是夏季露天作业，如农民劳动、建筑等露天作业。
7、高温作业环境对人体有什么影响？如何改善？
答：高温作业环境对人体的影响有以下四点
（1）对消化系统具有抑制作用。人在高温下，体内血液重新分配，引起消化道相对贫血，由于出汗排出大量氯化物以及大量饮水，致使胃液酸度下降，会引起食欲不振、消化不良和胃肠疾病的增大。
（2）对中枢神经系统具有抑制作用。高温热环境下大脑皮层兴奋过程减弱，条件反射的潜伏期延长，注意力不易集中。严重时，会出现头晕、头痛、恶心、疲劳乃至虚脱等症状。
（3）导致水分和盐分大量丧失。在高温下进行重体力劳动时，平均每小时出汗量为0.75～2.0L，一个工作日可达5～10L。人体长时间持续受热，可使下丘脑体温调节功能发生障碍。由于出汗，大量水分丢失，以至水盐代谢失衡，血容量减少，机体热负荷过大，加重了心血管负荷，引起心肌疲劳，数年后可出现高血压、心肌受损及其他方面的慢性疾患。
（4）高温及噪声联合作用损伤人的听力。有文献对此进行专门报导，高温对人体语言听阈和高频听阈没有影响，但高温与噪声的联合作用不仅能加重噪声对人耳高频听阈的损害，也能提高人耳语频听阈。因此，降低高温环境温度可减轻噪声对工人听力的危害。
改善方法：
高温作业环境的改善应从生产工艺和技术、保健措施、生产组织措施等方面加以改善。
（一） 生产工艺和技术措施
（1）合理设计生产工艺过程。
（2）屏蔽热源。
（3）降低温度。
（4）增加气流速度。
（二） 保健措施
（1）合理供给饮料和补充营养。
（2）合理使用劳保用品。 高温作业的工作服，应 具有耐热、导热系数小、透气性好的特点。
（3）进行职工适应性检查。 因为人的热适应能力有差别，有的人对高温条件反应敏感。因此，在就业前应进行职业适应性检查。凡有心血管器质性病变的人，高血压，溃疡病，肺、肝、肾等病患的人都不适应于高温作业。
（三） 生产组织措施
（1）减小作业速度或增加休息次数，以此来减少人体产热量。高温作业条件下，不应采取强制生产节拍，应适当减轻工人负荷，合理安排作息时间，以减少工人在高温条件下的体力消耗。
（2）合理安排休息场所。作业者在高温作业时身体积热，需要离开高温环境到休息室休息，恢复热平衡机能。温度在 20～30℃之间最适用于高温作业环境下身体积热后的休息。
（3）职业适应。对于离开高温作业环境较长时间又重新

从事高温作业者，应给予更长的休息时间，使其逐步适应高温环境。
8、低温作业环境对人体有什么影响？如何改善？
答：低温环境对人体的影响，不仅取决于温度，还取决于湿度、气流速度，在低温高湿条件下，由于湿度的增加，衣服的热阻降低，使衣服起不到御寒作用，会引起人体肌肉痛、发炎，神经痛、神经炎，腰痛、风湿痛等各种疾患。而随着气流速度增加，人体通过空气对流散热量增加，而且温度越低，气流速度影响越大，有效温度降低量越大。
低温环境条件下，首先影响人体四肢的灵活性，最常见的是肢体麻木。特别是影响手的精细运动灵巧度和双手的协调动作。手的操作效率和手部皮肤温度及手温有密切关系。手的触觉敏感性的临界皮温是10℃左右，操作灵巧度的临界皮肤温度是12～16℃之间，长时间暴露于10℃以下，手的操作效率会明显降低。
低温作业环境的改善，应做好以下工作：
（1）做好采暖和保暖工作。应按照《工业企业设计卫生标准》和《工业企业采暖、通风和空气调节设计规范》的规定，设置必要的采暖设备。
（2）提高作业负荷。增加作业负荷，可以使作业者降低寒冷感。但工作负荷的增加，应以不使作业者出汗为限。
（3）个体保护。低温作业车间或冬季室外作业者，应穿御寒服装，并应采用热阻值大、吸汗和透气性强的衣料。
（4）采用热辐射取暖。室外作业，若用提高外界温度方法消除寒冷是不可能的；若采用个体防护方法，厚厚的衣服又影响作业者操作的灵活性，而且有些部位又不能被保护起来。还是采用热辐射的方法御寒最为有效。