当前课程知识点：建筑环境学 > 第四讲 人体对热湿环境的反应 > 4.1.1 人体热平衡 > 人体对外的散热方式
我们前面谈到的代谢率
指的是人体的产热量
而这些产热量
又是怎么散发到环境中的呢
人体散热包括显热和潜热两部分
显热换热中的对流换热部分
是比较容易计算的
也是大家比较熟悉的
知道人体的皮肤温度
服装热阻
还有空气温度和速度
我们就可以算出
通过人体表面的对流散热量
另一个显热散热的渠道就是辐射换热
包括长波辐射和太阳辐射两部分
人体与外界的长波辐射换热量
是这样一个四次方公式
就是斯蒂芬-玻尔兹曼常数sigma
与黑度epsilon的乘积
再乘以人体表面
与环境平均辐射温度的四次方温差
对于着装人体
代表人体表面温度的
就应该是服装表面温度tcl了
长波辐射范围内
灰体的发射率等于吸收率
在一般衣着条件下
人体表面的长波吸收率
一般在0.9左右
除非你穿了有low-e涂层的特殊材料服装
吸收率才会比较低
但是这个公式中
还需要有两个修正系数
一个是前面介绍到的服装面积系数fcl
这是一个总是大于1的修正系数
另一个就是反映人体姿态影响的
有效表面积修正系数Feff
由于人体总是有一部分表面积
并没有真正面向外环境表面
而是与人体的其他表面互相反射
例如耳朵后面这一部分皮肤
能够对外界正常对流散热
但是它很难接收到外界的辐射
当然 这部分面积的大小与人的姿态有关
人体越是处于折弯的姿态
这部分面积就越小
所以Feff总是小于1
人体对太阳辐射的吸收
用这个表达式来描述
就是太阳辐射照度乘以人体的吸收率
再乘以前面提到的服装面积系数
和人体姿态影响的有效表面积修正系数
与长波辐射不同的是
人体表面对太阳辐射的吸收率
是有波长选择性的
与人体裸露部分的皮肤和服装的颜色有关
颜色越深
吸收率越高
下面我们来看看人体表面的潜热散热
众所周知
潜热换热比显热换热的换热能力更强
潜热散热量取决于体表温度下的
饱和水蒸气分压力
与空气的水蒸气分压力之差
如果人体表面100%都被水或者汗液湿润
这时达到了当前环境下
人体可能达到的最大潜热换热能力Emax
这个表达式的分母就是总潜热换热热阻
我在前面服装热阻部分已经讲过了
什么时候才会出现这种情况呢
就是总排汗量大大超过蒸发量时
才可能保证人体的每一部分都是湿润的
也就是说
人的产湿量很大
但散湿量却很小
所以水分都堆积在皮肤表面了
才会出现这种情况
实际上只要不是处于极端条件下
这种情况是不可能出现的
人实际的排汗量没有那么大
实际蒸发量Esk更是要比Emax小得多
那么我们就给这个
实际蒸发量和Emax之比
定义为皮肤湿润度w
相当于湿皮肤表面积
所占人体皮肤表面积的比例
其实人体在不出汗的时候
皮肤表面也会有水分的损失
叫做皮肤湿扩散
那么皮肤表面的蒸发散热量Esk
就等于汗液蒸发的散热量
加上皮肤湿扩散的散热量
皮肤湿扩散的散热量
占最大皮肤潜热散热量Emax的6%左右
出汗的时候
这个皮肤湿扩散的散热量
就等于最大皮肤潜热散热量
扣除汗液蒸发散热量的6%了
其实人体出多少汗
是由体温调节系统控制的
当感到蒸发散热量合适了
就不会再增加出汗量了
在接近热舒适条件下
出汗的散热蒸发量
有这样的实验回归公式
在非极端环境下
人体的潜热散热能力
远远不到前面表述的
人体可能达到的最大潜热换热能力Emax
那么增加空气湿度
并不会减少人体散热量
从而人体出现热积累而导致体温上升
因为尽管皮肤表面
与空气水蒸气分压力之差减小了
但是可以扩大潜热换热的面积
就能获得相同的散热量
只是在这种情况下
皮肤的湿润表面积会增大
也就是皮肤湿润度会增大
皮肤湿润度的增加
被感受为皮肤“黏着性”的增加
从而导致了热不舒适感
所以说潮湿的环境
令人感到不舒适的主要原因
是使皮肤的“黏着性”增加
皮肤湿润度达到什么程度
人会感到不舒适呢
Nishi和Gagge 在1977年
给出了可能引起
不舒适的皮肤湿润度的下限
就是这个表达式
它随代谢率递增
当人处于静息状态时
代谢率为58.2W/m2
那么皮肤湿润度超过0.22
就会感到不舒服了
刚才说的都是偏热环境的情况
在偏冷环境下
湿度的作用就完全不一样了
在偏冷的条件下
人不会出汗
所以高湿与否不影响人体的散热
但是在湿度非常高的情况下
由于服装纤维对水分的吸附作用
会导致服装的热阻下降
从而强化了人的冷感
除了体表以外
人体的另一个散热渠道是呼吸系统
空气进入呼吸系统在进行代谢反应后
还会带走肺部和呼吸道的水分和热量
这里是呼吸显热散热量
和潜热散热量的表达式
前者与空气温度有关
后者与空气的水蒸气分压力有关
当然二者都取决于代谢率
也就是活动强度
值得注意的是
这里的散热量单位中分母的平米
指的是人体表面的皮肤面积
而不是呼吸系统的换热面积
这也是为了便于进行人整体的散热量
累计计算而规定的
我们现在来探讨一下
人体产热 产湿量的影响因素
人体的全热产热其实就是代谢率
主要决定于肌肉活动强度
虽然温度过高或者过低
都会导致代谢率提高
但在多种情况下
我们不会把环境参数控制到
到让人觉得太冷或者太热的地步
这时候人体的代谢率
基本是没有多大变化的
当然在极端环境下
这部分代谢率的变化是需要考虑的
在前面提到过的其他因素
在应用上是可以忽略的
但是 虽然活动强度一定
人体的全热产热基本就是常数
但是随着环境温度的高低不同
人体的显热散热量和潜热散热量的比例
却是改变的
是处于此消彼长的状态
我们来看看这张数据表
这是成年男子在不同环境温度条件下
不同活动强度的产热 产湿量
大家是不是看到
活动强度一定
环境温度越高
显热散热就越少
潜热散热就越多啊
大家还可以注意一下
潜热和显热的总和是不变的
例如在极轻劳动条件下
潜热和显热的总和基本都是134W
只有在22℃以下才有所增加
很多人都会以为环境越潮湿
人的出汗就越多
其实并不是这样的
决定人体排汗量的两个因素
一是前面说的环境温度
第二个就是人的代谢率
反映在人体的核心温度上
我们在介绍人的体温的时候说到过
活动强度越大
人的正常体温也就会越高
核心温度自然就越高
这张图给出的是人体在两个环境温度下
不同直肠温度条件下的出汗率的曲线图
反映出直肠温度越高 环境温度越高
出汗率就越大
环境有效温度10.5℃的曲线有一段是平的
没有随直肠温度的升高而改变
是因为那个状态下
10.5℃的环境温度使人感觉有些冷
所以是不会出汗的
-1.1 建筑环境与人类文明发展
-1.2 适应气候的传统民居建筑
-1.3 适应气候的各类传统建筑
-1.4 本课程的任务与重要性
-补充视频资料
-练习题
--练习题--作业
-2.1 地球绕日运动的规律
-2.2 太阳辐射
--太阳辐射
-2.3.1 室外气候
--室外气候
-习题2.1
--习题2.1--作业
-2.3.2 室外气候
--室外气候
-2.4 城市气候
--城市气候
-习题2.2
--习题2.2--作业
-补充视频资料
-3.1 基本概念与术语
--基本概念与术语
-3.2 得热与来源
--得热与来源
-3.3 围护结构的热工特性
-3.3.1 通过非透光围护结构的传热过程
-思考题3.1
-思考题3.2
-思考题3.3
-习题3.1
--习题3.1--作业
-3.3.2 通过透光围护结构的传热过程
-3.4冷负荷与热负荷的基本原理
-思考题3.4
-习题3.2
--习题3.2--作业
-3.5 负荷的计算方法
-思考题3.5
-习题3.3
--习题3.3--作业
-4.1.1 人体热平衡
--人体代谢与体温
--服装的作用
--人体的能量代谢
-4.1.2 温度感受系统与调节系统
-习题4.1
--习题4.1--作业
-4.1.3 热感觉与热舒适
--热感觉
--热舒适
--影响热舒适的因素
-4.2 人体对稳态热环境的反应
-讨论1
-习题4.2
--第四讲 人体对热湿环境的反应--习题4.2
-4.3 人体对动态热环境的反应
-4.4 其他热湿环境的物理变量
-4.5 热环境与劳动效率
--热环境与劳动效率
-4.6 人体热调节的数学模型
-讨论2
-习题 4.3
--习题 4.3--作业
-5.1 概论
--概论
-5.2 室内空气污染源和污染途径
-5.3 室内空气污染对人体健康的影响
-习题5.1
--习题5.1--作业
-5.4 室内空气质量评价方法与标准
-5.5 室内空气污染的控制方法
-习题5.2
--第五讲 室内空气质量--习题5.2
-6.1 概述
--概述
-6.2 室内空气环境营造方法
-习题6.1
--习题6.1--作业
-6.3 基本原理：稀释与置换
-6.4 室内空气环境的评价指标
-6.5 主要评价测量指标的测量方法
-习题6.2
--第六讲 室内空气环境营造的理论基础--习题6.2
-7.1 声波的基本物理性质
-7.2 人体对声环境的反应原理和噪声评价
-7.3 声音传播与衰减的原理
-7.4 材料与结构的声学性能
-7.5 噪声的控制与治理方法
-习题7
--第7讲 建筑声环境--习题7
-8.1 光的性质与度量
--光的性质与度量
-8.2 视觉与光环境
--视觉与光环境
-8.3 天然采光
--天然采光
-8.4 人工照明
--人工照明
-8.5 光环境控制技术的应用
-习题8
--第8讲 建筑光环境--习题8
-期末考
