人体对热湿环境的反应.doc

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1、建筑环境学论文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。

2、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

3、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。主要是通过皮肤建筑环境学论文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

4、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（OperationTemperature）：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

5、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=16.51.4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。1clo=0.155m2·K/W1clo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

6、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。建筑环境学论文服装的表面积用服装的面积

7、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代谢率M：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。并且，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。人体的机械效率W：人体对外所做的功和人体的代谢率一样，取决于活动强度。人体对外输出的机械功

8、是代谢率的函数。人体对外做功的机械效率η定义为：η＝W／M。人体蒸发散热量E：人体的皮肤蒸发散热量Esk皮肤表面可能达到的最大潜热换热量