1、影响工效的主要因素： 物理因素：温度、湿度、气流速度、噪音、振动等。 化学因素：刺激性、致敏性、致突变性等。 生物因素：微生物、寄生虫、动物、植物等。 生理及社会心理因素：体力因素、社会-心理因素等。,本章主要讲述物理环境因素： 微气候（温度、湿度、气流速度、 热辐射） 环境照明 环境噪声 环境色彩调节 空气污染,第三章 作业物理环境设计,3.1 微气候环境设计,一. 微气候的要素包括：气温、湿度、气流速度、热辐射四个要素。,1气温（Air temperature）空气的冷热程度称为气温。它是评价工作环境气候条件的主要指标之一。,测量仪器：,气温的度量有三种方式：摄氏温标（）、华氏温标(0F)
2、、绝对温标（K）。我国通常采用摄氏温标（）。 三种温标的换算关系为：t K = 273 + t t 0F =9/5 t + 32,用干泡温度计（寒暑表）测定（干泡温度）。,2.湿度（Humidity）表示空气的干湿程度。,种类：绝对湿度（A.H），相对湿度（R.H）。,（2）相对湿度：在某温度、压力条件下，空气的水汽压强与相同温度、压力条件下的饱和水蒸气压强的百分比，成为该条件下的相对湿度。,（1）绝对湿度：每立方米空气中所含的水蒸气克数（水蒸气的密度）称为绝对湿度（g/m3）。 绝对湿度直接测量很困难。,式中，f为某温度、压力条件下，空气的水汽压强，F为相同温度、压力条件下的饱和水蒸气压强。
3、,生产环境中的湿度通常用相对湿度表示。,测量湿度的仪器：通风干湿表或干湿球温度计。图示湿泡温度比干泡温度略低一些，根据干泡、湿泡温度，查表3-1（P38）即可得出相对湿度。 用湿敏元件制成的湿度计可直接测出空气的相对湿度。,例如：当 时，为高湿度（高气湿）环境，主要是水蒸发引起的。如纺织、酿造、印染、造纸、隧道作业等。当 时，为低气湿环境。如冬季高温车间。,3.气流速度,空气流动的速度称为气流速度（m/s）。 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（风速）单位：米/秒（m/s）。,测量仪器：测量室内气流速度一般用热球微风仪。热球微风仪,4. 热辐射物体在热力学温度大于0K时的辐
4、射能量称为热辐射。例如：太阳、熔炉、加热物体、红外辐射等。,黑球温度计：它是表面镀黑的薄铜板制成的空心球，球体中心部分插入一支水银温度计。测量时，打开热辐射源，温度计指示的温度是辐射热与气温的综合效应，再关闭热辐射源得一温度值，前后二温度值的差值即为实际的辐射温度。,正辐射：周围物体向人体辐射，使人体受热。反之则称为负辐射。 热辐射强度：热辐射体单位时间、单位表面积上所辐射出的热量 测量热辐射的仪器：黑球温度计（辐射热与气温的综合反应）。图,二. 微气候要素之间的相互关系气温、湿度、热辐射和气流速度对人体的影响可以互相替代，某一条件的变化对人体的影响，可以由另一条件的相应变化所补偿。,结论：构
5、成微气候环境的若干条件的共同作用结果产生对人体的影响，所以必须综合地评价微气候的若干条件。,例如：当室内气流速度在0.6m/s以下时，气流速度每增加0.1m/s，相当于气温下降0.3。当气流速度在0.6 m/s1.0m/s之间时，气流速度每增加0.1m/s，相当于气温下降0.15。 应用：热辐射+低气温，如热处理、铸造车间。高温+高气流速度，如夏季。,三、人体对微气候条件的感受1. 人体的热平衡人体与外界环境之间的热交换可用热平衡方程表示：,S=M+C+R-E,S-人体单位时间贮热量（蓄热），KJ/s。 M-人体代谢产热量，即食物在人体内氧化产生的热量 C-空气对流产生的人体散（吸）热量。人体
6、从环境吸收热量（C 0）；散发热量（C 0）。 E-人体体液蒸发（如出汗、呼气）所散发的热量。,处于热平衡状态时，S0，人感到舒适； 当产热量大于散热量时，S0，人感到热； 当产热量小于散热量时，S0，人感到冷。,分析： （1）热辐射：取决于热辐射系数、人体面积、服装热阻值、反射率、平均环境温度、皮肤温度等。,为了防止热辐射，生产实际中通常采用：反射式热屏障（冰冷式）吸收式热屏障（风冷式）,衣服是防止热辐射的天然屏障，浅色衣服对可见光有较好的隔热辐射（反射）的作用，但对非可见光（如远红外），衣服的颜色无显著的作用，这时取决于衣服的材料、密实程度和厚度，以防止外界辐射人体及人体向外散热。例如，冬
7、天的衣服厚实，颜色深。,人体散热热辐射热对流蒸发+热交换,（2）热对流：取决于气流速度、面积、对流传热系数、服装热阻值、环境温度、皮肤温度等。,（3）蒸发散热：a. 在热环境下，增加气流速度，降湿、加快发汗，达到散热的目的。 1Kg汗水 带走 2428 KJ热量。b. 补充足够的水分和盐，防止虚脱（危及生命）。高温作业每天需补充盐7g。 注意：工作单位在夏季要提供茶水、饮料等。人体的出汗量最高限度为6升/日。,使用热对流降温的条件：a. 保持环境温度 36.50C;b. 皮肤表面气流速度大（少穿、穿薄）。 注意：当气流速度超过2m/s时，提高气流速度就不显著。,2.人体对微气候环境的主观感觉人
8、体对微气候环境的主观感觉是心理上的满意与否，也是一种模糊评价，它是多种因素的综合反应，下面是四种量化标准上的评价方法：,（4）热传导：取决于皮肤与物体的温差、接触面积、热传导系数等。 例如：宇航员主要通过接触热传导散热。穿水冷服、干冰服。,（1）. 不适指数法 DI=0.72（干球温度+湿球温度）+40.6上式主要用来评价人体对温度和湿度环境的综合感觉。例如：美国人，当DI70时，绝大多数人感到舒适。当DI=75时，50%人感到不舒适。,（2）有效温度图为了综合反映人体对气温、湿度、气流速度的感觉，美国人杨格鲁和霍顿首先提出了有效温度（ET）的概念。,杨氏有效温度图,有效温度也称实效温度或感觉
9、温度，杨氏有效温度图度量了在热辐射强度不高时，综合反应气温、湿度、气流速度对人体所产生的主观热感觉。,有效温度：指人体在微气候环境下，具有同等主诉温热感觉的最低气流速度和气湿的等效温标。,（3） 加权平均温标（WBGT）用干球温度、湿球温度、气流速度和热辐射四个因素的综合指标作为微气候的衡量指标。,（1）当气流速度小于1.5m/s的非人工通风条件时，采用下式计算： WBGT0.7WB（湿）十 0.2GT（干）十 0.1DBT（黑） （2）当气流速度大于1.5m/s的人工通风条件时，采用下式计算： WBGT0.63WB（湿）十 0.2GT（干）十 0.17DBT（黑） 式中，WB 湿球温度（）；
10、DBT 干球温度（）；GT 黑球温度（）。,四、微气候环境对人体的影响,1. 高温作业环境的类型,（一）高温作业环境对人体的影响,（3）夏季露天作业：例如：农民在田间劳动、建筑、搬运等露天作业。,（2）高温、高湿作业：特点：气温高、湿度大，如果通风不良就会形成湿热环境。例如：印染、造纸、矿井等。,（1）高温、强热辐射作业：特点：气温高，热辐射强度大，相对湿度较低。 例如：冶金、铸造、热处理、制陶、砖瓦窑等。,2. 高温作业环境对人生理和心理的影响,高温环境对人生理和心理的影响：（1）长时间处于这种状态，会导致热循环机能失调，造成中暑或热衰竭，引起全身倦怠、食欲不振、体重减轻、头痛、失眠等。（2
11、）高温环境下作业者的知觉速度和准确性、反应速度下降，出现烦躁不安、易于激动，对工作不满。,热应激效应：高温环境下的作业者，新陈代谢加快，人体产热增加，这时人体通过呼吸、出汗及体表血管的扩张向体外散热，若产热仍大于散热，导致体内蓄热增加、体温升高，呼吸和心率加快，皮肤血流加快，称为热应激效应这是一种生理反映。,3.高温作业环境对人操作的影响,范农调查了三个兵工厂，发现环境温度与事故有密切关系：当环境温度为1722.50C时，事故率最低当环境温度上升到25.30C时，男性事故率上升140%女性事故率上升108%当环境温度下降11.40C时，男性事故率上升138%女性事故率上升132%,案例分析,高
12、温作业时，烦躁感增加，体表面血液循环增加，导致大脑相对缺血，注意力下降，使生产率下降，诱发事故发生。 当温度达到27320C时，使肌肉用力的工作效率下降；当温度达到320C以上时，需注意力集中的工作和精密工作的效率开始下降。,（二）低温环境对人和操作的影响,例1：冬天天气寒冷，手脚不灵活。,低温环境条件通常是指低于允许温度下限的气温条件。 允许温度是指基本不影响人的工作效率、身心健康和安全的温度范围，一般为舒适温度35。,1.冷应激效应当环境温度低于皮肤温度时，刺激皮肤引起神经冲动，导致皮肤毛细血管收缩，使人体散热下降。当外界温度进一步下降时，肌肉发抖，以增加产热，维持体温恒定，这种现象称为冷
13、应激效应。,2.低温环境对人体的影响（1）人体对低温的适应力远不如对热的适应力。低温时人体的不适感迅速增加，机能迅速下降。原因：低温时，脑代谢下降，导致神经兴奋下降，传导能力下降，反应迟钝、奢睡状态。,3. 低温对操作的影响手部动作的准确性和灵活性下降。,（2）低温适应初期，代谢增高，心率加快，心脏的每拨输出量增加；当人体的核心温度下降时，心率减慢，心脏的每拨输出量减少，这时表明：人体已不能适应低温作业环境。,（3）长期的低温环境作业将导致：内循环下降，身体机能减退，冻伤等。,（4）低温对人体的影响，不仅与温度有关，而且还与湿度有关、气流速度有关。湿度大、温度低衣服热阻值下降 衣服起不到御寒作
14、用例如：出汗，衣服湿，感到很冷。冬天，刮风（气流速度大） 感到更冷。,五、微气候对机器设备的影响,机器，特别是高精尖技术设备，由于其组成材料属性的要求，均必须在一定的温度和湿度范围内，才能保证其运行的有效性及正常的使用寿命。例1：喷墨打印机使用安全手册上标明：喷墨打印机应当在正常的办公室温度及湿度范围内使用，放置在避免瞬间温差变化的位置。例2：计算机如果在高温环境下使用，常常会出现数据差错、死机等现象。例3：超精密加工机床必须在恒温下工作。在进行机器安装和调试时要注意其工作环境的微气候条件。,六、微气候环境的改善措施 高温作业环境的改善,高温环境下，作业者的反应及耐受时间受气温、湿度、气流速度
15、、热辐射、作业负荷、衣服的热阻等因素的影响，可以从以下三个方面入手，改善高温作业环境。,1.在生产工艺和技术方面（1）合理设计生产工艺过程作业者远离热源（热源放在车间外部）；热源在下风头；（2）屏蔽热源（主动保护） 设置挡板，如铝材屏风（屏蔽热辐射）、玻璃屏风（屏蔽热辐射，但不影响观察），将人与热源隔离。,热辐射源表面铺设泡沫材料，屏蔽热源，防止热扩散。 采用循环水炉门，水幕（钢板流水型热屏风，水的比热大）。,（3）保护作业者（被动保护）穿铝夹克（热反射），但其热阻值大、不利人体蒸发散热，适合轻负荷作业。,（4）降湿人体对高温的不适反应，在很大程度上受湿度的影响，当相对湿度50%时，人体的发汗
16、功能下降。降湿的可以提高人体的发汗功能，一般在通风处安装除湿器。 例如：夏季空调上有除湿功能。,（5）增加气流速度合理设计门窗，增加自然通风，提高空气新鲜度，有时还需强制机械通风。,注意：当干球温度25320C时，增加气流速度可以提高人体的对流热量和蒸发散热量。当干球温度350C时，增加气流速度作用不大。因此必须根据实际情况选择通风条件。,2. 保健方面 （1）合理供应饮料和补充营养。高温时，发汗量大，应及时补充水分和盐， “多次少饮”为宜（温水），补充盐。例如：缺盐易引起脱水。榨菜、咸菜等。高温作业者膳食热量要大（3000 Kcl），多补充蛋白质、维生素A、B1、B2、C、钙等。 （2）合理
17、使用劳保用品。工作服要耐热、导热系数小、透气性好，吸汗例1：“劳动布”工作服，粗布衣服。例2：在特高温作业环境下，采用冰冷服、风冷衣等。 （3）人体适应性检查选拔（热适应能力、高温反应、耐受能力）。根据人体素质选择相应的作业。,3. 生产组织方面 （1）合理安排作业负荷高温作业时，可采用慢速作业、增加休息次数、自由安排作业负荷。 （2）合理安排休息场所休息室温度20300C，不能太低，否则破坏汗腺功能。例如：不能立即吹空调和洗冷水澡。 （3）职业适应性训练初入高温作业环境，应给予较长休息时间，逐步适应高温环境；采用集体作业方式。例如：将高温作业环境下集体作业作为规章制度。,低温作业环境的改善人体对低温的适应能力，远不如人体对高温的适应能力。低温作业环境主要是防寒保暖，应做好以下工作：,3. 个体保护防寒服（热阻值大，吸汗，透气性好）。汗湿衣服要及时烘干。,2. 提高作业负荷增加负荷，降低寒冷感，但不能出汗。例如：在冷库和冰库工作。,1. 采暖和保暖工作采暖设备（火炉、空调），热辐射取暖（如浴霸）隔热门窗（双层玻璃），挡风板等，主要目的是防止散热。,END,干湿球温度计,热球微风仪: 拉杆风速探头、测量电路、测量仪表。,杨格鲁以干球温度、湿球温度、气流速度为参数，通过实验建立了有效温度图。,
