第四章建筑环境学

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辐射不均匀性（过高的辐射不均匀性会使室内人员感到
不舒适）
向量辐射温度：室内 两部分的平均壁面温度 差：Tv = Fpc ( Tc – T ) 向量辐射温度超过 10℃，人就感到不舒适
Tc
Tc－Tr (K)
a c
a
T Tr 辐射吊顶的位置、尺寸、 表面温度与舒适性的关系
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辐射吹风感：房间内局 部低温辐射导致人体所
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。
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基础代谢率(BMR ，Basal Metabolic Rate) 定义：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：46 W/m2
6~10%
BMR变化范围：10~15%。超 过20％为病态。
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热感觉的影响因素：
冷热刺激的存在
刺激的延续时间
人体原有的热状态
5℃
变热
感觉热
感觉冷
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热感觉的适应性
温度的变化(℃)
28
30
适应温度（℃）
32
34
36
38
40
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核心温度对热感觉的影响
温暖
中性 皮肤温度作用
热！ 核心温度作用
结论：热感觉最初取决于皮肤温度，而后 取决于核心温度。
与服装热阻的近似关系（用 于估算） fcl = 1.0 + 0.3 Icl
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3.人体的能量代谢
(1)人体的能量代谢率M
人体的能量代谢影响因素多：
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
参考文献：H. Hensel, Thermoreception and Temperature Regulation, London: Academic Press, 1981
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四、热感觉
研究方法：心理学 定义：人对周围环境“冷”“热”的主观描 述。 特点：尽管人描述环境的冷热，实际上只能 感觉到自己皮肤下神经末梢的温度。所以 “冷”“热”与感受者的身体状态有关，不 是完全客观的。 ―中性”的定义：人体处于热平衡，体温恒 定，不冷不热，人用于体温调节消耗的能量 最小。
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人体各部位冷点和热点分布密度 (个/cm2)
部位 前额 鼻子 嘴唇 脸部其他部位 胸部 腹部 后背 上臂 前臂 冷点 5.4-8.0 8.0 16.0-19.0 8.4-9.0 9.0-10.2 8.0-12.5 7.8 5.0-6.5 6.0-7.5 0.3-0.4 1.7 0.3 1.0 热点 部位 手背 手掌 手指背 手指肚 大腿 小腿 脚背 脚底 冷点 7.4 1.0-5.0 7.0-9.0 2.0-4.0 4.4-5.2 4.3-5.7 5.6 3.4 热点 0.5 0.4 1.7 1.6 0.4
不希望的局部降温
面对冷表面的平均辐射 温度比其它部分部分的
平均辐射温度低 8K 以
上，将使人感到不舒适
8K
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辐射不对称性与满意率的关系
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其它因素：Fanger 的实验结论 人种：非洲人比北欧人喜欢热环境吗？
热舒适感觉一样，只是热带人对热环境有较强 适应力，寒带人对冷环境有较强适应力。
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影响热舒适的因素
空气湿度
垂直温差
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流与吹风感
年龄、性别、季节、人种 辐射不均匀性
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空气湿度
中性－热环境中，为什么潮湿的空气使人不舒服？ 答：空气的湿度的增加不能改变出汗量，但单位 面积的蒸发量下降会导致蒸发换热的表面积增大， 增加了人体的湿表面积，改变人体的润湿度，增 加黏着性，导致热不舒适性。 空气湿度对人体排汗量有影响吗？ 答：没有。只要皮肤没有完全润湿，空气湿度的增加就不 会减少人体的实际散热量，人的核心温度不会上升，
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 样的散热量，因此服装的 存在增加了皮肤的蒸发换 热热阻。
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(4)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
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(2) 人体的机械效率
η=W/M
(3) 人体蒸发散热量E ●人体的皮肤蒸发散热量Esk Emax=( Psk－Pa)/[ Ie,cl＋1/(fcl he)] =he′(Psk－Pa) ●人体的呼吸散热散湿量 显热散热： Cres=0.0014M(34-ta) W/㎡ 潜热散热： Eres=0.0173M(5.867－Pa) W/㎡ (4) 人体与外界的辐射换热量R
Icl (clo)
0.36 0.57 0.61 0.96 1.34 1.5 0.37 0.63 0.32 0.2 0.4
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●服装热阻的影响因素
(1)椅子对热阻的影响
椅子给人增加0.15 clo以下热阻 Icl = 0.748 Ach – 0.1
(2)行走对热阻的影响 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 = 0.504 Icl + 0.00281Vwalk – 0.24
S——人体蓄热率，W/㎡ （式中各项均以人体 单位表面积的产热和散热表示）
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S=0，表明人体正常； S>0，表明体温上升，人体不舒适; 当体温≥45℃，人死亡 ;
S<0,
表明在冷环境中，人体散热量增多。 当体温<36℃，称体温过低； 当体温<28℃，有生命危险； 当体温<20℃，一般不能复苏
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热感觉的测量：问卷调查
Bedford ¹ ASHRAE µ Æ µ ±¶ Í Ä ß ã ê È ´ Ï ê È ±Ê ±¶ 7 6 5 4 3 2 1 ý ·Å ¹ ¸ Ö ¯ Í « ¯ Í Ì Å ¹ î È Ê Ä ¯ Í Á Ë æ Ê µ Å ¹ æ £ ² ä º © Ê Ê ¨º À ² È £ î È Ê Ä ¸ ì Á Ë æ Ê µ Á ¿ « ¸ ì Ì Á ¿ ý ·Á ¿ ¸ Ö ¸ ì ASHRAE È · ¾ ±¶ Ð õ ê È 7 6 5 4 3 2 1 È Å ¯ Ô ¯ É Å ý £ Õ ³ Ô ¸ É Á Á ¸ À ä
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人体的热平衡方程：
MWCRES=0
式中：M——人体能量代谢率，W/㎡；
W——人体所做的机械功，W/㎡ ；
C——人体外表面向周围环境通过对流 形式散发的热量，W/㎡ ； R——人体外表面向周围环境通过辐射形式散发 的热量，W/㎡ ； E——汗液蒸发和呼出的水蒸气所带走的热量， W/㎡ ；
年龄：老年人比年轻人更喜欢热环境吗？
不是，只是老年人活动量小。
性别：女性比男性更喜欢热环境吗？
不是，只是女性喜欢穿较轻薄的衣服。
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1clo定义为：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
舒适所需要的服装热阻。
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若已知单件服装热阻，则 Icl = 0.161+0.835 Iclu,i
类型
短袖衬衣，短裤 长裤，短袖衬衫 长裤，长袖衬衫 长裤，长袖衬衫加短外衣 厚大衣，长袖衬衫，保暖内 衣，长内裤 厚三件套西衣服, 长内衣裤 厚毛衣 厚长大衣 厚裤子 工作服 夹克
故代谢率一定的情况下，排汗量不会改变。 在皮肤没有完全湿润的情况下，增加空气湿度会减
少人体散热量吗？ 答：不会。
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垂直温差 尽管受试者处于热中性状态，头足温差仍然使人感
到不舒适。
28℃
20℃
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ASHRAE Handbook：地板温度和不满意度的关系
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气流与吹风（ draught）
定义：人体所不希望的局部降温 但在“中性－热”环境下吹风往往是愉快 的 其它不舒适的原因
局部压力干扰、烦扰感、粘膜不适感
冷颤出现是人体感觉不舒适的原因 人头顶上的自然对流速度是 0.25 m/s，所以是人体对风 速可以觉察到的阈值，往往用来确定室内风速的设计标 准。 当空气流速≤0.5 m/s，麦金太尔(1979)等研究者的 实验表明，只要把空气温度调整得合适（提高空气 温度），就可以使空气的流动几乎觉察不到。
Tr
4
4 ( Fnj jTnj ) j 1
k
0
反映了环境空气温度ta和平均辐射温度 的 综合作用。
hr tr hcta to hr hc
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3.服装的作用
服装的作用：保温和阻碍湿扩散 服装的热阻Icl
一般指服装本身的显热热阻
单位m2.K/W和clo，其中1clo = 0.155 m2.K/W
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2. 关于热湿环境的术语
平均辐射温度 t r 或 Tr 定义：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。
tr
(F
j 1
k
nj nj
t )
=
8
近似式： tr ( Fnj tnj )
j 1
k
准确的应该是四次方： 操作温度to：
R=fclfeff (T4cl－T4r)
(5) 不同环境条件和活动强度下，人体的散热和散湿 量
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二、人体的温度感受系统
20世纪初发现人的皮肤 上存在对冷敏感的区域 “冷点”和对热敏感的区 域“热点”
50mV
人体各部位的冷点数目明 显多于热点 为什么人对冷更敏感？ 答：人体各部位的冷点数目明显多于热 点，冷感受器位于贴近皮肤表面下 0.17mm的生发层中，热感受器位于皮 肤表面下0.3-0.6mm处。