1、人与环境的界面设计,人体对环境的适应程度,在人机环境系统中的环境主要是指人与机共处的工作环境；其环境问题分为改善作业环境和创造舒适环境两个方面，改善作业环境的目的是克服作业环境对人的不愉悦感和减轻对人的作业功能的损害。这里所提的作业功能是指能够正确地、快速地进行作业，在所规定的作业时间内无疲劳感以及长年累月在这种环境下工作对身体功能和健康无影响。创造舒适性环境则是指无不快感，令人赏心悦目以及有一定的氛围。,对人机环境系统产生影响的因素主要有：热环境、照明、噪声、振动、粉尘以及有毒物质等。随着人类生存空间的不断扩大，影响因素还包括：失重、超重、异常气压、加速度、电离、辐射等。,人与环境的界面设计
2、,人体对环境的适应程度,依据作业环境对人的影响和人体对环境的适应程度，可以把人的作业环境分为四个区域： a.最舒适区 各项指标最佳，使人在工作过程中主观感受到满意。 b.舒适区 在正常情况下这种环境使人能够接受，而且不会感到不适应和疲劳。 c.不舒适区 作业环境的某种条件偏离了舒适指标的正常要求，长时间在这种环境下工作，会使人疲劳直至影响人的健康。 d.不能忍受区 若无相应的对环境防护措施，在该环境下人将难以生存。对作业环境分析与评价的目的就是创造一种人体舒适而又有利于工作的环境条件。因此，必须了解环境条件应当保持在什么样的范围之内，才能使人感到舒适，工作效率达到最佳。,人与环境的界面设计,人
3、体对环境的适应程度,决定舒适程度的环境因素范围,人与环境的界面设计,人与热环境,影响热环境的因素,影响热环境条件的主要因素有：空气温度、空气湿度、空气流速和热辐射。这四个因素都会对人体的热平衡产生影响，这种影响可能是各要素对人的综合症，下面逐个对它们的影响进行分析与评价。,人与环境的界面设计,人与热环境,气温,作业环境中的气温，取决于大气温度、太阳热辐射、作业场所热源和人体散热等因素。各种产热源通过传导、对流，使作业环境的空气加热，并通过辐射四周物体，形成第二热源，扩大了直接加热空气的面积，使气温升高。,人与环境的界面设计,人与热环境,湿度,空气中的干湿程度称为湿度，湿度分为绝对湿度与相对湿度
4、两种。在一定温度下每平方米空气中所含的水蒸气克数称为绝对湿度（A.H）。压力条件下空气的水蒸气压强f(绝对湿度)与相同温度，压力条件下的空气饱和水蒸气压强F的百分比，称为该温度、压力条件下的相对湿度（R.H），以下式表示：,=f/F100%,作业环境的气湿用空气相对湿度表示。相对湿度在80%以上称为高气湿；低于30%称为低气湿；高气湿主要是工作场所有水分蒸发和释放蒸汽所致。无风时环境温度为1618，则湿度以45%60%为宜。,人与环境的界面设计,人与热环境,气流,气流主要是在温度差形成的热压力作用下产生的。气流速度常以m/s表示。在舒适温度范围内，一般气流速度为0.15m/s时，人即可感到空气
5、新鲜。在空内即使温度适宜， 由于空气流动速度很小，也会有沉闷感。作业环境中的气流除受外界风力的影响外，主要与作业场所中的热源有关。热源使空气加热而上升，室外的冷空气进入室内，造成空气对流。室内外温差愈大，产生的气流愈大。,人与环境的界面设计,人与热环境,热辐射,热辐射是针对红外线及一部分可视线而言。太阳及作业环境中的各种加热炉、开放火焰、热光源，产生热量各种设备等热源都能产生大量的热辐射。当周围物体表面温度超过人体皮肤温度时，周围物体表面则向人体热辐射而使人体受热，称为正辐射。相反，当周围物体表面温度低于人体温度时，人体表面则向周围物体散热，称为负辐射。,人与环境的界面设计,人与热环境,人体通
6、过对流、传导、辐射、蒸发等方式与外界环境进行热交换、人处于热环境工作时，由于高温和代谢产热量不断增加，人体的热应激引发温度器发动神经冲动，刺激体温调节中枢，反射性引起散热反应，出现皮肤扩张，血液重新分配,人与环境的界面设计,人与热环境,人体的热平衡,在高温或低温环境下工作和生活，人为了适应环境温度，人体将产生一定的生理功能的改变，在不超过适应能力的限度下，保持体温相对稳定。人体温度的相对稳定取决于人体的产生热和散热过程的优质动态平衡，这种平衡称为人体热平衡。无论是产热或散热过程，时刻都受到神经体液机制的调节。人体产生热量过程是指人体摄入食物（糖、脂肪及蛋白质）在体内经过一系列代谢转化释放出能量
7、的过程，这些能量除一部分转变为人作功外，70%90%以热的形式向外界散放，当人进行积极的活动时，如工作、运动等，人体要增加能量消耗，为保证劳动时间内活动的能量供给，人体必须通过生理调节产生更多的热。因此，劳动强度越大，人体代谢产热量越大。如果人体的产热量及从环境中吸收的热量不断增加，人体中心温度升高，若超过一定限度，就可能出现中暑。,人与环境的界面设计,人与热环境,S=MCR-E-W,人体与周围环境的热交换可用下式表示：,M人体代谢产热量C人体与周围环境通过对流交换的热量，人体从环境中吸热为正值；散热为负值。R人体与周围环境通过辐射交换的热量，人体从外环境中吸收辐射热为正值，散出辐射为负值。E
8、人体通过皮肤表面汗液的蒸发散热量。W人体对外做功所消耗的热量。S人体的蓄热状态。,人与环境的界面设计,人与热环境,由上式可知，当人体产热与散热相等时，s=0，人体处于动平衡状态，当产热大于散热时，s取正值，人体热平衡破坏，体温升高；当产热小于散热时，s取负值，体温下降。人体热平衡状态如下图所示。,人与环境的界面设计,人与热环境,热环境的综合评价指标,热环境中各要素对人体的影响是综合起作用的，除了上述几种主要因素外，还有如人的新陈代谢和服装等多种因素；下面介绍几种综合反映热环境各要素影响人体生理效应的评价指标。,人与环境的界面设计,人与热环境,环境空气温度,环境空气温度是人们最常用的表示环境冷热
9、程度的直接指标。通常由水银或洒精玻璃温度计测定。这些温度计的温包是干燥的，所以也称为干球温度。同时，空气温度还可以用其他一些仪器测定，如热电偶、热电池等。在环境湿度在40%60%范围内，用环境空气温度评价室内环境的冷热不会有很大的偏差，但在较热和较湿的环境中，仅用它来评价环境对人体造成的热感觉就不可靠了，因为此时人体的出汗调节机能起了相当大的作用，湿度对热感觉的影响增大了。,人与环境的界面设计,人与热环境,将干球温度计的温包套上一纱布网罩，网罩的下端浸入水中，以保持网罩整体的湿润就成了湿球温度计。湿球温度计指示的读数称为湿球温度。它主要反映了环境的湿度情况。在一定的风速范围内，湿球温度与空气湿
10、度有确定的函数关系。,湿球温度,人与环境的界面设计,人与热环境,有效温度,有效温度表示人在不同温度、湿度和气流速度的综合作用下，所产生的湿热主观感受指标。它以气流静止不动（风速=0），相对湿度为100%的条件下使人产生某种热感觉的空气温度来代表不同风速，不同相对湿度，不同空气温度而使人产生同一热感觉为基础的。它用单一个温度值来度量。,人与环境的界面设计,人与热环境,若已知干球温度、湿球温度和水蒸气压力等参数中的任意两个，可利用下图求得有效温度。图中的左上曲线上的数值代表湿球温度，并由斜线表示；图中虚线为有效温度线，有效温度线与相对湿度100%线的交点为有效温度（ET）值，而相对湿度50%线的交
11、点的横坐标的值为“新有效温度”（ET*）值。图中阴影部分是舒适区。新有效温度（ET*）适用于海拔高度为2134m/s的室内环境。,人与环境的界面设计,人与热环境,高温环境对人的健康的影响,高温环境是指:有热源散热率大于83736J/（m3h）；环境气温在寒冷地区和一般地区超过32，在炎热地区超过35；热辐射强度超过4.186J/(cm3min)或工作地点温度在30以上，相对湿度超过80%。高温环境除了夏季以外，还有热带、沙漠以及一些高温作业的场所（如钢铁冶炼）等。,人与环境的界面设计,人与热环境,高温环境对人的健康的影响,在高温环境下，皮肤温度随周围环境温度的升高而迅速升高，机体只能通过蒸发散
12、热，大量出汗会导致失水，出汗过多也会导致水盐代谢障碍。高温环境还会使心脏输出量增大，使外周血管扩张，血流从内脏转移到皮肤和肌肉，从而影响内脏血液供应，进一步引起消化系统、泌尿系统、神经系统内分泌系统以致生化和免疫系统功能改变。长时间的高温环境暴露会引起热病，包括全身性的中暑、热衰竭、皮肤病和精神障碍等，当环境温度高于33.3时，环境热病的危险性增高，发病率随最低气温增加而增加。当皮肤温度达到4144时即会感到灼痛，若温度继续升高即会产生烫伤，甚至死亡。,人与环境的界面设计,人与热环境,寒冷对机体健康的影响,机体在低温度环境下，首先引起外周血管收缩以减少散热，骨骼肌发生不随意，持续收缩（寒颤）以
13、增加产热，裸体而不活动的人在10环境下持续30min即发生寒颤。一般情况下，18以下温度可视为低温，10以下对人会产生不利影响。低温环境下人体代谢率增高，心血管系统发生相应变化：心率增高，心博出量增加，呼吸率和肺换气量增加。当环境温度低于9时，体心温度开始下降，人体的温度调节推动代偿能力。人较长时间在0以下的环境中停留，会引起局部组织冻伤发生冻疮或组织坏死。寒冷刺激还可使肢端温度下降，引起肢体疼痛、麻木、反射性致鼻粘膜血管痉挛。当人体体温降至34以下时，症状即达到严重的程度，产生健忘、口吃和定向障碍；降至30时全身剧痛，意识模糊；降至27以下时，随意运动丧失，瞳孔反射，腱反射和皮肤反射全部消失
14、，人濒临死亡。,人与环境的界面设计,人与热环境,热环境对工作的影响,许多研究证明，过热或过冷的环境会影响人的工作能力。在冷环境中人的工作能力下降主要是由于生理原因，例如，手指麻木，关节不灵活等同时，衣服多且厚时也会影响人的活动。此外，低温反应表现在触觉辨别准确率下降，手的灵活程度下降，追踪操纵能力下降，视反应时变长，动作的精确度下降等。在热环境中，如果劳动时间过长，则工作效率会迅速下降。,人与环境的界面设计,人与热环境,工作效率,相对出错率,适宜的温度会提高工作效率降低出错率,热环境对脑力工作者的影响,人与环境的界面设计,人与热环境,热环境对体力工作者的影响,温度最高的8月份相对产量最低,温度
15、在20度左右时事故率最低,人与环境的界面设计,人与热环境,热环境的主观评价标准,主观评价依据,热环境对人体影响的主观感觉是评价热环境的主要指标之一，几乎所有的热环境评价标准都是在研究人的主观感觉的基础上制订的。通过在不同气温、湿度、气流速度、热辐射、大气压等情况下，人的主观感受的调整将所获数据作为评价环境对人体舒适感觉的依据。,人与环境的界面设计,人与热环境,人与环境的界面设计,人与热环境,人与环境的界面设计,人与热环境,若以人不能忍受的温度作为极限，则低于或高于该限度的温度称为可耐受温度。,耐受标准,人对高温低温的主诉可耐受时间,高温耐受曲线,低温耐受曲线,人与环境的界面设计,人与热环境,以
16、不出现生理危象或伤害作为极限标准,安全标准,1区低温安全限度,2湿度100% 3湿度50% 4湿度25% 5湿度10%,工作时间,人与环境的界面设计,人与热环境,工作效率不受影响的温度范围,复杂操作,智力工作,生理可耐限度,出现虚脱限度,A区效率不受影响,B区生理可耐限度,人与环境的界面设计,人与热环境,工业生产热环境标准,根据作业性质和劳动强度的差别，要求有不同的热环境。具体可参考国家相关标准或企业标准。,人与环境的界面设计,人与热环境,工业生产热环境标准,工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准,人与环境的界面设计,人与热环境,高温作业允许持续接触热时间限值,GB 93589标准规定，高温作业
17、工人在不同温度、不同劳动强度条件下,允许持续接触热时间,人与环境的界面设计,人与热环境,为保证高温作业工人持续接触热环境后生理功能得到恢复，标准还规定，持续接触热环境后必要休息时间不得少于15min，且休息时应脱离热环境。在应用该标准时，如高温作业工作地点空气湿度大于75%时，则空气湿度每增加10%，允许持续接触时间相应降低一个档次。,人与环境的界面设计,人与热环境,热环境的改善-在生产技术方面采取的措施,a.合理布置热源和疏散热源 应尽可能地将热源布置在车间主导风向下风侧及天窗下面。高温半成品和成品应及时运到室外。b.隔热 设置水幕（铁纱水幕、铁皮水幕）、水箱（流动水箱、水炉门、串水板）、水
18、凉亭、遮热板等。c.自然通风 主要设施有普通天窗、挡风天窗、井式天窗和开敞式厂房等。d.降低湿度 在高温或低温环境中，在通风口设置除湿器。e.机械通风 主要采用风扇、喷雾风扇、空气淋浴和岗位送风。f.设置空气调节设备。,人与环境的界面设计,人与热环境,热环境的改善-在保健方面采取相应的措施,a.供给饮料和补充营养 可供应0.2%0.3%的盐开水或盐茶、盐汽水。饮料的温度以812为宜。饮用方式以少量多次为好。由于在高温下劳动，能耗增加，所以膳食总热量应达到31003300Kcal。此外还应适当补充蛋白质和维生素等。b.合理使用劳保用品 高温环境条件下劳动应合理地使用个人防护用品，以防止高温和辐射
19、对人体的危害。特殊高温作业须佩戴隔热面罩和穿热反射服或冰服、风冷衣。在低温作业车间作业或冬季在室外作业，应穿御寒服。御寒服应用热阻值大、吸汗和透气性强的衣料制成，且衣服尺寸不宜过紧。如果,穿御寒服影响操作时，可采用热辐射的方法御寒。c.进行适应性检查 人的热适应能力是有差别的，因此,就业前应进行职业适应性检查。凡有心血管器质性病变的人,均不适宜于高温作业。,人与环境的界面设计,人与热环境,热环境的改善-在生产组织方面采取的措施,a.在高温环境下合理安排作业负荷，使人体维持热平衡，尽量缩短连续作业时间；如,实行减少班时间、增加休息次数、延长午休时间等。b.使工间休息场所远离热源，并置备有足够的椅
20、子、茶水、风扇及淋浴等设施。休息室中的气流速度不宜过高、温度不宜过低，以免破坏皮肤的汗腺机能。休息室中的温度在2030时，最有利于高温作业环境下身体积热后的休息。c.对于离开高温作业环境较长时间而又重新从事高温作业者，应给予更长的工间休息时间，使其逐步适应高温环境。高温作业应采用集体作业，以便能及时发现热病患者。应训练高温作业者，使其能辨别热衰竭和热昏迷，以便及时抢救。,人与环境的界面设计,人与光环境,光环境,人通过视觉从外界获得信息，效率与质量同人机环境照明有直接关系。同时，维持基本的人的视觉功能也有赖于环境照明，即作业环境中的光环境。光环境包括自然采光和人工照明。利用自然界的天然光源，解决
21、作业场所的照明叫天然采光。利用人工制造的光源来解决作业场所照明的叫人工照明。自然光线均匀、光质好、照度大、节约资源。因而，应尽可能利用自然光。,人与环境的界面设计,人与光环境,采光与照明常用的度量单位-光通量,光通量是最基本的光度量，是指单位时间内光辐射能量的大小。它是根据人眼对光的感觉来评价的辐射通量。例如，一个200W的白炽灯比100W的白炽灯要亮得多，也就是发出光的量多。定义光源发出光的量为光通量，其单位为流明（lm）。 光通量就视觉而言，是按光谱光效率曲线的效率，被人眼所接受的由辐射体发出的辐射通量，若辐射体的光谱辐射通量是e，则光通量的表达式为：,式中：Km最大光谱光效能，其值为68
22、3（lm/W）。 e光谱辐射通量，即在给定波长为的附近无限小的范围内，单位时间内发出辐射通量的平均值，单位为W/s。辐射通量也称辐射功率。 V（）明视觉光谱光效率。,人与环境的界面设计,人与光环境,光强,光强用来表示发光体在不同方向上光通量的分布特性。如图所示，S为点关发光体，它向各个方向辐射光通。若在某个方向上取微小立体角d,在此立体角内所发出的光通量为dr，则两者的比值即为该方向上的发光强度，即：,光强在数值上等于单位立体角内所辐射的光通量，其单位为坎德拉，简称坎（cd）。因而，1坎德拉（cd）=流明（lm）/球面度（sr）。,人与环境的界面设计,人与光环境,照度,照度用来表明被照面上照明
23、量的大小，在照明系统设计中，常用照度值规定照明的标准值。以被照场所光通的面积密度来表示。取微小面积dA，入射的光通为dI，则照度E为：,照度的国际单位是勒克斯（lx）,1个勒克斯表示在1平方米面积上均匀分布1流明光通量的照度值；或者是表示光强为1坎德拉的均匀发光的点光源，以该光源为中心在半径为1米的球表面上，各点所形成的照度值。,人与环境的界面设计,人与光环境,亮度水平与人的感受关系,人与环境的界面设计,人与光环境,光的质量 光的质量是指光的稳定性和均匀性、光色效果和是否有眩光等。,人与环境的界面设计,人与光环境,光的稳定性和均匀性 光的稳定性是指照度在设计的光强度内应保持恒定的值，不产生波动
24、、不发生频闪。光的均匀性是指照度和亮度在某一作业范围内相差不大，分布均匀适度。,人与环境的界面设计,人与光环境,照度不稳（闪烁或忽明忽暗）或分布不均匀时，不仅妨碍视力，而且还增加了视觉器官的额外负担，因为此时眼睛需随照度的改变而不断调整瞳孔大小和明暗适应。直射光源容易产生照度不均匀，而光线过分分散又会使物体亮度相同，从而不易分辨前后、深浅、高低和远近。因此，光线的扩散程度，既要保持工作场所的照度均匀，又要使阴影柔和。,人与环境的界面设计,人与光环境,光色效果 光源的光色包括色表和显色性。色表是光源所呈现的颜色，如荧光灯呈日光色；高压钠灯呈全白色。当不同光源分别照射到同一种颜色的物体上时，该物体
25、将呈现不同的颜色，这种现象称为光源的显色性。,人与环境的界面设计,人与光环境,光色效果 显色性通常以显色指数表示，并把显色性最好的日光作为标准，其显色指数定为100，其他光源的显色指数均小于100，如下表所示。,人与环境的界面设计,人与光环境,光色效果 物体的颜色将随照明条件的不同而变化，物体的本色只有在天然光照明的条件下才会不失真地显示出来。显色指数愈小，显色性愈差。有色的照明，使被照物体的颜色随照明色而变化，变化情况如下表所示。,物体色受照明色影响 所显示的颜色,人与环境的界面设计,人与光环境,眩光 眩光也称眩目，是由于视场中的亮区产生刺眼和耀眼的强烈光线，从而引起视觉器官不舒适和视觉功能
26、下降的一种现象。眩光按其产生原因可分为直射眩光、反射眩光和对比眩光。直射眩光是由强烈光线直接照射产生的。直射眩光效应与光源位置有关，如右图所示。反射眩光是强光照射过于光亮的表面（如电镀抛光表面）后再反射到人眼所造成的眩光。对比眩光是由于被视目标与背景明暗相差太大而造成的眩光。,人与环境的界面设计,人与光环境,眩光 眩光可造成如下危害： a.破坏视觉的暗适应，产生视觉后象，使视觉功能下降，影响视觉作业效率。下图为眩光源处于不同位置时对视觉作业效率的影响。,人与环境的界面设计,人与光环境,b.眩光在眼球媒质内散射，减弱了被视目标与背景之间的对比。 c.眩光使视细胞受高亮度光源的刺激，并使大脑皮质细
27、胞间产生相互作用，从而造成对被视目标的观察模糊。 d.眩光造成视觉疲劳、视力下降。严重的眩光可使人暂时失明。 e.眩光使人烦恼，精神涣散，注意力不集中。操作质量降低，作业效率下降。有研究表明，对于精细的工作，眩光在20min内即可使差错率明显提高，作业明显下降。,眩光 眩光可造成如下危害：,人与环境的界面设计,人与光环境,防止和控制出现眩光，可采取如下措施： a.限制光源亮度 当光源亮度大于16sb时，会产生严重眩光。对于白炽灯灯丝亮度达300sb以上时，应考虑用半透明或不透明材料养活其亮度或将其遮住。 b.合理布置光源 应尽可能将光源布置在视线外微弱刺激区，如采用适当的悬挂高度，使光源在视线
28、45范围以上。也可采用不透明材料将眩光源挡住，使灯罩边缘至灯丝连线与水平线构成一定角度，该角度以45为好，至少不应小于30。 c.使光线转为散射 使光线经灯罩或天花板、墙壁漫射到工作场所。 d.对于反射眩光，应通过变换光源位置或工作面位置，使反射光不处于视线内。还可通过选择材质和涂色来降低反射系数，避免反射眩光。 e.适当提高环境亮度，使物体亮度与背景亮度之比不超过100：1，以减少亮度对比，防止对比眩光的产生。,人与环境的界面设计,人与光环境,光环境对工作的影响 天然采光是白天利用由太阳发射的光照射物体及其周围环境；人工照明是利用人工光源照射物体及其周围环境。不管是天然采光还是人工照明，其主
29、要目的都是给人们的生活和生产提供必须的视觉条件。,人与环境的界面设计,人与光环境,光环境和生产率 通过大量的统计分析，良好光环境的作用可用下图表示。由图可知，良好光环境主要是通过改善人的视觉条件（照明生理因素）和改善人的视觉环境（照明心理因素）来达到提高生产率的。,人与环境的界面设计,人与光环境,日本照明学会关西分会就改善照明的效果曾作过实际调查，其调查结果见下表,人与环境的界面设计,人与光环境,由上述两实例可见改善照明所产生的效果，不仅提高了生产率，而且还减少了差错率和工伤事故率。,由于改善照明而提高效率的实例（欧洲）,人与环境的界面设计,人与光环境,光环境和安全 良好的光环境对降低事故发生
30、率和保护工作人员的安全有明显的效果。,一些国家由于设置了道路照明而得到的改善效果,人与环境的界面设计,人与光环境,光环境和安全 良好的光环境对降低事故发生率和保护工作人员的安全有明显的效果。下图是因改善了照明和工作场所的粉刷而减少事故发生率的统计资料。,人与环境的界面设计,人与光环境,采光和照明要素与视觉功能的关系 照度要求 右图是照度与视力的关系曲线。从图可以了解到：当照度很低时，人的视力也很低；随着照度的提高，视力也明显提高；但照度超过103lx时，随着照度提高，视力增加很少。如图所示，当照度由103lx提高到105lx时，照度提高了100倍，而视力提高不到0.4。从经济分析的观点来看，照
31、度在10103lx范围内是经济的。但照明心理学研究指出，获得舒适照明最适宜的照度平均值为2000 lx左右。,人与环境的界面设计,人与光环境,根据人的生理和心理要求，选用的照度值不宜太低；由于经济因素的限制，选用的照度值又不宜太高。为此，我们通常选用的照度值应不低于我国公布的工业企业采光和照明设计标准中的最低照度值。,照度分级（Tj3479）,生产车间工作面上的最低照度值（Tj3479）,人与环境的界面设计,人与光环境,由于人眼在不断适应亮度变化的过程中，容易引起疲劳和不舒适感，因此，室内亮度对比值不宜大于下表所给出的值；而室内各个面的反射率的选择可参考右表中的推荐值。,人与环境的界面设计,人
32、与光环境,光源色与视觉 a.标准光源 物体的颜色与照明条件的光谱有着密切的关系，要判定物体的颜色，就必须先确定光源的光色。因此，国际照明委员会（CIE）规定了三种标准光源。(a)A光源，指色温为2854K点燃的充气钨丝灯光源，它以白炽灯为代表。 (b)B光源，是在A光源上加了一个液体滤光器而得到近似4874K的黑体放射光，用它代表直射太阳光。 (c)C光源，是在A光源上加上一个液体滤光器而得到类似6774K的黑体放射光，用它代表阴天的昼光。,人与环境的界面设计,人与光环境,通常物体的色彩是指在C光源下的颜色。 b.光源的色度 定量地表示颜色的体系称为表色系。在照明技术中广泛应用CIE表色系。它
33、的表示方法是基于三原色红、绿、蓝，并假定任何颜色都是由此三原色按不同比例混合而成的。通常用X、Y、Z表示色度坐标，红用X、绿用Y、蓝用Z表，则X+Y+Z=1。在该表色系中用X、Y表示光源色度。各种光源的色度见下表，如100瓦白炽灯的色度是X=0.456，Y=0.407，则Z=1-（0.456+0.407）=0.144这说明白炽灯的光色中蓝色非常少。,各种光源的色度,人与环境的界面设计,人与光环境,色温度 （开尔文提出）,开尔文认为，假定某一纯黑物体，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失，同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它产生辐射最大强度的波长随温度变化而变化。例如
34、，当黑体受到的热力相当于500550时，就会变成暗红色（某红色波长的辐射强度最大），达到1050一1150时，就变成黄色因而，光源的颜色成分是与该黑体所受的温度相对应的。色温通常用开尔文温度(K)来表示，而不是用摄氏温度单位。打铁过程中，黑色的铁在炉温中逐渐变成红色，这便是黑体理论的最好例子。通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑体。色温计算法就是根据以上原理，用K来对应表示物体在特定温度辐射时最大波长的颜色。,人与环境的界面设计,人与光环境,当热辐射光源（如白炽灯、卤钨灯等）的光谱与加热到温度为TC的黑体发出的光谱分布相似时，温度TC即称为该光源的色温度。各种光源的色温度见右表。,色温度,人
35、与环境的界面设计,人与光环境,光源色温的视觉效果人对不同的光源色温有冷或暖的感觉，如下表所示。,色温和感觉,人与环境的界面设计,人与光环境,光源色温的视觉效果同一色温的光源，当其照度不同时，人的感觉也不同。一般，低色温的光在较低的照度下感受到愉快，而在高照度下则感到过于刺激。高色温的光在低照度下琶有沉错暗，而在高照度下则感到愉快，照度和色温与感觉的关系,见下表。,色温与感觉的关系,人与环境的界面设计,人与光环境,为了调节次序暖感，可根据不同环境或地区的气候情况，采用与感觉相反的光源来增加舒适感，如在热的或温暖的地区宜使用高色温、冷色调光源；反之，则宜用低色温、暖色调光源。获得舒适气氛的照度和色
36、温参数见下图,人与环境的界面设计,人与光环境,光环境设计的人机工程学原则 照明的目的大致可分为，以功能为主的明视照明和以舒适感为主的气氛照明。 室内光环境设计的基本要求有： a.合理的照度平均水平；在同一环境中，亮度和照度不要过高或过低，也不要过于一致而显得单调； b.光线的方向和扩散要合理，避免产生干扰的阴影，但还应该保留必要的阴影，使物体有一种立体感。 c.不让光源光直接照射眼睛，避免产生眩光，而应让光源光线物体或其邻近区域，只让反射光线进入眼睛，以防止晃眼； d.光色要合理，光源光谱要有再现各种颜色的特色； e.让照明和色相协调，使气氛令人满意，按美的原理设计光环境； f.创造理想的光环
37、境不能忽视经济条件的制约，要考虑技术经济要求。,人与环境的界面设计,人与光环境,创造理想的光环境的要求如下图所示。,人与环境的界面设计,人与光环境,光环境的综合评价 光环境设计的目的是创造舒适的空间照明环境由人类工程学对其的要求来考虑，光环境质量是多个因素综合评价的结果。 a.评价方法 评价由于光环境的舒适性受多个不定因素的影响，因而采用问卷法来获得主观判断所确定的各项指标，进而确定光环境所属的质量等级。此法的问卷形式见下表。其评价项目包括光环境中十项影响人的工作效率与心理舒适的因素，每项又包括四个可能状态。评价人员经过观察与判断，从每个项目的各种可能状态中选出一种最符合自己的观察与感受的状态
38、进行答卷。,人与环境的界面设计,0分 10分 50分 100分共10项,人与环境的界面设计,人与光环境,人与环境的界面设计,人与光环境,评价结果与质量等级 项目评分和光环境指数的计算结果，分别表示光环境各评价项目特征及总的质量水平。各项评分及光环境指数越大，表示光环境存在的问题越大，即其质量越差。 为了便于分析和确定评价结果，该方法将光环境质量按光环境指数的范围分为四个质量等级，其划分方法及其含意义见下表,质量等级,人与环境的界面设计,人与光环境,声音环境 在固体、液体和气体介质中传播的机械波均称为声波，与人的听觉有关的声音，主要是指在空气介质中传播的声波。它是由于振动着的物体同周围空气相互作
39、用而产生的，声音传播的速度称为声速C，在空气中声速只取决于空气本身的弹性（空气的压缩系数K）和惯性（空气的密度），与声波强度声波形式等无关，在常温下声速是340m/s。 在环境中，人们需要声音来传播信息，从声音中获得感受（如音乐），同时声音也会干扰人的工作和生活。那些使人感到烦恼或不需要的声音称为噪声，环境噪声会妨碍人的感知，也会造成人的生理或心理上的伤害，因而研究声音对人的影响是本学科的一项重要任务。,人与环境的界面设计,人与光环境,噪声对工作的影响当噪声达到70dB（A），对人们各种工作的影响表现在以下几个方面： 影响工作者的注意力； 对于脑力劳动和需要高度技巧的体力劳动等会降低工作效率；
40、 对于需要高度集中精力的工作，会造成差错； 对于需要经过学习后才能从事的工作，会降低工作质量； 对于不需要集中精力从事的工作，人将会对中等噪声级的环境产生适应性； 如果已对噪声适应，同时又要求保持原有的工作能力将要消耗更多的精力，从而加速人的疲劳；,人与环境的界面设计,人与光环境,噪声对听觉的影响 a.暂时性听力下降 在噪声作用下，可使听觉发生暂时性减退，听觉敏感度降低，可听阈提高。这种听力下降是可逆的，当人离开强噪声环境而回到安静环境时，听觉敏感度很快就会恢复，因而称为暂时性听力下降。不同的人对噪声的适应程度是不同的。但暂时性听力下降却有明显的特征，即受到噪声作用后听觉有较小的减退现象，约1
41、0dB，回到安静环境中听觉敏感度能迅速恢复，通常以在4000Hz或6000Hz处比较显著，而低频噪声的影响较小,人与环境的界面设计,人与光环境,噪声对听觉的影响 b.听力疲劳，即短时间或不很强烈的噪声引起人耳功能性病变。经过一段时间后可以自行消除。这种现象称之为听力疲劳，听力疲劳不仅取决于噪声级，还取决于噪声的频谱组成。频率越高，引起的疲劳程度越重。 c.持久性听力损失：强烈的噪声引起人耳的器质性病变，就难以恢复而形成听力永久性损伤，临床上称噪声性耳聋，它是一种进行性感音系统的损害，一般来说，如果长期工作和生活在90dB（A）以上的环境中，就有可能造成噪声性耳聋。,人与环境的界面设计,人与光环
42、境,连续噪声的A声级与听力损失者的百分比数的关系,人与环境的界面设计,人与光环境,d.暴震性耳聋 如果人突然暴露于极其强烈的噪声环境中，如高达150dB时，人的听觉器会发生鼓膜破裂出血，迷路出血，螺旋器（感觉细胞和支持结构）从基底膜急性剥离，一次刺激就有可能使人双耳完全失去听力，这种损伤称为声外伤，或称暴震性耳聋。,人与环境的界面设计,人与光环境,避免听力损伤 防护措施 (a)限制人暴露在噪声中的时间。 (b)用法律手段规定缩短暴露时间来抵消噪声强度增加所引起的后果。(c)规定噪声级的上限和脉冲噪声的次数。 (d)必要时使用护耳器。,人与环境的界面设计,人与光环境,噪声对人的健康的影响 噪声在
43、90dB以下时，对人的生理作用不明显。90dB以上的噪声，对神经系统，心血管系统等有明显的影响。主要有以下 几个方面。 a.导致神经衰弱 b.导致心血管系统疾病 c.导致消化系统功能紊乱 d.影响视觉器官,人与环境的界面设计,人与光环境,噪声对人的心理影响 a.噪声烦恼 b.噪声对社会行为的影响 有人对帮助的社会行为研究表明，当人在超过80dB（A）的环境中接收到求救信号时，过路人不太可能答应帮助，也不太可能拾起掉下的物件。首先可能是由于噪声增加了不能觉察到受害者的处境。人的注意力受到噪声的妨碍，同时与事故同时发生的声音受到噪声的掩蔽而无法识别。人们也往往很快通过噪声环境，而不太可能去注意事故
44、的细节。其次是由于存在的噪声虽然不影响察觉到事故，但可能人们自身处于困境中而无法帮助其他人。,人与环境的界面设计,人与光环境,噪声的防治 环境噪声的允许标准 本着控制环境噪声污染，保证人的正常工作和生活不受噪声的侵害。ISO规定居住区室外噪声允许标准为3545dB（A）针对不同的时间、地区按表6-37进行修正。,ISO公布的各类环境噪声标准,人与环境的界面设计,人与光环境,人与环境的界面设计,人与光环境,人与环境的界面设计,人与光环境,噪声控制的途径 形成噪声干扰过程的三要素是声源、传播途径到接受者。噪声的控制也必须从这三方面入手而加以解决。首先是降低噪声源的噪声级，如果技术上不可能或经济上不
45、合算时，则应考虑阻止噪声的传播，若仍达不到要求时，应采取接受者个人防护措施。,人与环境的界面设计,人与光环境,1 控制噪声源 在生产现场，减少机器设备本身的振动和噪声，如选择低噪声的设备、改革生产者加工工艺，提高机械设备的精度等，使发声物体的发声强度降至最小，是从根本上解决噪声污染的措施。 工厂中的噪声主要是机械噪声和空气动力性噪声。机械噪声一般起源于设备的连接处和转动区的撞击。降低机械噪声的措施是，改变不合理的运动形式；减少运动件的相互撞击；减少机械摩擦，提高零件制造精度和装配精度，加强润滑，加强设备的维修；通过隔振、阻尼降低振动。空气动力性噪声一般发生在下述场合：被压缩的气体由孔中排出时；
46、气缸内爆炸过程中；管道中气流运行时压力波动；物体在空气中运动速度很高时；燃烧器内雾状燃料或液体燃料烧燃时。降低空气动力性噪声的主要措施是，降低气流速度；减少压力脉冲；减少涡流。 改进生产工艺和操作方法也是解决声源噪声的一个非常重要的方面。如用无声焊接代替高噪声的铆接；用无声锻压代替高噪声锻打等，均可从根本上解决声源噪声问题。,人与环境的界面设计,人与光环境,控制噪声传播 目前要使一切机械设备都达到低噪声，在技术上和经济上都是不易做到的。因此，阻止噪声传播或使其传播的能量 随距离衰减，是控制噪声的有效方法。 a.总体设计的布局要合理。在总图设计院时，要正确估计工厂建成后可能出现的厂区环境噪声状况
47、，对此进行全面考虑。如将高噪声车间、场所与低噪声车间、生活区分开设置；对特别强烈的噪声源，设在厂区比较边偏辟地区，使噪声级最大限度地随距离自然衰减。 b.得用天然地形，如山岗土坡、树丛草坪和已有建筑屏障等，阻断或屏蔽一部分噪声向接受者传播。在噪声严重的工厂、施工现场和交通道路的两旁设置有足够高的围墙或屏障，以减弱声音的传播。绿化亦可阻止噪声的传播。 c.利用声源的指向性控制噪声。对高强度噪声源，如受压容器的排气和放空，可使其出口朝向上空或野外。 d.在声源周围采用消声、隔声、吸声、隔振、阻尼等局部措施。消声是利用装置在气流通道上的消声器来降低空气动力性噪声，以解决各种风机、空压机、内燃机等进排
48、气噪声的干扰。隔声是用围护构件（如机罩、间壁）隔绝声源噪声的传播。吸声是将吸声材料或吸声结构装置在室内吸收室内噪声。,人与环境的界面设计,人与光环境,个人防护使用个人防护用具，是减少噪声对接受者产生不良影响的有效方法。防护用具常用的有橡胶或塑料制的耳塞、耳罩、防噪声帽以及塞入耳孔内的防声棉（加上腊或凡士林）等。不同材料的防护用具对不同频率噪声的衰减作用不同（见下表），因此，应根据噪声的频率特性，选择适宜的防护用具。此外，还可以从劳动组织上采取措施，如采用轮换作业等，尽可能地减少工人在噪声环境中的暴露时间。对于实际某一特定的现场的噪声控制，应该是各项措施的综合运用，一般的步骤如下：a.现场噪声测定，确定声源及噪声特征；b.根据有关噪声标准确定该现场允许噪声水平；c.据现场测得结果和允许值之差值确定降噪量；d.制定技术、工艺、经济等方面的可行性方案；e.实施噪声控制方案；,人与环境的界面设计,人与光环境,不同材料对人耳的防护作用,
