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人体对热湿环境的反应

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。

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

服装的表面积用服装的面积系数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Emax（W/m2）为：

he是着装人体表面即服装表面的对流质交换系数，W/m2·kPa。水蒸气分压力单位均为kPa。

如果把皮肤表面的饱和水蒸气分压力Psk简化为皮肤温度tsk的回归函数，有：Psk＝0.254tsk-3.335

人体的呼吸散热量Cres和Eres：人体的呼吸散热损失包括显热散热和潜热散热。

显热散热量Cres为：

Cres＝0.0014M（34-ta）W／m2

呼吸时的潜热散热量Eres为：

Eres＝0.0173M（5.867－Pa）W／m2

人体与外界的辐射换热量R人体与外界的长波辐射换热方程可表为：

ε——人体表面的发射率，对于灰体其值等于吸收率a，在一般衣着条件下，人体整体a在0.95以上；

σ——斯蒂芬-玻尔兹曼常数（5.67×10-8W／m2K4）；

feff——人体姿态影响有效表面积的修正系数；

Tcl——人体表面的温度，K；

Tr——环境的平均辐射温度，K。

不同环境条件和活动强度下人体的散热和散湿量：当活动强度一定时，人体的发热量在一定温度范围内可以近似看作是常数。

全热：主要决定于肌肉活动强度，另受其它因素影响。

显热：决定于温度，随温度上升而减少。

潜热(散湿)：决定于温度，随温度上升而增加。

1.6人体的的温度感受系统

人体能够感受外界的温度变化是因为在人体皮肤层中存在温度感受器，当它们受到冷热刺激时，就会产生冲动，向大脑发出约50mV左右的脉冲信号，信号的强弱由脉冲的频率决定。如果讲一个微电极插入一个神经元的轴突中或单个神经纤维中，就可以直接记录下这些脉冲，同时可以考察到它们的频率随温度刺激的改变而改变。目前科学家就是用这种手段来研究人体和动物的冷热感觉和体温调节的生理机制的。

1.7人体的体温调节系统

下丘脑具有调节代谢、体