人体热舒适客观评价指标

在人体、动物实验基础上,对有可能作为人体热舒适客观评价指标的重要生理参数进行探讨.人体热反应实验在人工气候室内进行,对不同环境温度下受试者的生理参数和主观感觉同时进行测量.研究结果表明:受自主性体温调节活动影响的生理参数如人体皮肤温度、心率变异性、新陈代谢率、脑电波、肌电、排汗率与人体热舒适具有较好的生理相关性,并且在人体处于热舒适与不舒适状态时差异显著,具备作为人体热舒适客观评价指标的生理基础;平均皮肤温度反映热舒适程度的灵敏性较高,具备较高的可靠性,而且其测量与计算较为简单,可作为一个有效的客观指标来评价稳态热环境下的人体热舒适程度.     

实际空调环境中大学生人体热反应及其对空调关闭影响的研究

针对实际间歇空调运行情况的体现,依托某实际空调房间,基于人体进入空调房间之前热经历以及空调环境变化的随机测试工况,通过人体主要部位皮肤温度等生理参数和室内环境参数的测试以及人体热感觉和空调关闭意向的问卷调查,研究分析空调环境中处于静坐状态人体的生理热反应及其与空调关闭行为的相互关系.结果表明,在四肢和颈部几乎暴露于环境的条件下,空调环境中人体脚底皮肤温度变化明显,并对人体热感觉产生重要影响,伴随脚底皮肤温度的降低,人体热感觉从热中性开始,之后以"阶梯降"的形式逐步降低.同时,尽管空调关闭时的人体热感觉存在差异,但从统计角度分析,决定空调关闭动作产生的关键因素仍是脚底皮肤温度.脚底皮肤温度又最终由人体的环境暴露状况(热环境经历和当前所处环境)所决定,空调环境温度越低,人体对空调环境的热不可接受度越高,空调关闭的动作越容易发生.与脚底相对照,颈部、胸部、手背、大腿和前臂的皮肤温度对人体热感觉和空调关闭行为不产生统计上的显著影响.     

面向人体热反应计算的加热服装热湿传递模型

服装热湿传递数值模型是评估服装保暖防护性能、计算人体和环境的热湿传递以及评价人员冷暴露安全的重要工具。现有模型主要关注传统的被动保暖服装,针对主动加热服装的模型研究较少,且仅考虑织物层面,不能用于人体实际穿着服装中热反应计算的模拟。该文构建了适用于与人体热生理反应模型耦合计算的主动加热服装多层热湿传递模型。基于被动保暖服装模型,考虑电加热、相变材料(PCM)、吸湿发热等主动加热技术的产热传热机理,建立了适用于主动加热服装的热湿传递通用模型。针对最为普及的电加热服装,进一步考虑服装结构、辐射传热、分区与横向传热的特性,对模型进行优化改进,建立了适用于电加热服装的改进模型。与实验数据对比表明：所建立的通用模型和电加热服装改进模型对局部皮肤温度的预测误差分别不超过0.58℃和0.47℃,具有较好的准确度。所建立的模型可应用于低温暴露场景中穿着主动加热服装的人体热安全及服装防护性能评价,为公共安全以及环境工效学领域的人员防护、应急管理和防护装备研发提供参考。     

农村地区座椅辅助供暖方式下人体热反应的变化规律

针对北方农村地区“煤改电”供暖方式带来运行费较高的问题,以及农居环境室温偏低的问题提出一种座椅辅助供暖方式.分析局部供暖方式下人体热反应的变化规律,研究人体整体热感觉、整体热舒适,以及整体热可接受度在座椅加热前后的变化和相互关系.研究结果表明:座椅加热可以有效改善人体热反应,环境温度偏离热中性环境越多,改善程度越明显;3个热反应指标在加热前密切相关,加热后因热感觉分布不均匀出现分离;以整体热舒适作为评价指标,对整体热感觉与热感觉不均匀度做线性回归分析,拟合度较高(R²=0.896);而引入平均皮肤温度与整体热感觉做拟合分析,拟合度较好(R²=0.916).由此得到结合主观热反应与客观生理指标的综合预测评价模型,经验证预测效果较好(R²=0.903).     

环境色彩对着装温度舒适性的影响

环境、服装、人体是一个统一系统，环境中温湿度以及其他物理指标的变化对人体着装舒适性产生显著影响。讨论环境色彩的改变对人体着装温度舒适性的影响，从而为舒适的环境色彩设计提供理论依据。采用试验方法，在人工气候室内进行人体主观评价和客观生理量测试，并对所获得的数据进行统计分析。通过数据分析认为环境色彩的改变对着装温度舒适性产生影响，并引起皮肤温度的波动从而影响着装温度舒适性，同时环境色彩的变化刺激人体神经系统从而影响舒适感觉，但在正常环境下这个影响因素为非主要影响因子，因此，在正常环境中可以通过调节环境色彩来改变和提高人体着装温度舒适性。     

动态辐射热环境对人体生理与热反应的影响

为了探索辐射空调形式下温度突变对人体热舒适的影响,给控制调节辐射空调系统提供一定的参考,通过人工气候室营造偏凉-中性温度突变环境,开展了对流、辐射地板与辐射吊顶三种不同空调形式下,20名受试者的整体-局部主观热感觉、热舒适投票以及皮肤温度等生理参数随时间的变化研究 . 根据生理参数测量结果显示,突变到中性温度的辐射热环境中皮肤温度存在滞后现象且动态辐射热环境下人体交感神经表现得更为活跃;由主观问卷分析得出,动态辐射热环境下受试者舒适感及热愉悦感更佳,主观热感觉出现心理超前现象,其中动态辐射地板的优势更为突出;背部、小腿、足部对于瞬态热刺激最敏感,可用于热感觉预测. 最后,根据人体平均皮肤温度随时间变化规律,建立了基于修正的Knothe时间函数相关预测模型,量化了三种工况下人体生理调节的响应特性;根据人体平均皮肤温度及其变化率与平均热感觉的变化规律,建立了三种工况下的热感觉预测模型,简化了动态环境下人体热感觉预测的求解过程.     

织物结构参数对人体热响应影响数值分析

针对着装人体的热、湿舒适性问题，联合改进的25节点人体热调节模型和服装热湿耦合模型，模拟了人、服装、环境系统的瞬态热、湿传递过程．人体模型中考虑了汗水积聚的影响；服装模型中考虑了水蒸汽扩散、液汗毛细传递和蒸发／凝结、纤维湿吸附／解析；针对不同厚度和孔隙率的服装比较了人体的热响应及服装温、湿度变化．数值分析表明，在高温高湿环境下穿厚度大、孔隙率小的服装较穿厚度小、孔隙率大的服装，皮肤温度、皮肤表面出汗率高，干热损失少．模拟结果可以为服装热、湿舒适性定量设计提供指导。     

服装隔热性能的测试与分析

利用暖体假人设备对影响人体热舒适的因素之一——服装热阻进行测试,得出单件服装热阻与组合服装热阻之间的相互关系,并分析不同穿着方式和环境温度对服装热阻的影响,为人体热舒适及其相关因素的研究提供参考依据。     

非采暖空调环境下人体热反应的时变特征分析

为了分析非采暖空调环境下人体热反应的时变特征,以在校健康大学生为受试对象,在全年4个季节里开展人体热舒适生理实验测试,记录主要热环境参数,研究人体客观生理指标感觉神经传导速度(vSC)、测点皮肤温度(tskin)、整体热感觉投票(TSV)以及局部热感觉投票(TSVlocal)随停留时间变化的响应过程。研究结果表明:在同一季节里,vSC,tskin和TSV的时变特征具有一致性;在冬季和过渡季节(春季和秋季),vSC和tskin随停留时间的延长呈下降趋势并逐渐趋于稳定,下降量在冬季最大,过渡季节次之,而在夏季vSC和tskin仅在微小范围内波动;TSV和TSVlocal的时变特征均在冬季最显著,夏季和过渡季节基本在舒适范围内波动。这说明停留时间是影响人体热舒适的1个重要因素;为满足室内人员健康舒适的热环境的设计与控制提供参考,并为生理指标的测试延迟时间提供一定的依据。     

乘员舱驾驶员位置微环境及人体热舒适分析

采用实验与数值模拟相结合的方法对夏季乘员舱内驾驶员位置的微环境及人体热舒适性进行了研究。首先通过11个不同工况分析了空调送风温度、送风速度、太阳辐射强度、太阳高度角以及环境温度对驾驶员位置不同部位微环境的影响,接着基于Stolwijk人体热调节模型,采用Berkeley热舒适评价模型对乘员热舒适状态进行了模拟,得到了各影响因素对人体热感觉及热舒适的影响程度。     

不同室温下的人体生理参数与热感觉相关性

人体某些生理参数存在表征人体热感觉变化的可能性，为了探究不同室温环境中人体生理参数（皮肤温度、脑电）与热感觉变化之间的联系，本研究通过客观实验并结合人体主观问卷调查，分析了人体皮肤温度、脑电频谱功率在冷环境、中性环境、热环境下与热感觉的相关性。研究发现平均皮肤温度、额头温度与热感觉变化显著相关，变化趋势具有一致性；通过对脑电数据进行快速傅里叶变换能量分析，发现处在不同室温下人体的整体热感觉同δ频带 (0.5-4 Hz)以及α频带 (8-13 Hz)的频谱功率变化显著相关，与β频带 (13-30 Hz)的频谱功率变化中度相关。此外，人体在应对冷环境时δ、α、β频带的平均频谱功率变化更为显著，由冷环境过渡至中性环境单位TSV标度下的平均频谱功率变化幅度要高于热环境，在脑电频谱能量这一生理参数层面揭示了人体对冷环境更敏感。     

不同环境温度下照明光源对人体体温调节的影响

研究人在不同环境温度下,光源照度和色温对人体体核温度、皮肤平均温度和皮肤血流量的影响,探索光源照明对人体体温调节的作用.对8名受试者在人工气候室不同环境温度(18,30 °C)、光源照度(300,1 000 lx)和色温(3 000,6 000 K)下的体核温度、平均皮肤温度和皮肤血流量进行了60 min的测量和记录.结果表明：无论在高温还是低温条件下,当人体暴露于低色温光源下时人的体核温度较高色温光源下时高;在较低的环境温度下,平均皮肤温度和皮肤血流量在冷色温光源下的值高于低色温光源下的值;在较高温度下,平均皮肤血流量和皮肤温度在低色温光源下的值高于冷色温光源下的值.因此,在环境温度发生变化时,光源照明对人体的热调节起着一定的作用,在环境高温下以运用高色温光源为宜,反之亦然.这提示人们在不同的环境温度下对于光源照度和色温的选择是一个值得重视的问题,除视觉需要外,选择时还应考虑人体生理功能的平衡和舒适感.     

纺织品穿着热湿舒适性的应用指标

从人体-纺织品-环境这一系统出发,提出了纺织品的适用温度、湿度等热湿舒适性的应用指标.通过多层织物的物理测试并对应于多层服装的穿着试验,证明按这一套指标着装时,人体可基本处于热湿舒适状态,并得出了有湿传递存在时人体所需服装系统保暖量克罗值的一种估算方法,即1克罗约可抵御4℃温差.     

附加相变材料层的热防护服装传热数值模拟

火灾高温环境中,作业人员穿着防护服装可有效减小热压并提高着装舒适性.本文构建了模拟火灾环境下含相变材料的多层火灾安全防护服的传热模型,并利用热防护性能测试装置对模拟结果进行验证,计算与实验结果吻合良好.同时利用模型结果研究了防护性能与相变材料的熔点及相变层在服装层中的配置关系.研究发现与一般多层消防服相比,含相变材料层消防服在高温火灾环境下具有较好的防护性能,所选PCM的热物理属性,尤其是含PCM织物层在多层服装各层中的布置对服装防护人体皮肤烧伤性能影响较为显著.     

冬季温度漂移下心率变异性对人体热舒适的影响

研究显示，环境温度的变化对人体心脏活动的影响显著，寒冷或极端温度会给人们带来心血管疾病。本文基于人体心率变异性指标，探讨了温度漂移热环境在室内热舒适方面的优势，并分析了人体主观热评价、皮肤温度与心率变异性之间的关系。本文设置16名受试者从初始稳定温度（24℃或18℃）经历半小时的温降漂移，最后再经历升温回到初始温度。实验收集了受试者的主观热评价与皮肤温度，并全程监测了其心电信号。通过频域分析法，得到了心率变异性的低频功率/高频功率比值（LF/HF）。结果表明：在冬季，适当的温度漂移可以改善受试者对相同温度热环境的热舒适评价；温度漂移对人体热舒适的影响可以通过LF/HF值表征出来；冬季温度漂移热环境下，人体的LF/HF值与平均皮肤温度、热感觉显著相关。     

功能性三维服装CAD中的数值人体模型

讨论了构造三维着装人体模型对计算过程复杂度的影响及所遇到的技术难点,并以着装状态下服装热、湿舒适性分析预测为例,通过模拟"人体-服装-环境"之间的动态热湿交换来预测系统内相关温度与湿度的动态分布.     

室内静坐状态下影响皮肤温度的环境因素

在人工舱中以环境温度、湿度、风速为变量,考虑服装热阻的条件下,对多名静坐受试者的皮肤温度进行了测量.实验结果显示:环境温度与皮肤温度呈线性相关,可用于预测人体的皮肤温度;随着环境温度的升高,人体皮肤间的温差减小,皮肤温度均匀度增加;环境湿度对皮肤温度的影响取决于人体的出汗状态;环境风速增大加快对流与蒸发散热,皮肤温度随风速增大而降低.     

人体着装部位间皮肤冷感受之差异性研究——体表温度动态变化的过程分析

人体着装部位间皮肤冷感受之差异性规律是隔热防寒服等服务服装设计的基础，利用一种着装温度舒适性感觉计测的新方法，实时监控测试研究了着装人体不同身体部位在受到同样程序的冷刺激时皮肤温度随时序的变化过程，并运用Smirnov检测分析了主要身体部位对冷刺激导致的皮肤温度动态渐变规律。     

低温作业环境下应急救援人员局部冷损伤预测评价

为评价应急救援人员在低温环境下开展救援活动时遭受的冷损伤情况,对传统人体热生理模型进行改进,将人体模型拓展为20个分区,增加了脸部、肩部等部位,每个部位包括4层：核心、动脉、静脉、皮肤,动、静脉的血流参数由128段血管模型计算获得。基于改进的人体热生理模型,计算分析了多种低温环境工况下应急救援人员局部皮肤温度的变化规律,主要探讨分析了环境温度、风速、防护程度对手部和脸部皮肤温度的影响程度。结果表明：风速对低温环境工况人体局部皮肤温度影响显著,但随着风速的增加,影响程度会降低;较好的局部低温防护能提高人体该部位皮肤温度10℃以上;手部较脸部更容易遭受冷损伤。该研究能为低温环境下作业人员冷损伤评估提供技术支持,对低温冷损伤防控具有重要应用价值。     

服装开口部位对着装热舒适性的影响

服装开口是促进衣下空间与外界环境之间热交换的重要途径.采用暖体假人和人体生理试验方法,在无风和有风两种条件下,对胸部、背部和腋下等不同部位开口及无开口状态下的服装热阻、平均皮肤温度、衣下湿度和主观舒适感等指标进行测量.研究结果显示,服装开口部位对服装总热阻有影响,腋下开口的服装热阻最低;服装开口部位对人体体温调节有显著影响,在胸部和腋下开口有助于增强衣下空气与外界环境之间气体交换,增加对流和蒸发散热,从而减缓皮肤温度和衣下湿度升高.试验结果同时表明,风速对服装热阻及人体各项生理指标的影响更为显著.总体而言,服装腋下部位开口对人体热湿生理调节起到促进作用,具有较好着装舒适感.