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低气压环境下二节点人体热调节模型研究

王美楠  
【摘要】:舒适的工作、生活环境对人体健康以及工作效率都有着积极的作用。目前国内外热环境的相关研究大都是在常压环境下展开的。随着海拔增加大气压力下降,空气密度及含氧量的变化对人体的生理及热舒适性产生一定的影响。针对低气压环境开展相关研究,对明确人体生理热反应及提高舒适性都有积极意义。 本文针对3000米以下低气压范围开展人体热调节相关研究,在此范围内,低压低氧会引起人体生理机能的一些补偿性生理反应,但不会产生病理上的医学反应(海拔3000m以上的区域首先应解决的是高原反应及高原病的预防与治疗问题,这通常需要通过高原医学的手段实现)[1]。研究主要以人体生理学及热调节理论为指导,对低气压下人体热调节相关的生理参数进行实验研究及理论分析。通过设计不同的压力工况来模拟不同海拔高度的低气压环境,并且设计不同的环境温度和人体运动形式来模拟不同的热环境和人体活动水平,分析人体对热环境的需求以及人体产热和各项生理参数的变化。在研究人体生理参数变化和低气压环境中人体散热模型基础上,建立适用于低气压环境的二节点人体热调节模型并对其进行了验证。利用该模型对热环境评价指标—标准有效温度SET*进行了计算,分析了低气压下标准有效温度的变化规律。建立了实验中人体平均热感觉投票MTS与标准有效温度的线性拟合关系,并对低气压环境下ASHRAE舒适标准55-74的舒适区进行修正,希望对低气压下热舒适的研究提供一定参考。 主要研究结论如下:(1)随着大气压力的降低,代谢量显著增加且在不同活动水平下的新陈代谢率变化趋势一致,均随大气压力降低而上升;(2)在20℃~30℃温度范围内,新陈代谢与环境温度的关系曲线呈倒U型;(3)在相同干球温度与相对湿度下,随着大气压力的降低,对应的标准有效温度降低;(4)相同的干球温度和大气压力环境下,随着相对湿度的增加,对应的标准有效温度升高,相对湿度的增加可以适当补偿大气压力降低带来的冷感;(5)在不同的大气压力环境下,热感觉均与标准有效温度呈较好的线性关系,随着大气压力的降低,热感觉随标准有效温度变化越显著,随着大气压力的降低,热中性温度升高;(6)不同大气压力环境下人体的舒适区域不同,随着大气压力的降低,人体的舒适区域范围向干球温度较高的方向移动,低气压环境中的舒适区的干球温度上下限值要比常压下ASHRAEStandard54-74中舒适区的上下限值高,人体热舒适区域范围变宽。


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