建筑环境学-第4章 人体对热湿环境的反应课件.ppt

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1、第四章人体对热湿环境的反应1第一节人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础食物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(MetabolicRate)：人体新陈代谢反应过程中能量释放的速率。2人体的热平衡热平衡方程MWCRES=0皮肤表面积AD＝0.202mb0.425H0.725身高1.78m体重65kgAD为1.8m23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10mm以内的部分，通常包括皮肤，皮下脂

2、肪和表层的肌肉。4人体体温范围肝脏：最高，38℃各部分温差不会太大皮肤：与外界环境有关日夜有1℃以内的波动代表温度：核心温度5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℃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℃(

3、手)伴随疼感的冷感觉6人体与外界的热交换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7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：Draft，冷感和对皮肤的压力冲击服装热阻：影响所有换热形式8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操作温度：反映了环境空气温度ta和平均辐射温度的综合作用9平均辐射温度:一个假象的等温围

4、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。=10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=Cvn自然对流：三种主要形式hc=常数hc=CT0.25hc=C(M-50)0.39对流质交换系数：传质与传热比拟LR=he/hc=16.5℃/kPa11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12服装的热阻Icl一般指显热热阻单位m2K/W和clo，其中1clo=0.155m2K/W已知单件服装热阻：Icl=0.

5、161+0.835Iclu,i13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=0.504Icl+0.00281Vwalk–0.24椅子给人增加0.15clo以下热阻Icl=0.748Ach–0.1步速90步/min1clo0.48clo14舒适服装热阻与环境温度、相对风速、活动强度的关系15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。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

6、量。16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(kPam2/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：17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+0.3Icl18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

7、进食后时间的长短等：进食后代谢率增加，蛋白质代谢率高，糖和脂肪类代谢率低。代谢率单位met：1met=58.2W/m2，即成年男子静坐时的代谢率。196~10%基础代谢率：参照基础基础代谢率(BMR，BasalMetabolicRate):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。46met。BMR变化范围：10~15％。超过20％为病态。20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5met以下21人体是高效的能量转化系统吗？否！机械效率＝W/M大部分室

8、内劳动机械效率近似022人体的潜热散热量：皮肤蒸发体表全部被汗湿润：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=0.06Emax有正常排汗时Edif=0.06(Emax–Ersw)23人体