人与作业环境界面设计

• 式中，M为代谢产热量；C为人体与周围环境通过对流交换的热量， 人体从周围环境吸热为正值，散热为负值；R为人体与周围环境通过 辐射交换的热量，人体从外环境吸收辐射热为正值，散出辐射热为负 值；E为人体通过皮肤表面汗液的蒸发散热量，均为负值；W为人体 对外做功所消耗的热量，均为负值；S为人体的蓄热状态。
热源，如各种冶炼炉、化学反应锅、被加热的物体、机器运转发热和 人体散热等影响。
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９.２ 人与热环境
• 热源通过传导、对流使作业环境的空气加热，并通过辐射加热四周物 体，形成第二热源，扩大了直接加热空气的面积，使气温升高。
• ２.气湿 • 作业环境的气湿以空气相对湿度表示。相对湿度在８０％以上称为高
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９.２ 人与热环境
• ９.２.１影响热环境的要素
• 影响热环境条件的主要因素有空气温度、空气湿度、空气流速和热辐 射。这四个要素对人体的热平衡都会产生影响，而且各要素对机体的 影响是综合的。因此，为了对热环境进行分析和评价，就必须考虑各 个要素对热环境条件的影响。
• １.气温 • 作业环境中的气温除取决于大气温度外，还受太阳辐射和作业场所的
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９.１ 人体对环境的适应程度
• 根据作业环境对人体的影响和人体对环境的适应程度，可把人的作业 环境分为四个区域，即：
• （１）最舒适区 • 各项指标最佳，使人在劳动过程中感到满意。 • （２）舒适区 • 在正常情况下，这种环境使人能够接受，而且不会感到刺激和疲劳。 • （３）不舒适区 • 作业环境的某种条件偏离了舒适指标的正常值，较长时间处于此种环
境下，会使人疲劳或影响工效，因此，需采取一定的保护措施，以保 证正常工作。
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９.１ 人体对环境的适应程度
• （４）不能忍受区 • 若无相应的保护措施，在该环境下人将难以生存，为了能在该环境下
工作，必须采取现代化技术手段（如密封），使人与有害的外界环境 隔离开来。 • 最佳方案是创造一种人体舒适而又有利于工作的环境条件。因此，必 须了解环境条件应当保持在什么样的范围之内，才能使人感到舒适而 工作效率又能达到最高。图９-１是根据作业环境分区的原则，提供 了一个决定舒适程度的环境因素示意图，以直观的方式表示了不同舒 适程度的范围。
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９.１ 人体对环境的适应程度
• 在生产实践中，由于技术、经济等各种原因，上述舒适的环境条件有 时是难以充分保证的，于是就只能降低要求，创造一个允许环境，即 要求环境条件保证在不危害人体健康和基本不影响工作效率的范围之 内。
• 有时，由于事故、故障等原因，上述基本允许的环境条件也会难以充 分保证，在这种情况下，必须保证人体不受伤害的最低限度的环境条 件，创造一个安全的环境。
• 在人机系统设计中，利用环境控制系统来控制和改善环境只是保障人 的健康和安全的一个方面。
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９.１ 人体对环境的适应程度
• 而在很多情况下，由于经济和技术上的原因，充分控制环境仍不够理 想，为此，就常常需要采用各种个体防护用具来对抗种种不利的环境 条件，以保证系统的安全和高效。
• 下面将介绍一般环境因素对人体的影响、防护标准、评价方法等内容 ，为设计各种舒适环境、允许环境或安全环境提供基础资料。
第9章 人与作业环境界面设计
• ９.１ 人体对环境的适应程度 • ９.２ 人与热环境 • ９.３ 人与光环境 • ９.４ 人与声环境 • ９.５ 人与振动环境 • ９.６ 人与毒物环境
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９.１ 人体对环境的适应程度
• 在人-机-环境系统中，对系统产生影响的一般环境主要有热环境、照 明、噪声、振动、粉尘以及有毒物质等。随着人类生产活动领域的扩 大，影响系统的还有失重、超重、异常气压、加速度、电离辐射以及 非电离辐射等特殊环境因素。如果在系统设计的各个阶段，尽可能排 除各种环境因素对人体的不良影响，使人具有“舒适”的作业环境， 不仅有利于保护劳动者的健康与安全，还有利于最大限度地提高系统 的综合效能。因此，作业环境对系统的影响就成为人机工程学研究中 的一个重要方面。
气湿；低于３０％称为低气湿。高气湿主要由于水分蒸发与释放蒸气 所致，如纺织、印染、造纸、制革、缫丝以及潮湿的矿井、隧道等作 业场所常为高气湿。在冬季的高温车间可出现低气湿。 • ３.气流 • 作业环境中的气流除受外界风力的影响外，主要与作业场所中的热源 有关。热源使空气加热而上升，室外的冷空气从门窗和下部空隙进入 室内，造成空气对流。室内外温差越大，产生的气流越大。
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９.２ 人与热环境
• ９.２.３热环境对人体的影响
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９.２ 人与热环境
• ９.２.２人体的热平衡
• 人体所受的热有两种来源：一种是机体的代谢产热；另一种是外界环 境热量作用于机体。机体通过对流、传导、辐射、蒸发等途径与外界 环境进行热交换，以保持机体的热平衡。机体与周围环境的热交换可 用下式表示：M±C±R－E－W＝S（９-１）
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９.２ 人与热环境
• 显然，当人体产热和散热相等时，即S＝０，人体处于动态热平衡状 态；当产热多于散热时，即S＞０，人体热平衡破坏，可导致体温升 高；当散热多于产热时，即S＜０，可导致体温下降。图９-２为人体 热平衡状态图。
• 人体的热平衡并不是一个简单的物理过程，而是在神经系统调节下的 非常复杂的过程。所以，周围热环境各要素虽然经常在变化，而人体 的体温仍能保持稳定。只有当外界热环境要素发生剧烈变化时，才会 对机体产生不良影响。
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９.２ 人与热环境
• ４.热辐射 • 热辐射主要指红外线及一部分可视线而言。太阳及作业环境中的各种
熔炉、开放火焰、熔化的金属等热源均能产生大量热辐射。红外线不 能直接使空气加热，但可使周围物体加热。当周围物体表面温度超过 人体表面温度时，周围物体表面则向人体放散热辐射而使人体受热， 称为正辐射。相反，当周围物体表面温度低于人体表面温度时，人体 表面则向周围物体辐射散热，称为负辐射。负辐射有利于人体散热， 在防暑降温上有一定的意义。