微气候
工作场所的气候条件
微气候泛指工作场所的气候条件,包括空气的温度、湿度、气流速度 (风速)、通透性和热辐射等因素。其中,气温是微气候环境的主要因素,直接影响人的工作情绪、疲劳和身体健康。和倍受关注的环境问题一样,微气候也开始凸显出其重要性,微气候不仅影响着人们的生产、生活和健康的方方面面,并且在很大程度上决定了人们生活质量的优劣。
基本要素
微气候的显性指标
温度
居室温度是影响舒适度的重要指标之一。美国采暖、制冷和空气调节工程师学会把热舒适环境定义为:人在心理上感到满意的热环境。
科学研究结论:环境的温度与人体健康密切相关。 18℃是有益于人体健康最理想的温度。
生理学家测定证明,在15℃~18℃的环境里,人的思维敏捷,记忆力强,工作效率最高,温度低于15℃时,人会产生懈怠情绪,工作效率也降低。
当环境温度在30℃~35℃时,人体血液循环加快,代谢能力加强,此时要及时排散体内的热量,否则体温升高,人便会神疲力倦,思维迟钝。
室温在冬春两季变化最大,因此,我们应注意调节冬春两季室内的温度,在湿度、气流都正常的情况下,夏季居室的适宜温度为21℃~32℃之间,24℃~26℃为最理想的温度;冬季适宜室温为16℃~20℃,16℃~18℃为最理想的温度。综合气温、湿度和气流三种室内气象要素,可给出一个人体感到舒适的“感觉温度”范围约在17℃~22℃。人们应该根据科学家提供的数据,调整环境温度。
湿度
湿度也叫空气湿度。指空气中水蒸气的含量。夏季里,温度高,湿度大;冬季里,温度低,湿度小。湿度与温度一起构成了不可分开的环境因素,但相比之下,却很少引起注意。工作场所中,由于水分蒸发及蒸汽散发的多少导致湿度的大小,一般用相对湿度表示,即在某一温度下,空气中实际水蒸气量与饱和水蒸气量之比的百分数,直接反映了空气被水蒸气饱和的程度。一定温度下,相对湿度越小水分蒸发越快。高温度、高湿度使人感到闷热;低温度、高湿度使人感到阴冷。一般用通风干湿表干湿球温度计测定相对湿度。
居室的湿度也是影响舒适度的重要指标之一,这是由于机体散热与空气中的水蒸气分压有密切关系。湿度对健康的影响很大,空气湿度低于30%时,人的上呼吸粘膜的水分会大量散失,因而使呼吸道的防御功能减低,并使人感到咽喉干燥。空气湿度达到80%以上时.会使人感到沉闷。
大量考察表明,相对湿度24%~70%内,机体体温易于维持,相对湿度在45%~65%是人体感到舒适的湿度范围。
气流速度 (风速)
空气的流动速度叫气流速度 (风速),是评价微气候条件的主要因素之一。室内环境中的气流除受外界风力影响外,主要与室内场所中的热源有关。热源使空气加热而上升,室外的冷空气从门窗和下部空隙进入室内,形成空气对流。室内外温差越大,产生的气流越大。风速可用风速计、热球式微风仪等测定。
热辐射
物体在热力学温度大于0K时的辐射能量,称为热辐射。热辐射是一种红外线,它不能加热气体,但能被周围物体所吸收而转变成热能,从而使之升温,成为二次辐射源。当周围物体表面温度超过人体表面温度时,周围物体向人体辐射热能使人体受热称为正辐射,反之称为负辐射。太阳及生产环境中各种熔炉、开放的火焰、熔化的金属,生活环境中的煤气炉等热源均可产生大量的热辐射。热辐射体单位时间、单位面积上所辐射出的热量称为物体的热辐射强度[J/(cm2·min)]。测量热辐射可用黑球温度计。
微气候的隐性指标
人与微气候环境的关系是十分密切的,人体无时无刻都在通过新陈代谢和周围环境进行物质交换。
当微气候环境受到污染时,人吸入被污染的空气,人体的生理机能就会受到不同程度的冲击,引起一些变化、障碍、甚至生病。而且这些微气候的指标往往是隐性的,不易被察觉。
1)、空气组成成份结构性的失调
空气是多种气体的混合物,在清洁的新鲜空气中氮含量最多,约占总容积的78.09%,其次是氧,约占20.95%,此外还有微量的二氧化碳、氩、氢、氦、氖、臭氧等气体。在人类的生活和生产活动中,向大气中排入大量粉尘、硫化物、氮化物、氧化物、卤化物和有机化合物从而造成空气组成成份结构性的失调。
2)、化学有害成份增加
①厨房,实测结果表明取暖和做饭用的燃料燃烧产生的废气和烟尘,是家庭最重要的污染源。主要有氮氧化物(NOx)、硫化物(SO2)、一氧化碳和粉尘颗粒物等; 此外还有多环芳烃类化合物和甲醛。 烹饪中产生的油烟也是厨房的一大污染源。
②排泄废物,生活在室内的人也是一种特殊而又重要的居室污染源。从人体呼吸、排便、出汗等过程排出的污染物可能有上千种、此外,还有肠道的气体排泄物及人体受细菌感染而产生的气体和液体。在这些排出物中有不少是被称为“人味毒”的有害有毒物质。如一氧化碳、硫化氢、氨、甲烷、丁烷、甲醇、丙酮、醋酸、丁二烯、氮氧化物、甲基乙酮等。
③室外污染物,通过通风换气进入室内的大气毒物及各种微生物。
④自生毒物,室内和室外有关因素结合而产生的毒物,如墙壁、天花板,窗户、壁饰物、家具、地毯等在阳光、空气等的长期作用下塑料老化、纤维分解、油漆脱落生成的恶臭物、尘土和致癌物。
⑤污垢和生活垃圾。
⑥室内外各种噪声。
⑦辐射,主要指家用电器的电磁波和建筑材料的放射性等。
热交换与平衡
人体是一个开放、复杂的系统,和外界环境存在着各种复杂的关系。为了保证正常的生理活动和良好的人机工效,人体在进行自身的生理调节(通过新陈代谢产生大量的热,其中有一小部分用于生理活动和肌肉做功,以维持生命或从事劳动)之外,要维持人体热平衡必须控制周围温度环境,保证人体产生的热量能够及时散发到周围环境中,从而达到维持人体热平衡、保持适当体温的目的。因此,人体可以看成是一个能够基本保持恒温(36.5℃)的温度自动调节器。
人体的基本热平衡方程式
影响人体热平衡的因素包括由机体自身新陈代谢产生的热量,以及人在外界温度环境下的得热或散热。在正常情况下,只有体内的产热或得热与对环境的散热量取得相对平衡时,人体才能保持体温的恒定,否则人会感到不舒服,甚至生病。人体单位时间向外散发的热量,取决于人体外表面与周围环境的四种热交换方式,即辐射热交换、对流热交换、蒸发热交换和传导热交换。由此,人体的热平衡方程为:Qs=Qm-W±Qc±Qr-Qe±Qk式中,Qs为人体的热积蓄或热债变化率;Qm为人体的新陈代谢产热率;W为人体为维持生理活动及肌肉活动所做的功;Qc为人体外表面与周围环境的对流换热率;Qr为人体外表面向周围环境的传导换热率;Qe为人体汗液蒸发和呼出水蒸气的蒸发热传递率;Qk为人体外表面向周围环境的辐射热传递率;“ +”表示人体得热;“ -”表示人体散热。当Qs=0时,人处于热平衡状态,此时,人体皮肤温度在36.5℃左右,人感到舒适:当Qs>0时,人感到热;当Qs<0时,人感到冷。由于人体时时刻刻在进行新陈代谢并与环境发生各种形式的热交换,所以人体的热平衡是动态的。
人体对微气候环境的主观感受
人体对微气候环境的主观感受,即心理上是否感到满意、舒适,是进行微气候环境评价的重要指标之一。一般认为“舒适”有两种含义:一种是指人主观感到的舒适度:另一种是指人体生理上的适宜度。比较常用的是前者,它往往会影响到工作效率。
(1)舒适温度及其影响因素
从主观条件看,季节、劳动条件、衣服、地域、性别、年龄、热习服(人长期在高温下生活和工作,相应习惯热环境)等均对舒适温度有重要影响。因此,在实践中,所谓舒适温度是对某一温度范围而言。生理学上常用的规定是:人坐着休息,穿着薄衣服,无强迫热对流,未经热习服的人所感到的舒适温度。按照这一标准测定的温度一般是21℃±3℃。影响舒适温度的因素很多,主要有以下几个。
① 季节。舒适温度在夏季偏高,冬季偏低。
② 劳动条件。不同劳动条件下的舒适温度也不同。
③ 衣服。穿厚衣服对环境舒适温度的要求较低。
④ 地域。人由于在不同地区的冷热环境中长期生活和工作,对环境温度习服不同。习服条件不同的人,对舒适温度的要求也不同。
⑤ 性别、年龄等。女子的舒适温度比男子高0.55℃;40岁以上的人比青年人约高0.55℃。
(2)舒适湿度
舒适的湿度一般为40%~60%。在不同的空气湿度下,人的感觉不同,特别是高温、高湿环境对人的感觉和工作效率的消极影响极大。
(3)舒适的风速
在工作人数不多的房间里,空气的最佳速度为0.3m/s;而在拥挤的房间里为0.4m/s。室内温度和湿度很高时,空气流速最好是1~2m/s。
对人的影响
高温作业环境对人的影响
(1)高温作业环境的定义及其分类
一般将热源散热量大于84kJ/(m2·h)的环境叫高温作业环境。高温作业环境有三种基本类型:一是高温、强热辐射作业,其特点为气温高、热辐射强度大、相对湿度较低;二是高温、高湿作业,其特点为气温高、湿度大,如果通风不良就会形成湿热环境;三是夏季露天作业,如农民劳动、建筑等露天作业。
(2)高温作业环境下人体的生理特征
在高温作业环境下,人体通过呼吸、出汗及体表血管的扩张向外散热,当人体产热量仍大于散热量时,人体产生热积累,促进呼吸和心跳加快,皮肤表面血管的血流量激烈增加,有时可达正常值7倍之多,以实现体温调节,这种现象称为热应激效应。持续的高温环境会使心脏负担加重,脉搏加速,导致热循环机能失调,造成急性中暑或热衰竭。热衰竭是由热疲劳引起的全身倦怠,食欲不振,体重减少,头痛、失眠、无力等症状。
(3)高温作业环境对人体的生理影响
① 对消化系统具有抑制作用。人在高温下,体内血液重新分配,引起消化道相对贫血,由于出汗排除大量氯化物及大量饮水,致使胃液酸度下降。在热环境中消化液分泌量减少,消化吸收压力增大,因而引起食欲不振、消化不良和胃肠疾病的增加。
② 对中枢神经系统具有抑制作用。在高温热环境下,大脑皮层兴奋过程减弱,条件反射的潜伏期延长,注意力不易集中。严重时会出现头晕、头痛、恶心、疲劳乃至虚脱等症状。
③ 人的水分和盐分大量丧失。人体长时间持续受热,可使下丘脑体温调节功能发生障碍。由于出汗,大量水分丢失,以至水盐代谢失衡,血容量减少,机体热负荷过大,加重了心血管负荷,引起心肌疲劳,数年后可出现高血压、心肌受损及其他方面的慢性热致疾患。
④ 高温及噪声联合作用。高温与噪声的联合作用不仅能加重噪声对人耳高频听阈的损害,也能提高人耳语频听阈。
(4)高温作业环境对工作效率、事故的影响
高温环境影响工作效率,人在27℃ ~32℃下工作,其肌肉用力的工作效率下降,并且促使用力工作的疲劳加速。当高温达32℃以上时,需要较大注意力的工作及精密工作的效率也开始受影响。高温作业环境条件下不仅引起人体不适,影响身体健康,而且还使生产效率降低。随着温度提高和气流速度降低,作业效率明显降低。脑力劳动对温度的反应更敏感,当有效温度达到29.5℃时,脑力劳动的效率就开始降低,许多学者的实验都表明,有效温度越高,持续作业的时间越短。另外,事故发生率与温度有关。据研究,意外事故率最低的温度为20℃左右;温度高于28℃或降到10℃以下时,意外事故增加30%。
低温作业环境对人的影响
(1)低温作业环境下人体的生理特征
人体在低温时,皮肤血管收缩,体表温度降低,使其辐射和对流散热达到最低程度。当外界温度进一步下降,肌肉会因寒冷而剧烈收缩抖动,以增加产热量维持体温恒定的现象,称为冷应激效应。人体在严重的冷暴露中,皮肤血管处于极度的收缩状态,流至体表的血流量显著下降或完全停滞,当局部温度降至组织冰点( -5℃)以下时,组织就发生冻结,造成局部冻伤。
人体对低温的适应能力远低于热适应能力。低温会导致神经兴奋性与传导能力减弱,出现痛觉迟钝和嗜睡状态,很多人就是在这种不知不觉的睡眠中被冻死的。在低温作业环境下人体会经历低温适应初期和不能适应低温环境两个阶段:在低温适应初期,人体代谢率增高,心率加快,心脏搏出量增加;当人体核心温度降低之后,心率也随之减慢,心脏搏出量减少。这实际上是人体已经不能适应低温环境的信号。人体长期处于低温条件,还会导致循环血量、白细胞血小板减少,血糖降低,血管痊孪,营养障碍等症状。
(2)低温作业环境对人体的生理影响
在低温作业环境下,首先影响人体四肢的灵活性,最常见的是肢体麻木。特别是影响手的精细运动灵巧度和双手的协调动作。手的操作效率和手部皮肤温度及手温有密切关系。手的触觉敏感性的临界皮肤温度是10℃左右,操作灵巧度的临界皮肤温度为12℃~16℃,长时间暴露于10℃以下,手的操作效率会明显降低。
衣着的温度效应
增加衣服的热阻值、改善人体表面的微气候状况是人体在低温环境下抵御寒冷的重要手段。服装在特定条件下的保温力或条件改变后保温力提高或抵御降低的能力(或效力)称为保温功效。保温功效可通过服装材料自身保温力、环境条件的影响力,如防风效力、耐低温效力及空气层热阻效力等来表征。
人们通常采用着衣指数来表示为了使人的体表温度保持恒定或使人体保持舒适状态所需的衣服的厚度,其单位为clo。1clo热阻的衣服相当于1件西服,4clo热阻的衣服相当于1件不太厚的棉衣。着衣指数共分为10级。当指数为负时表示宜使用电扇、空调等降温措施。它可按不同年龄(如老年人和婴幼儿、中年、青少年)分别给出指标,也可以按不同状态(如休息、办公、活动或劳动)分别给出指标。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 13:39
目录
概述
基本要素
参考资料