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[科普中国]-微气候

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微气候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。一般用通风干湿表或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。1

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。

人体的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