微氣候環(huán)境課件
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1、,,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,第三章 微氣候環(huán)境,,本章基本要求,了解微氣候環(huán)境的構(gòu)成要素,,,各要素測定方法,微氣候環(huán)境對人的影響的綜合性。,,,通過人體熱平衡方程式掌握人體與外界熱交換方式,各種熱交換的影響因素,為維持人體熱平衡提供改進(jìn)方向。,,,了解人對微氣候環(huán)境的主觀感受,掌握微氣候環(huán)境的評價(jià)方法。,,,掌握特殊環(huán)境(高溫和低溫)對人的影響,及微氣候環(huán)境改進(jìn)措施。,,本章主要內(nèi)容,微氣候要素及其相互關(guān)系,,人體的熱交換與平衡,,微氣候環(huán)境對人的影響,,改善微氣候環(huán)境的措施,,第一節(jié),,微氣候要素及其
2、相互關(guān)系,微氣候是指生產(chǎn)、生活過程中現(xiàn)場所處的局部環(huán)境中的氣候狀況,包括下列,4,個(gè)最重要的參數(shù):,,,①空氣溫,度,,②空氣濕度,,③氣流速度(風(fēng)速),,④熱輻射,,,微氣候環(huán)境直接影響人的情緒、疲勞程度、健康、舒適感覺和工作效率。,,一、空氣溫度(氣溫),氣溫:空氣的冷熱程度。,,人們生產(chǎn)或生活所處局部環(huán)境的氣溫除受大氣溫度影響外,還受現(xiàn)場設(shè)備、產(chǎn)品、加工零件和原材料等冷熱源和人體散熱的影響。,,,氣溫通常由干球溫度計(jì)(寒暑表)測定,稱為干球溫度。氣溫的標(biāo)度分?jǐn)z氏溫標(biāo)(,℃,)和華氏溫標(biāo)(,℉,)。兩種溫標(biāo)的換算關(guān)系為:,,,,(,3-1,),,,,(,3-2,),,二、空氣濕度,濕度:空
3、氣的干濕程度,分為絕對濕度和相對濕度。,,(1)絕對濕度,:,每立方米(,m,3,)空氣,內(nèi)所含的水汽克數(shù)。,,,(2)相對濕度,:,某氣溫、壓力條件下空氣的水汽壓強(qiáng)與相同溫度、壓力條件下飽和水汽壓強(qiáng)的百分比。,,,生產(chǎn)與生活環(huán)境場所的濕度常用相對濕度表示。相對濕度在,70%,以上稱為高氣濕,低于,30%,稱為低氣濕。,,,相對濕度可用通風(fēng)干濕表或干濕球溫度計(jì)測量。干濕球溫度計(jì)中,濕球溫度計(jì)指示的溫度叫濕球溫度,干球溫度計(jì)指示的溫度叫干球溫度,根據(jù)濕球溫度和干球溫度找出相對濕度。,,二、空氣濕度,,,便攜式溫濕度計(jì),1,便攜式溫濕度計(jì),2,圖,3-1,便攜式溫濕度計(jì),,,單片機(jī)的廣泛應(yīng)用和半導(dǎo)
4、體存儲器件技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了智能濕度測量技術(shù)的發(fā)展。幾種基于半導(dǎo)體溫度、濕度傳感器,微型計(jì)算機(jī)完成計(jì)算,半導(dǎo)體記憶器件存儲數(shù)據(jù)的便攜式實(shí)時(shí)測量系統(tǒng)已得到廣泛使用。如便攜式溫濕度計(jì)(見圖,3-1,)、智能濕度測量儀和單片微機(jī)測濕系統(tǒng)。它們都無須人工干預(yù),實(shí)時(shí)性強(qiáng),可以處理較多的數(shù)據(jù);有的還可配多種探頭以適應(yīng)不同測量要求,實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)記錄、圖形記錄等;同時(shí),配備報(bào)警功能以視覺、聽覺、電子郵件形式發(fā)出報(bào)警信號。,,三、氣流速度(風(fēng)速),氣流速度:空氣的流動速度,(,m/s,),。,,,,人類作業(yè)或生活起居場所中的氣流速度除風(fēng)力影響外,主要是由于冷熱空氣對流所致。冷熱溫差越大,產(chǎn)生的氣流也越大。,,,氣
5、流速度的大小對人體散熱速度產(chǎn)生直接影響,因此它是評價(jià)微氣候條件的主要因素之一。,,,,,三、氣流速度(風(fēng)速),測定室內(nèi)氣流速度一般用熱球微風(fēng)儀,這是一種測量低風(fēng)速(測量范圍:,0.05,~,1m/s,)的儀器。如圖,3-2,、圖,3-3,、,圖,3-4,所示,。,圖,3-4,便攜式風(fēng)速儀,圖,3-2,電子(熱球)微風(fēng)儀,圖,3-3,手持式風(fēng)向風(fēng)速儀,,四、熱輻射,熱輻射:物體在絕對溫度大于,0K,時(shí)的輻射能量。熱輻射是一種紅外線,它不能加熱氣體,但能被周圍物體所吸收而轉(zhuǎn)變成熱能,從而使物體升溫,成為二次輻射源。,,,人體也向外界輻射熱量。當(dāng)周圍物體表面溫度超過人體表面溫度時(shí),周圍物體向人體輻射
6、熱能使人體受熱,稱為正輻射;反之,稱為負(fù)輻射。,,,熱輻射強(qiáng)度:熱輻射體單位時(shí)間、單位面積上所輻射出的熱量,(,J/cm,2,·min,),。,,四、熱輻射,,測量熱輻射可用黑球溫度計(jì)。,,黑球溫度計(jì)是一種球形溫度計(jì), 如圖,3-5,所示。它是在直徑為,15.7mm,的銅制球形表面涂上黑顏色(為無光澤黑球),球內(nèi)插一支水銀溫度計(jì)制成。其平均輻射系數(shù)為,0.95,,銅球越薄越好。測量范圍為,20,~,120℃,,精度為,±,1℃,。打開熱輻射源,黑球溫度上升,關(guān)閉熱輻射源,黑球溫度下降,其差值為實(shí)際輻射溫度。,,,圖,3-5,黑球溫度計(jì),,五、微氣候各要素之間的相互關(guān)系,在人類作業(yè)或起居環(huán)境中,
7、氣溫、濕度、熱輻射和氣流速度對人體的影響是可以相互替代的。,例如:在相同熱輻射條件下,下面三種不同環(huán)境中,人體具有相同的熱環(huán)境感覺:,,①氣溫,17.7,℃,,相對濕度,100%,,風(fēng)速,0,m/s,;,,②氣溫,22.4,℃,,相對濕度,70%,,風(fēng)速,0.5,m/s,;,,③氣溫,25.0,℃,,相對濕度,20%,,風(fēng)速,2.5,m/s,;,,,我們把微氣候參數(shù)以及對冷熱感覺有顯著影響的微氣候參數(shù)的各種組合的綜合指標(biāo),稱之為微氣候指標(biāo),其中重要的組合有:空氣溫度和周圍表面溫度;空氣溫度、周圍表面溫度和氣流速度;空氣溫度、周圍表面溫度、氣流速度和相對濕度;空氣溫度、氣流速度和相對濕度;空氣溫
8、度和相對濕度。,,,第二節(jié),,人體的熱交換與平衡,人體必須同周圍環(huán)境之間處于相對穩(wěn)定的熱平衡,人才能進(jìn)行正常的生理行為活動,周圍環(huán)境的溫濕度對人體的皮膚溫度和核心溫度都有較大的影響。,,,人體可以看成是一個(gè)能夠基本保持恒溫(,36.5℃,)的溫度自動調(diào)節(jié)器。人體單位時(shí)間向外散發(fā)的熱量,取決于人體外表面與周圍環(huán)境的四種熱交換方式,即對流、傳導(dǎo)、輻射和蒸發(fā)。,,人體熱交換,方式及其,影響因素,①對流,,一般指人體將熱量傳遞給(溫度較低的)空氣,空氣流動將熱量帶走。,取決于氣流速度、皮膚表面積、對流傳熱系數(shù)、服裝熱阻值、氣溫及皮膚溫度等。,當(dāng)氣溫達(dá)到,34.5,℃,以上,對流基本失效。,,,②傳導(dǎo),
9、,當(dāng)人體接觸低于體溫的物體時(shí),熱量向外傳導(dǎo)。,取決于皮膚與環(huán)境(包括所接觸的物體、空氣等)的溫差以及所接觸物體的面積大小及其導(dǎo)熱系數(shù)。,,,③輻射,,人體表面向外輻射出波長較長的紅外線。,取決于,人體環(huán)境間的溫度差,、,人體表,面積、服裝熱阻值等。,,,④蒸發(fā),,皮膚表面出汗和由肺部排出水分散熱。,取決于皮膚表面積、服裝熱阻值、蒸發(fā)散熱系數(shù)及相對濕度等。,,幾種散熱方式的比例,測試條件:春秋季節(jié)、輕體力活動,日總排熱量,3000kcal,,一、人體的基本熱平衡方程式,人體的熱平衡方程為:,,Qs,=,Qm,-,W,±,Qc,±,Qr,±,Qk,-,Qe,,(,3-3,),,,式中 ,,Qs,:
10、人體的熱積蓄或熱債變化率(,J/m,2,?h,) ;,,,,Qm,:,人體的新陳代謝產(chǎn)熱率(,J/m,2,?h,) ;,,W,:人體為維持生理活動及肌肉活動所做的功;,,Qc,:對流換熱率;,,Qr,:,傳導(dǎo)換熱率;,,,Qk,:,輻射熱傳遞率;,,Qe,:,蒸發(fā)熱傳遞率;,,“+”表示人體得熱,“-”表示人體散熱。,,,,,Qs,=0,人體處于動態(tài)熱平衡狀態(tài),,,Qs,>0,產(chǎn)熱多于散熱,人體體溫升高,,,Qs,<0,散熱多于產(chǎn)熱,人體體溫下降,,一、人體的基本熱平衡方程式,,人體體溫一天的變化,,人體體溫調(diào)節(jié)過程,,人體體溫調(diào)節(jié)過程,,人體體溫調(diào)節(jié)過程,,二、人體對微氣候環(huán)境的主觀感受,人
11、體對微氣候環(huán)境的主觀感覺,即心理上是否感到滿意、舒適,是進(jìn)行微氣候環(huán)境評價(jià)的重要指標(biāo)之一。,,,一般認(rèn)為,“舒適”有兩種含義,一種是指人主觀感到的舒適;另一種是指人體生理上的適宜度。比較常用的是以人的主觀感覺作為標(biāo)準(zhǔn)的舒適度,它往往會影響到工作效率。,,,二、人體對微氣候環(huán)境的主觀感受,1.,舒適溫度及其影響因素,,在實(shí)踐中,所謂舒適溫度是指某一溫度范圍而言。生理學(xué)上常用的規(guī)定是:人坐著休息,穿著薄衣服,無強(qiáng)迫熱對流,未經(jīng)熱習(xí)服的人所感到的舒適溫度。按照這一標(biāo)準(zhǔn)測定的溫度一般是,21℃,±,3℃,。,,,影響舒適溫度的因素很多,主要有:,,①季節(jié)。舒適溫度在夏季偏高,冬季偏低。,,②勞動條件。
12、表,3-1,為在室內(nèi)濕度為,50,%,某些勞動的舒適溫度指標(biāo)。,,③,衣服。穿厚衣服對環(huán)境舒適溫度的要求較低。,,,二、人體對微氣候環(huán)境的主觀感受,④地域。人由于在不同地區(qū)的冷熱環(huán)境中長期生活和工作,對環(huán)境溫度習(xí)服不同。習(xí)服條件不同的人,對舒適溫度的要求也不同。,,⑤性別、年齡等。女子的舒適溫度比男子高,0.55℃,;,40,歲以上的人比青年人約高,0.55℃,。,作業(yè)姿勢,作業(yè)性質(zhì),工作舉例,舒適溫度,/,℃,坐姿,,坐姿,,站姿,,站姿,,站姿,腦力勞動,,輕體力勞動,,輕體力勞動,,重體力勞動,,很重體力勞動,辦公室、調(diào)度臺,,操縱,小零件分類,,車工、銑工,,沉重零件安裝,,伐木,18
13、,~,24,,18,~,23,,17,~,22,,15,~,21,,14,~,20,表,3-1,不同勞動條件下的舒適溫度指標(biāo),,二、人體對微氣候環(huán)境的主觀感受,2.,舒適濕度,,舒適的濕度一般為,40,%~,60,%。不同的空氣濕度下,人的感覺不同,特別是在高溫、高濕的空氣下對人的感覺和工作效率的消極影響極大。,,,,據(jù)實(shí)驗(yàn),在相當(dāng)干燥的空氣中,健康人能在,50℃,的高溫中呆上兩個(gè)小時(shí),在,70℃,的高溫中能呆上,15,分鐘,在,100℃,的高溫中呆上,1,分鐘,而不受任何損害。但如果在,45℃,的濕空氣中呆上,1,小時(shí),就會發(fā)生中暑昏迷。當(dāng)氣溫和濕度達(dá)到某一界限時(shí),人體的熱量散不出去,體溫就
14、要升高,以致超過人的忍耐極限,便會造成死亡事故。,,,,,,二、人體對微氣候環(huán)境的主觀感受,3.,舒適的風(fēng)速,,,,在工作人數(shù)不多的房間里,空氣的最佳速度為,0.3,m/s,;而在擁擠的房間里為,0.4,m/s,。室內(nèi)溫度和濕度很高時(shí),空氣流速最好是,l,~,2m/s,。,,,我國采暖通風(fēng)和空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的工作場所風(fēng)速如表,3-2,所示。,,,,三、微氣候環(huán)境的綜合評價(jià),,研究微氣候?qū)θ梭w的影響,不能僅考慮某個(gè)因素,因?yàn)闃?gòu)成微氣候環(huán)境的各要素之間是相互作用,相互影響的。人進(jìn)入作業(yè)或生活場所時(shí),要受溫度、濕度、風(fēng)速和熱輻射等多種因素的綜合影響。因此,應(yīng)綜合評價(jià)微氣候環(huán)境。,,,三種評價(jià)微氣候
15、環(huán)境的方法:,,,1.,不舒適指數(shù);,,2.,有效溫度(感覺溫度);,,3.,三球溫度指數(shù)(,WBGT,)。,,不舒適指數(shù),以人體對溫度和濕度的感覺為例,舒伯特和希爾經(jīng)過大量研究證明,最合適的濕度,(H,,,%),與氣溫(,t,,℃)的關(guān)系為:,,H = 188,-,7.2t,(,12.2℃,<,t,<,26℃,),,例如,室溫,t,=,20℃,時(shí),濕度,H=188,-,7.2,×,20,=,44,,即,44,%。,,,針對這個(gè)情況,有人提出了一個(gè)不舒適指數(shù),DI,來綜合表征人體對溫度濕度環(huán)境的感覺。,,DI,=(,t,d,,+,t,w,),×,0.72,+,40.6,,式中,,t,d,為干球
16、溫度(,℃,);,t,w,為濕球溫度(,℃,)。,,,不舒適指數(shù)不足之處是沒有考慮風(fēng)速。,,,據(jù)實(shí)驗(yàn)研究表明,生活在不同國家、不同地區(qū)的人們感到舒適的氣候條件也有所區(qū)別,當(dāng)不舒適指數(shù)在,70,附近時(shí),人感覺比較舒適。表,3-3,所示為美國人和日本人對不同的不舒適指數(shù)的不適主訴率。,,不舒適指數(shù),不適指數(shù),不適主訴率,%,,,美國人,日本人,70,,75,,79,,86,10,,50,,100,,難以忍受,35,,36,,70,,100,表,3-3,不同國家對不適指數(shù)的不適主訴率,,有效溫度,有效溫度是指根據(jù)人體在微氣候環(huán)境下,具有同等主訴溫?zé)岣杏X的最低氣流速度和氣溫的等效溫標(biāo)。它是根據(jù)人的主訴
17、溫度感受所制訂的經(jīng)驗(yàn)性溫度指標(biāo)。,,,,前人(,C,.,P,.,Yaglou,)以干球溫度、濕球溫度、氣流速度為參數(shù),進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn),繪制成有效溫度圖。只要測出干球溫度、濕球溫度和氣流速度,就可以求出有效溫度。,,,圖,3-6,有效溫度圖,26.6 ℃,,有效溫度,有效溫度對人感覺及工作效率的影響,如圖,3-7,所示:有效溫度高時(shí),人的判斷力減退,當(dāng)有效溫度超過,32℃,時(shí),作業(yè)者讀取誤差增加,到,35℃,左右時(shí),誤差會增加,4,倍以上。,,,表,3-4,介紹了有效溫度對人體熱感覺的影響。,圖,3-7,操作誤差與有效溫度,,有效溫度值,/℃,熱感覺,生理學(xué)作用,機(jī)體反應(yīng),41,~,40,很熱,
18、強(qiáng)烈的熱應(yīng)力影響出汗和血液循環(huán),受到極大的熱打擊,*,,危險(xiǎn),,妨礙心臟血管的血液循環(huán),35,熱,,,30,暖和,以出汗方式進(jìn)行正常的溫度調(diào)節(jié),,25,舒適,靠肌肉的血液循環(huán)來調(diào)節(jié),正常,20,涼快,利用衣服加強(qiáng)顯熱散熱調(diào)節(jié)作用,正常,15,冷,鼻子和手的血管收縮,粘膜、皮膚干燥,10,很冷,,肌肉疼痛,妨礙表皮的血液循環(huán),表,3-4,,有效溫度對人體熱感覺的影響,*,熱打擊(出現(xiàn)威脅生命的突發(fā)事件,身體本身不能充分涼下來),,有效溫度,人體對微氣候環(huán)境的主觀感覺,除與上述環(huán)境條件有關(guān)外還與人體的作業(yè)種類、作業(yè)負(fù)荷及著裝等因素有關(guān)。,,,作業(yè)種類,腦力作業(yè),輕作業(yè),體力作業(yè),舒適溫度,/℃,,
19、不舒適溫度,/℃,15.5,~,18.3,,26.7,12.7,~,18.9,,23.9,10,~,16.9,,21.1,~,23.9,表,3-5,不同作業(yè)的有效溫度,,,三球溫度指數(shù)(,WBGT,),三球溫度指數(shù)也稱為濕球黑球溫度,是綜合考慮了干球溫度、相對濕度、平均輻射溫度和風(fēng)速等,4,個(gè)環(huán)境因素的綜合溫標(biāo),也是綜合評價(jià)人體接觸作業(yè)環(huán)境熱負(fù)荷的一個(gè)基本參量。,,,WBGT,指數(shù)計(jì)算要考慮不同的氣候條件。室內(nèi)外無太陽輻射時(shí),采用自然濕球溫度,(WB),和黑球溫度,(GT),計(jì)算,室外有太陽輻射時(shí)要把干球溫度,(DT),考慮進(jìn)去。其計(jì)算公式如下:,,室內(nèi)外無太陽輻射時(shí),(,室內(nèi)、陰天或夜間,)
20、,,WBGT=0.7WB+0.3GT,,室外有太陽輻射時(shí),,,WBGT=0.7WB+0.2GT+0.1DT,,三球溫度指數(shù)(,WBGT,),表,3-6,為美國工業(yè)衛(wèi)生委員會推薦的各種不同的勞動休息制度的三球溫度指數(shù)閾值,該種方法比較直觀,應(yīng)用起來比較方便。,,作業(yè)種類,輕勞動,中等勞動,重勞動,持續(xù)勞動,,75%,勞動,,25%,休息,,50%,勞動,,50%,休息,,25%,勞動,,75%,休息,30,,30.6,,31.4,,32.2,26.7,,28.0,,29.4,,31.1,25.0,,25.9,,27.9,,30.0,表,3-6,允許接觸高溫的閾值,/ ℃,,,三球溫度指數(shù)(,WB
21、GT,),目前,我國也制定了運(yùn)用,WBGT,指數(shù)對作業(yè)人員熱負(fù)荷進(jìn)行評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)(,GB,/,T17244,—,1998,)。該標(biāo)準(zhǔn)由中國國家技術(shù)監(jiān)督局于,1998,年,3,月,10,日批準(zhǔn)、,1998,年,10,月,1,日正式實(shí)施。,,,該標(biāo)準(zhǔn)以工人,8,小時(shí)工作日平均能量代謝率為基礎(chǔ)進(jìn)行勞動強(qiáng)度的等級劃分,然后給出了不同勞動強(qiáng)度下,人體各種感覺狀態(tài)(好,中、差、很差)的,WBGT,指數(shù)值。具體請參閱標(biāo)準(zhǔn)。,,,平均能量代謝率等級,,,WBGT,指數(shù),/,℃,,好,,中,,差,,很差,,0,,≤,33,,≤,34,,≤,35,,>35,,1,,≤,30,,≤,31,,≤,32,,>32,,2,
22、,≤,28,,≤,29,,≤,30,,>30,,3,,≤,26,,≤,27,,≤,28,,>28,,4,,≤,25,,≤,26,,≤,27,,>27,,,,,,注:表中,“,好,”,級的,WBGT,指數(shù)值是以最高肛溫不超過,38,℃為限。,表3-7,WBGT,指數(shù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),,預(yù)測平均投票數(shù),PMV(Predicted,Mean Vote),PMV,值是丹麥的范格爾,(,P.O.Fanger,),教授提出的表征人體熱反應(yīng)(冷熱感)的評價(jià)指標(biāo),代表了同一環(huán)境中大多數(shù)人的冷熱感覺的平均。,,,該模型提出的指標(biāo)表示大多數(shù)人對熱環(huán)境的平均投票值,其有七級感覺,即冷(,-3,)、涼(,-2,)、稍涼(,-
23、1,)、中性(,0,)、稍暖(,1,)、暖(,2,)、熱(,3,)。,,預(yù)測平均投票數(shù),PMV(Predicted,Mean Vote),,預(yù)測平均投票數(shù),PMV(Predicted,Mean Vote),,預(yù)測不滿意百分?jǐn)?shù),PDD(Predicted,Percentage of Dissatisfied,),PMV,指標(biāo)代表了同一環(huán)境下絕大多數(shù)人的熱感覺,,,但人與人之間存在生理差別,,PMV,指標(biāo)并不一定能夠代表所有人的感覺。因此,Fanger,,又提出了預(yù)測不滿意百分比,PPD,指標(biāo)來表示人群對熱環(huán)境不滿意的百分?jǐn)?shù),并用概率分析方法,給出了,PMV,與,PPD,之間的定量關(guān)系。,,,PP
24、D = 100-95×exp [-( 0.03353PMV,2,+0.2179)PMV,2,],,,第三節(jié),微氣候環(huán)境對人的影響,,,1.,高溫作業(yè)環(huán)境對人的影響;,,2.,低溫環(huán)境條件對人的影響;,,3.,衣著的溫度效應(yīng)。,,一、高溫作業(yè)環(huán)境對人的影響,,(一)高溫作業(yè)環(huán)境的定義及其分類,,,一般將熱源散熱量大于,84kJ/,(,m,2,·,h,)的環(huán)境叫高溫作業(yè)環(huán)境。,,,高溫作業(yè)環(huán)境有三種基本類型:,,①高溫、強(qiáng)熱輻射作業(yè),其特點(diǎn)為氣溫高,熱輻射強(qiáng),,度大,相對濕度較低;,,②高溫、高濕作業(yè),其特點(diǎn)為氣溫高、濕度大,如果,,通風(fēng)不良就會形成濕熱環(huán)境;,,③夏季露天作業(yè),如農(nóng)民勞動、建筑等
25、露天作業(yè)。,,,一、高溫作業(yè)環(huán)境對人的影響,高溫作業(yè)環(huán)境條件下,人體耐受度與人體,“,核心,”,溫度有關(guān)。,“,核心,”,溫度低于,38℃,,一般不會引起熱疲勞。,,,通常用直腸溫度表示人體的,“,核心,”,溫度。,,直腸溫度,=,人腦溫度,=,肝臟溫度,=,右心房溫度,+0.6℃=,口腔溫度,+0.4℃=,腋溫,+1,℃,,。,,,“,核心,”,溫度,t,R,與作業(yè)負(fù)荷,M,的關(guān)系式為:,,,t,R,= 37.0 + 0.0019M,,式中,,t,R,為核心溫度(,℃,);,M,為作業(yè)負(fù)荷(,W,)。,,一、高溫作業(yè)環(huán)境對人的影響,(,二)高溫作業(yè)環(huán)境條件下人體的生理特征,,熱應(yīng)激效應(yīng),,在
26、高溫作業(yè)環(huán)境條件下,人體通過呼吸、出汗及體表血管的擴(kuò)張向外散熱,當(dāng)人體產(chǎn)熱量大于散熱量時(shí),產(chǎn)生熱積累,呼吸和心跳加快,皮膚表面血管的血流量激烈增加,有時(shí)可達(dá)正常值,7,倍之多,以實(shí)現(xiàn)體溫調(diào)節(jié),這種現(xiàn)象稱為熱應(yīng)激效應(yīng)。,,,熱衰竭,,熱衰竭是由熱疲勞引起的全身倦怠,食欲不振,體重減少,頭痛、失眠、無力等癥狀。,持續(xù)的高溫環(huán)境會使心臟負(fù)擔(dān)加重,脈搏加速,導(dǎo)致熱循環(huán)機(jī)能失調(diào),長期接觸高溫的人,其血壓比一般人高。,,熱應(yīng)激現(xiàn)象和發(fā)展過程,,一、高溫作業(yè)環(huán)境對人的影響,(三) 高溫作業(yè)環(huán)境對人的生理影響,,,①對消化系統(tǒng)具有抑制作用。,急性胃、腸炎,,②對中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有抑制作用。,中暑,,③導(dǎo)致水分和
27、鹽分大量喪失。,心血管疾病,,④高溫及噪聲聯(lián)合作用損傷人的聽力。,,一、高溫作業(yè)環(huán)境對人的影響,(四)高溫作業(yè)環(huán)境對工作效率、事故的影響,,,,科學(xué)家曾對,11,個(gè)行業(yè)近,1300,名在職人員進(jìn)行長達(dá),5,年的觀察發(fā)現(xiàn),在高溫高濕氣候下,速記錯(cuò)誤率會增加,10,倍,人的脾氣會變得急躁,暴力行為飆升。此外,當(dāng)空氣相對濕度大于,80,%時(shí),工傷事故的發(fā)生率會增加,33,%。,,,,熱環(huán)境與體力勞動效率的關(guān)系,,熱環(huán)境與工作差錯(cuò)、作業(yè)事故的關(guān)系,,高溫作業(yè)場所氣象條件的衛(wèi)生學(xué)評級標(biāo)準(zhǔn),接觸高溫,,,作業(yè)時(shí)間,/min,WBGT,指數(shù),/,℃,,,,,,,,,,,25~,,26,27~,,28,29~
28、,,30,31~,,32,33~,,34,35~,,36,37~,,38,39~,,40,41~,,42,43~,~,120,Ⅰ,Ⅰ,Ⅰ,Ⅰ,Ⅱ,Ⅱ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅲ,Ⅲ,121,~,240,Ⅰ,Ⅰ,Ⅱ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅳ,,,241,~,360,Ⅱ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅳ,,,,,360,~,Ⅲ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅳ,,,,,,,表,3-9,中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)高溫作業(yè)分級,,二、低溫環(huán)境條件對人的影響,(一)低溫環(huán)境下人的生理反應(yīng),,,,所謂低溫,是指環(huán)境氣溫低于,10℃,為界限,嚴(yán)格地說,對人體的實(shí)感溫度,還應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)時(shí)環(huán)境的空氣濕度、風(fēng)速等綜合因素。,,,在低溫作業(yè)環(huán)境下人體會經(jīng)歷,低溫適應(yīng)初期和不能適
29、應(yīng)低溫環(huán)境,的兩個(gè)階段:在低溫適應(yīng)初期,人體代謝率增高,心率加快,心臟搏出量增加;當(dāng)人體核心溫度降低之后,心率也隨之減慢,心臟搏出量減少。這實(shí)際上是人體已經(jīng)不能適應(yīng)低溫環(huán)境的信號。,,,二、低溫環(huán)境條件對人的影響,人體在低于皮溫的環(huán)境下,皮膚血管收縮,體表溫度降低,使其輻射和對流散熱達(dá)到最小程度。外界溫度進(jìn)一步下降,肌肉會因寒冷而劇烈收縮抖動,產(chǎn)生,冷應(yīng)激效應(yīng),。人體在嚴(yán)重的冷暴露中,皮膚血管處于極度的收縮狀態(tài),流至體表的血流量顯著下降或完全停滯,當(dāng)局部溫度降至組織冰點(diǎn)(,-5℃,)以下時(shí),組織就發(fā)生凍結(jié),造成局部,凍傷,。進(jìn)一步導(dǎo)致神經(jīng)興奮性與傳導(dǎo)能力減弱,出現(xiàn)痛覺遲鈍和嗜睡狀態(tài),很多人就是
30、在這種不知不覺的睡眠中被凍死的。,,,人體長期處于低溫條件,還會導(dǎo)致循環(huán)血量、白細(xì)胞、血小板減少,血糖降低,血管痙攣,營養(yǎng)障礙等癥狀。,,,,二、低溫環(huán)境條件對人的影響,(二) 低溫環(huán)境對人體的影響,,低溫環(huán)境對人體的影響,不僅取決于溫度,還取決于濕度、氣流速度,在低溫高濕條件下,會引起人體肌肉痛、發(fā)炎,神經(jīng)痛、神經(jīng)炎,腰痛、風(fēng)濕痛,(,風(fēng)濕四?。猴L(fēng)寒濕性關(guān)節(jié)痛、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎,),等各種疾患。,,,在低溫低濕季節(jié),多種傳染病的發(fā)病率增加,哮喘、支氣管炎、肺炎等疾病也呈高發(fā)趨勢。此外,低濕度還易造成咽干口燥、口鼻干痛等癥狀,嚴(yán)重時(shí)還會出現(xiàn)流鼻血、嘴唇干裂等??諝飧稍?/p>
31、還會使表皮細(xì)胞脫水,皮脂腺分泌減少,角質(zhì)化加快,造成皮膚粗糙、起皺和開裂。,,二、低溫環(huán)境條件對人的影響,低溫的影響主要不在腦力和神經(jīng)機(jī)能,而在于手指的精細(xì)動作。低溫環(huán)境條件下,影響人體四肢的靈活性,特別是影響手的精細(xì)運(yùn)動靈巧度和雙手的協(xié)調(diào)動作。手的觸覺敏感性的臨界皮溫是,10℃,左右,操作靈巧度的臨界皮膚溫度是,12,~,16℃,之間,長時(shí)間暴露于,10℃,以下,手的操作效率會明顯降低。,,,表,3-10,是對防空兵某型高炮作業(yè)者在不同環(huán)境溫度及持續(xù)時(shí)間下裝填炮彈工作中進(jìn)行精細(xì)作業(yè)的平均操作次數(shù)。,,,二、低溫環(huán)境條件對人的影響,低溫持續(xù)時(shí)間,/min,實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度,,,,15,℃,~ 16
32、,℃,12,℃,~ 13,℃,7,℃,~ 8,℃,0,15.12,12.31,11.78,10,14.77,11.16,9.97,20,14.81,9.89,8.53,30,14.67,9.47,7.25,40,14.93,9.52,7.18,50,14.89,9.41,7.85,表,3-10,不同低溫環(huán)境不同持續(xù)時(shí)間段每分鐘平均操作次數(shù),,二、低溫環(huán)境條件對人的影響,,表,3-11,不同操作次數(shù)及實(shí)驗(yàn)時(shí)間下操作錯(cuò)誤率(,%,),每分鐘,,操作,,次數(shù),實(shí)驗(yàn)時(shí)間,/min,,,,,,,,,,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,20,12.40,14.25,16.37,18.21,20.
33、54,20.62,19.64,19.78,20.01,20.62,30,20.13,23.42,26.21,27.32,27.37,27.42,27.47,27.50,27.43,26.58,,由以上兩表可以看出,作業(yè)時(shí)間越長、試驗(yàn)環(huán)境溫度越低,作業(yè)者的每分鐘平均操作次數(shù)就越少;每分鐘操作次數(shù)一定,實(shí)驗(yàn)時(shí)間越長,人的準(zhǔn)確性越差;相同實(shí)驗(yàn)時(shí)間情況下,操作次數(shù)越多,錯(cuò)誤率越高。,,,,,低溫作業(yè)分級,,三、衣著的溫度效應(yīng),衣內(nèi)微氣候,,指衣服與皮膚之間微小空間的溫度、濕度和風(fēng)速的總稱。影響衣內(nèi)微氣候的因素有很多,比如衣服的款式、厚度和面料的特性等。,,,,微氣候冷卻系統(tǒng),,在高溫高濕環(huán)境下的工作人
34、員穿著的密閉式防護(hù)服中必備的服裝系統(tǒng),其主要功能是吸收人體的熱負(fù)荷,維持體心溫度的恒定,減少熱損傷,以提高人在高熱環(huán)境中的工作效率,延長工作時(shí)間。,,三、衣著的溫度效應(yīng),保溫力:服裝具有的保溫值或總熱阻。,,服裝穿上人體后,靠近人體的內(nèi)表面和在環(huán)境中的外表面存在溫度差,該差值反映了服裝的保溫性能。服裝的保溫力受服裝的材,料,、結(jié)構(gòu)、服裝款式、環(huán)境溫度、風(fēng)速等影響。,,,保溫功效:服裝在特定條件下的保溫力,或條件改變后保溫力提高或抵御降低的能力,(,或效力,),。,,保溫功效可通過服裝材料自身保溫力、環(huán)境條件的影響力,如防風(fēng)效力、耐低溫效力及空氣層熱阻效力等來表征。,,,三、衣著的溫度效應(yīng),服裝
35、熱阻 :描述服裝的保溫作用的量,單位為克羅(,clo,)。,,,1clo,定義為:一個(gè)靜坐者在,21℃,空氣溫度、空氣流速不超過,0.05m/s,,相對濕度不超過,50%,的環(huán)境中感到舒適所需要的服裝熱阻。,,,著衣指數(shù):表示為了使人的體表溫度保持恒定或使人體保持舒適狀態(tài)所需衣服的厚度,其單位也為,clo,。著衣指數(shù)共分為,10,級。,,,服裝熱阻,,著衣指數(shù),表,3-12,著衣指數(shù)的級別劃分表,,等,,級,指數(shù)范圍,/,clo,對策建議,-2,,≤-0.3,夏裝:著淺色輕薄透氣的短裝,須使用空調(diào)降溫,-1,-0.3,~,0.0,夏裝:著淺色輕薄透氣的短裝,可使用風(fēng)扇或空調(diào)調(diào)節(jié),0,0.0,~
36、,0.5,夏裝:著短裝如短袖上衣、短褲、短裙、短袖薄,T,恤,可使用風(fēng)扇調(diào)節(jié),1,0.5,~,1.0,夏裝:如襯衣、,T,恤、裙裝;或春秋裝如西服或夾克,內(nèi)著薄襯衣,2,1.0,~,1.5,春秋裝:如西服、夾克內(nèi)著襯衣,3,1.5,~,2.3,春秋裝:如西服、夾克、夾衣、外套,內(nèi)著針織長袖衫或襯衣加毛衣,4,2.3,~,3.0,早春,/,晚秋裝:如毛衣、外套、西服、夾克、夾衣,內(nèi)著棉毛衫或羊毛衫,5,3.0,~,3.5,初冬裝:如厚外套、大衣、皮夾克,內(nèi)著毛衣加棉毛衫,6,3.5,~,4.5,冬裝:如棉衣、厚大衣、皮夾克、內(nèi)著毛衣加棉毛衫,7,>4.5,冬裝:如厚棉衣、呢大衣、皮夾克、皮褸,內(nèi)
37、著毛衣加棉毛衫,,服裝與舒適熱環(huán)境之間的關(guān)系,舒適熱環(huán)境的感覺與評價(jià)與衣著厚薄密切相關(guān),通過大量的測試與研究,得到服裝與舒適熱環(huán)境感覺關(guān)系:衣著每增加熱阻值,0.1clo,,相當(dāng)于環(huán)境空氣溫度增加,0.6,℃,,,如右圖:,,,一、人居的微氣候環(huán)境的改善,,表,3-13,顯示了氣候?qū)τ诮ㄖ挠绊懀瑥臍夂蛳到y(tǒng)分類可以看出,微氣候?qū)ㄖ挠绊懛秶亲顬榧械摹?梢酝ㄟ^改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu),、設(shè)備、材料、智能控制系統(tǒng),及其周邊環(huán)境來改善人居的微氣候環(huán)境。,,第四節(jié),,改善微氣候環(huán)境的措施,氣候系統(tǒng),氣候特征對建筑影響范圍的尺度,/ km,,時(shí)間范圍,,水平范圍,豎向范圍,,全球性氣候,2000,3,~,10
38、,1,~,6,個(gè)月,地區(qū)性氣候,500,~,1000,1,~,10,1,~,6,個(gè)月,局地,(,地形,),氣候,1,~,10,0.01,~,1,1,~,24 h,微氣候,0.1,~,1,0.1,24 h,表,3-13,氣候?qū)τ诮ㄖ挠绊?,一、人居的微氣候環(huán)境的改善,近年來,,,隨著全球能源的日益緊張,空調(diào)系統(tǒng)這一能耗大戶面臨著巨大的考驗(yàn),節(jié)能降耗已經(jīng)成為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的關(guān)鍵。,,根據(jù)估計(jì),在西方國家中,建筑能耗占據(jù)的社會總能耗約為,40%-60%,,而在我國,,,建筑能耗占社會總能耗的比例也從原有的,25%,向,35%,增加,公共建筑的空調(diào)制冷與采暖系統(tǒng)全年能耗盡占整個(gè)建筑能耗的,50%
39、-60%,,有些地區(qū)甚至達(dá)到,70%,以上,而照明等能耗約為,20%-30%,。,,清華大學(xué)曾經(jīng)對北京市的,150,棟中高檔寫字樓、商務(wù)樓進(jìn)行調(diào)查研究,“,據(jù)統(tǒng)計(jì),寫字樓全年耗電量約為,130-195kwh/m,2,,其中空調(diào)占,37%,,照明占,28%,,辦公設(shè)備占,22%,,電梯占,3%,,其他占,10%,。,,二、高溫作業(yè)環(huán)境的改善,(一)生產(chǎn)工藝和技術(shù)措施,,①合理設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝過程; ②屏蔽熱源;,,③降低,濕,度; ④增加氣流速度。,,,(二)保健措施,,①合理供給飲料和補(bǔ)充營養(yǎng);② 合理使用勞保用品;,,③進(jìn)行職工適應(yīng)性檢查。,,,(三)生產(chǎn)組織措施
40、,,①,合理安排作業(yè)負(fù)荷,; ②合理安排休息場所;,,③職業(yè)適應(yīng)。,,,案例,目前,國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)中的爆作、火災(zāi)、劇毒化學(xué)物泄漏等災(zāi)難性事故頻發(fā);恐怖分子利用爆炸、生化毒劑襲擊等各種手段危害公眾安全的威脅增加。消防隊(duì)員等應(yīng)急救險(xiǎn)人員是人民生命財(cái)產(chǎn)的守護(hù)神,保障應(yīng)急救援人員的人身安危成為救援的前提,設(shè)計(jì)開發(fā)耐高溫防護(hù)服、消防服等防護(hù)服裝,提高應(yīng)急救援防護(hù)服的防護(hù)水平就成為關(guān)鍵。,,隨著社會的不斷發(fā)展,耐高溫?zé)岱雷o(hù)服的舒適性越來越得到了人們的重視。人體生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、信息科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)會促進(jìn)耐高溫?zé)釒追雷o(hù)服的智能化。在研究新型耐高溫防護(hù)服的時(shí)候,充分發(fā)揮新檢測技術(shù)和數(shù)據(jù)處理相結(jié)合的潛力
41、,將催生舒適性更強(qiáng)、防護(hù)性更全面的耐高溫?zé)岱雷o(hù)服。,,空調(diào)服,,,三、低溫作業(yè)環(huán)境的改善,,,(,一,)做好采暖和保暖工作。,,,(,二,)提高作業(yè)負(fù)荷;,,,(,三,)個(gè)體保護(hù);,,,(,四,)采用熱輻射取暖。,,USB,供電的防寒手套,,,,IT,人士和經(jīng)常與電腦打交道的人看到這個(gè)肯定會一下子叫出來,好主意??!要知道在冬天敲鍵盤是多么痛苦的事,有了這個(gè),USB,加熱手套,再配上兩種溫度調(diào)節(jié),讓你在冬天里也能夠輕松應(yīng)付繁重工作 。,案例,,謝謝!,,急性胃、腸炎,急性胃炎是一種常見病,主要表現(xiàn)為上腹疼痛、不適,食欲下降,惡心嘔吐,有時(shí)伴腹瀉,嚴(yán)重的急性胃炎還會引起嘔血、便血等癥狀。,,,人在
42、高溫下,體內(nèi)血液重新分配,引起消化道相對貧血,由于出汗排出大量氯化物以及大量飲水,致使胃液酸度下降,會引起食欲不振、消化不良和胃腸疾病的增大。,,,高溫導(dǎo)致食物易變質(zhì),食入變質(zhì)的食物也是導(dǎo)致急性胃、腸炎的重要原因之一。,,,返回,,,中暑,在高溫環(huán)境中勞動和工作,易發(fā)生,中暑,?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證明,中暑是中樞神經(jīng)調(diào)節(jié)失常的結(jié)果。當(dāng)外界溫度過高,(,大多數(shù)超過,38℃),,人體通過輻射和對流散熱發(fā)生障礙,身體只能靠出汗散熱,如果此時(shí)汗的蒸發(fā)亦受影響,散熱有困難,熱便在體內(nèi)積蓄。當(dāng)積蓄的熱量超過人體所能耐受的限度時(shí),就會發(fā)生中暑。中暑可分為先兆中暑、輕癥中暑、重癥中暑,而重癥中暑又稱,“,熱射病,”
43、,。,,,所謂,“,熱射病,”,是指,因高溫引起的人體體溫調(diào)節(jié)功能失調(diào),體內(nèi)熱量過度積蓄,從而引發(fā)神經(jīng)器官受損的疾病。通常發(fā)生在夏季高溫同時(shí)伴有高濕的天氣。這是因?yàn)槌掷m(xù)悶熱會使人的皮膚散熱功能下降,體內(nèi)熱量不能發(fā)散,集聚在臟器及肌肉組織,進(jìn)而傷害到中樞神經(jīng)?;颊叱霈F(xiàn)高熱、無汗、口干、昏迷、血壓升高,甚至呼吸衰竭等現(xiàn)象,是中暑中最嚴(yán)重的一種類型,。,,,,,返回,,,心血管疾病,人體長時(shí)間持續(xù)受熱,可使下丘腦體溫調(diào)節(jié)功能發(fā)生障礙。由于出汗,大量水分丟失,以至水鹽代謝失衡,血容量減少,機(jī)體熱負(fù)荷過大,加重了心血管負(fù)荷,引起心肌疲勞,數(shù)年后可出現(xiàn)高血壓、心肌受損及其他方面的慢性疾患。,,,常見的心血管疾病主要有:高血壓、冠心病、高血脂、心律失常、心肌疾病、動脈硬化、腦血管疾病等。,,,返回,,,冷應(yīng)激現(xiàn)象和發(fā)展過程,,容易發(fā)生凍傷的作業(yè),容易發(fā)生凍傷的作業(yè),有以下幾種類型:工藝上要求低溫環(huán)境的作業(yè)(冷藏作業(yè))、冬季在寒冷地區(qū)或極區(qū)從事露天或野外作業(yè),如建筑、裝卸、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、地質(zhì)勘探、野外考察研究等。,,,我國東北、華北及西北部分地區(qū)屬于寒區(qū)。其氣候特點(diǎn)是氣溫低、寒期長、溫差大、寒潮多;雪期長,積雪深;結(jié)凍期長,凍土層厚。在這些地區(qū)遇到嚴(yán)寒強(qiáng)風(fēng)潮濕條件,從事露天作業(yè),尤其是衣服潮濕、饑餓時(shí)易發(fā)生凍傷。,,,,返回,,,
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