你的冷暖真的自知嗎？人體熱舒適只關注冷和熱？那你就錯了

最新 04-03

人體的熱適應性是指通過行為、生理和心理的調節來逐漸減弱由於熱環境改變給以人體自身的刺激。其中，行為適應是指所有有意識或無意識地採取改變自身熱量平衡的行為，如個人調節（穿衣、減衣）、技術調節（開、關空調等）及生活習慣（如午睡以降低新陳代謝率）；生理適應是指通過人的遺傳適應（兩代之間的）或環境適應（個體生命周期內的）等生理改變使人體逐漸適應熱環境的改變；心理適應是根據過去的熱經驗或期望而導致感官反應的改變，從而導致個人的最佳舒適溫度和相應的溫度設定值存在很大差異。因此，人體的熱舒適度是一個邊界不清楚的模糊集合，要對某一適當的熱環境和人體的熱舒適感覺做出準確評價，不僅需要了解該環境中人的年齡、性別、衣著、飲食及休息習慣、行為方式與服飾愛好等文化和社會背景，還要了解人們在室內及室外所習慣了的熱體驗及個人的適應能力與變化能力。

我國地域遼闊，氣候多樣，各地區居民的生活習慣、地區之間的經濟發展水平和經濟承受能力均有不同，導致人們對變化的熱環境的行為反應、生理反應的適應性和心理期望值有很大差異。巧妙地運用人體的適應能力創造動態變化的熱環境設計，不僅能提高居住者的熱舒適感，還有利於降低建築能耗，減少建築成本。

人體熱舒適影響因素

在ASHRAE 55標準中，人的熱舒適被解釋為「在此環境中人們表示滿意的一種心理狀態」。在生理學上認為人處於舒適狀態時，人體的熱調節機能處於最低活動狀態。人體熱舒適是一個複雜的不確定因子，它受到許多不可測量和隨機因素的影響，但主要的影響因素有物理因素（空氣溫度、平均輻射溫度、空氣流速和空氣的相對濕度）、個人因素（人的活動量及服裝熱阻），除此之外還有一些其他的影響因素，如瞬時熱的影響、非熱因素的影響等。

物理因素

1. 空氣溫度

房間內空氣溫度是由房間內的得熱和失熱、圍護結構內表面的溫度及通風等因素構成的熱平衡所決定的，它也直接決定人體與周圍環境的熱平衡。空氣溫度和平均輻射溫度通過對流和輻射的熱交換影響著人體。在水蒸氣壓力及氣流速度恆定不變的條件下，人體對環境溫度升高的反應主要表現為皮膚溫度的升高與排汗率的增加。周圍溫度的變化改變著主觀的溫熱感（熱感覺）。而對於工程設計者來說，主要任務在於使實際溫度達到室內計算溫度，因此，室內空氣溫度是關乎舒適與節能的重要指標。

2.平均輻射溫度

溫度在絕對零度以上的一切物體都發出熱輻射。人處於室內，室內各物體表面跟人體之間存在輻射熱交換，平均輻射溫度即室內與人體輻射換熱有影響的各表面溫度的平均值，可用黑球溫度計測量並換算求得。

3.相對濕度

相對濕度是指在一定的溫度和大氣壓力下，濕空氣的絕對濕度（單位體積空氣中所含水蒸氣的重量），與同溫同壓下的飽和水蒸氣量之比。在建築工程中常用空氣的實際水蒸氣分壓力與同溫同壓下的飽和水蒸氣分壓力之比，以百分數表示。空氣的濕度對施加於人體的熱負荷並無直接影響，但它決定著空氣的蒸發力因而也決定著排汗的散熱效率，從而直接或間接地影響人體舒適度。

在極端條件下，濕度水平限制著總蒸發力從而決定著機體耐受界限。相對濕度過高或過低都會引起人體的不良反應，對於人體冷熱感來說，相對濕度的升高就意味著增加了人體的熱感覺。通常認為應該避免濕度極高或極低的環境條件，但從熱舒適的觀點來說，並無證據證明這一點，不過極端條件能引起其他一些不希望出現的副作用，如在高濕度時產生的「潮濕感」及低濕度時出現的黏膜乾燥現象。

4.空氣流速

空氣流速從兩個不同的方面對人體產生影響。首先，它決定著人體的對流換熱；其次，它影響著空氣的蒸發力從而影響著排汗的散熱效率。當空氣溫度高於皮膚溫度時，增加氣流速度會由於對流傳熱係數的增大而增加人從環境的得熱量。因此，在高氣溫時，氣流速度有一個最佳流速值，低於此值，由於排汗率的降低導致熱量增加而產生不舒適；高於此值，對流得熱量又會抵消蒸發散熱量，甚至增加熱量。在寒冷環境中，增加氣流速度會增加人體向環境的散熱量。此結論不適用於有高溫輻射源的情況。

人體各部分對周圍空氣流速的感覺是不同的，人的前額和腳裸是人體最敏感的部位，因而在此處測量更能代表人體的感覺，對於坐姿的人，為高於地板以上0.1m和1.1m處。

個人因素

1. 新陳代謝率

人體進行一定的活動就會在體內產生熱量，因此人體的能量代謝率直接影響人體與周圍環境的熱交換。人體的能量代謝率受多種因素的影響，如肌肉活動強度、環境溫度高低、進食後時間長短、神經緊張程度、性別、年齡等。將新陳代謝量表示為單位面積的量，且以58W/m2，定義為l met，作為測量人體活動量的基本單位，表示人體坐著時單位體表面積的新陳代謝率，任何活動量都可除以58W/m2換算為met單位。

2. 服裝熱阻

在皮膚和人體最外層表面著裝之間的熱傳遞是很複雜的，它包括介於兩者之間的對流和輻射過程，以及通過衣服本身的熱傳遞，因此服裝熱阻也是影響人體熱舒適性的重要因素。

其他因素的影響

1. 瞬態熱

人從室外進入室內或從一個房間進入另一房間，就是瞬態熱感覺問題。麥金泰爾指出，當人體把最初的熱不舒適或冷不舒適的環境調整為舒適環境時，最初的調整量往往超過中性點的位置，但經反覆調整，每次的幅度越來越小，最終會達到穩定的、接近中性點的調整量。當環境溫度迅速變化時，熱感覺的變化比體溫的變化要快得多。

2. 局部不舒適

環境影響舒適的最重要特徵就是它的總體溫暖感，而利用室內熱環境的綜合評價指標即可對其加以預測。但是，還有一些其他的環境特性也會影響人體舒適，特別是像吹風、溫度梯度、不對稱熱輻射等均可能造成局部的不舒適。

（1）輻射吹風感：當人體附近有諸如窗一類的冷表面時，不對稱的輻射可能造成不舒適感。如果某個人靠近該冷表面的身體一側所增加的輻射熱損失足以引起局部冷感和不舒適，這種感覺稱為「輻射吹風感」。McIntyre等研究結果表明，衣著標準的人在低風速的普通室內條件下，假定室內主要部分是舒適的，那麼若平面輻射溫度下降到比假定的令人舒適的房間里其餘部分的平均輻射溫度低8℃以上，則人在冷表面附近會感到不舒適。

（2）輻射的不均勻性：大多數輻射採暖系統所造成的輻射環境的溫度或多或少都有些不均勻，不均勻度太高會使室內的人感到很不舒服。在居住建築、辦公室、餐館等建築物內引起輻射吹風感的主要原因是安裝輻射採暖系統造成的。McIntyre、Fanger等對由於不對稱熱輻射所造成的不舒適性進行了實驗研究。研究發現人體對於頭頂上的熱表面所引起的不對稱輻射的敏感程度要比由於垂直冷表面引起的不對稱輻射的敏感程度大。但如果位於頭頂上的是冷表面或垂直的是熱表面的話，那麼它們對人體的影響就小多了。

（3）地板溫度：由於腳部與地板直接接觸，所以過熱或過冷的地板都有可能引起腳部的局部不舒適，而且地板的溫度對房間的不均勻輻射溫度的影響很大。冷的地板是熱不舒適的潛在根源，尤其對坐著工作的人，由於缺少活動，腳的溫度將逐漸降低至空氣溫度從而感覺不舒適，這樣人們就有可能通過提高室內空氣溫度來補償，這在採暖季節無疑會增加能耗。通過輻射直接加熱地板是解決腳部冷的有效方法。

（4）垂直空氣溫度差：在大多數的建築空間里，空氣溫度隨著離地板高度的增加而增大，如果溫度梯度足夠大的話就有可能引起頭熱或腳涼，造成人體的局部不舒適。實驗發現如果頭部的空氣溫度比腳踝處的空氣溫度低的話，對受試者的熱舒適影響並不大。

（5）局部強吹風感：一個人雖然在整體上可能感覺身體處於熱中性，但是由於空氣流動而引起的局部冷卻也會使人感到不舒服。較強的局部吹風感不僅存在於自然通風建築中，而且也存在於乘坐汽車、火車、飛機等交通工具時。如果當人體感覺到有局部強吹風感時，勢必會提高室內溫度或停止運行自然通風系統，從而使建築物的能耗增加。

3. 非熱因素

人們對現實生活環境的熱感覺受許多複雜的非熱因素的影響，這一些非熱因素的影響在穩態熱平衡模型中並沒有被考慮。這些非熱因素包括有人口統計學方面的（如性別、年齡、文化、經濟等因素）、研究的背景（建築設計、建築功能、季節、氣候等）、環境的交互感覺（如聲、光、房間的色彩，室內空氣的質量等）。

研究表明，色彩對人的熱損失雖然沒有影響，但其從心理上影響了人的熱感覺。

綜上所述，影響舒適的因素有很多，而人體與環境之間是在不停地進行能量交換的，所以環境氣象條件、人的生理調節、心理影響、衛生等因素都會影響人體的熱感覺，因而熱舒適是一個綜合作用的結果。

本文摘編自楊柳、閆海燕、茅艷、楊茜著《人體熱舒適的氣候適應基礎》文前及第一章，內容有刪減，題目為編者所加。