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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,
3、人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
4、湿度两种。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
5、空气新鲜。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,
6、人体通过对流、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
7、出能量的过程，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
8、为负值。 E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
9、用的表示环境冷热程度的直接指标。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，
10、湿球温度与空气湿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
11、湿度50%线的交点的横坐标的值为“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
12、体只能通过蒸发散热，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
13、续收缩（寒颤）以增加产热，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
14、和皮肤反射全部消失，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
15、相对产量最低,温度在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
16、计,人与热环境,以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
