第一節熱平衡
因為人體熱調節係統的目的是維持體內溫度的基本恒定。可以設想,長期處於恒定(中等程度)的熱環境並具有恒定的代謝率,人體將具有熱平衡,即產熱等於散熱。此時體內無明顯的熱蓄積。這種情況的熱平衡是:
一、體內熱的產生
單位時間內人體氧化過程釋放的熱能為代謝率,有時部分地轉化為外部的機械功,但它主要是轉化為體內的熱量。
需要注意的是外部機械效率,所下定義常與上述情況不同。如外部機械功之間的關係,實際代謝率與基礎代謝率之間的差異,然而從工程角度來看,似乎公式中的定義更合理,因此就這樣應用於以下各個章節。財的數值是隨著人們的活動水平而變化。是各類工作不同活動水平的某些活動項目並不好解釋,如“製鞋作業”、“挖和推的作業”。表中的數值是平均值,應當考慮到它的變動。然而已知是什麼活動,或何種類型的工作,對絕大多數的環境設計來說,就可以合理的精確判斷出的值。
這符合沒有外部機械功的作用。例如,在水平位置步行的人,其外部機械功等於零。因為從物理學的觀點來看,此人沒有做功;然而在特殊的活動時,可以達到0.20~0.25。例如這種情況可以出現在步行上山(上樓梯)、挖溝、把包舉至高處、帶功量計自行車。也有一些特殊情況。當外功轉變為身體的熱能(負工作)時值可以小於零。這一情況可以出現在如步行下山時。此時人的潛在能量可轉變為熱量,釋放到腿部的關節和肌肉中。
二、通過皮膚的熱損失
水蒸汽通過皮膚擴散是潛在呼吸的一部分,該過程並不受人體熱調節的控製。單位麵積水蒸汽的擴散數值被設想為與該皮膚溫對飽和蒸汽壓和該環境空氣水蒸汽分壓之差成一定的比例關係。
為通過皮膚蒸發擴散的熱損失廣義為水的蒸發熱為皮膚的滲透係數內為該皮膚溫時的飽和蒸汽內為環境空氣的蒸汽壓表皮角質層的深層是主要的蒸發屏障。這個屏障的擴散阻力是大的,並與正常號型脤裝的擴散阻力有關。皮膚滲透係數的數值可由因羅也的分析數據來確定。該分析數據考慮到了舒適狀態下坐位受試者的蒸發損失。
三、由汗腺蒸發的熱損失
中等程度的汗分泌氣溫和氣壓(適用於人處於舒適狀態),其合理的設想應該是此時全部分泌出的汗液都蒸發了。汗腺分泌量是隨活動的水平而轉移,對於處在熱舒適狀態的人體,將在以後討論。
四、潛在(不顯性)呼吸的熱損失
由呼吸氣管的粘液物以對流和蒸發的形式,將熱和水蒸汽轉移至吸入的空氣中。當到達肺泡時,吸入的處於身體的深層溫度中,並被水蒸汽所飽和。由於空氣通過呼吸道向外運動時,一些熱又被帶回到體巧,並冷凝成水分。但是由鼻腔排出的呼出氣仍比舒適環境中的吸入氣含有較多的熱量和水分。因此呼吸導致潛在的熱損失,而來自人體的則是幹熱損失。潛在的呼吸熱損失取決於肺通氣量以及呼出和吸入氣中含水量之差。
五、幹呼吸的熱損失
由於呼出和吸入氣中溫度差所引起的體熱損失可用下式表示:即是在恒定壓力時幹燥空氣的特殊熱。為精確起見,對於以吸入氣的狀態為轉移的呼出氣溫度。
然而與其它參數相比,幹呼吸的熱損失相對地是小的,所以對於把用34%:這個平均常數已足夠準確。