人机工程学 第六章 工作环境

■概述 人类的环境（Environment）可分为社会环境和自然环境两种。 社会环境 指人们生活的社会经济制度和上层建筑的环境条件，如,构成社会的经济基础及其相应的政治、法律、宗教、艺术、哲学的观点和机构等；又如,社会风土人情、人际关系和人类社会发展史等,都属于社会环境的内容。它是人类在物质资料生产过程中共同进行生产而结合起来的生产关系的总和。每一个人都不可能离开社会环境而单独生活。 ●

是指人们赖以生存和发展的必要物质条件，是人类周围各种自然因素的总和，即整个自然界。自然环境包括以下四个方面： ● 自然环境 是指人们赖以生存和发展的必要物质条件，是人类周围各种自然因素的总和，即整个自然界。自然环境包括以下四个方面： a.人生活的自然环境 由空气、水、土壤、阳光和食物等各种基本的环境因素所组成，一切地球生物离开了它就不能生存。 b.地理环境 由大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈等四个自然圈组成生物圈。其顶端是大气圈对流层底端是风化壳和成岩层，它包括目前人生活的自然环境。 c.地质环境 主要指地下的坚硬的地壳层，可延伸到地核的内部。 d.宇宙环境 包括整个地球直到大气圈以外的宇宙空间。 这个自然圈各自具有一定厚度，大体上又相互平行，各个圈都独立成一个系统，它们之间互相渗透，相互作用，共同组成一个统一的整体

地球外圈环绕着很厚的大气层，其总厚度达2000～3000km，空气对人类的重要性，在于空气中包含21%维持人的生命的氧气。一个成年人，平均每天需要吸入0.75kg氧气，呼出0.9kg二氧化碳。如果空气中氧含量减少，人们就会感到很不适应。大气中的臭氧层可以大大地减弱大阳光紫外线辐射，整个大气圈吸收地面的热量，使地面应在一天中保持较小温差，为人类生存创造适宜的温度条件。 水是生物的必要组成部分之一，人体中80%是水分，水是进行各种生物化学反应的必要介质，没有水，一切生命都会停止。水也是农业的命脉，工业的粮食，又是城市发展的源泉，海水是水的主体，地球表面的71%被海水占据，陆地上的江、河、湖泊和地下水等也是水圈的一个重要组成部分。 目前，环境科学研究的人类环境，主要是指自然环境中生物圈这一层。 《中华人民共和国环境保护法》指出：“本法所称环境是指：大气、水、土地、矿藏、森林、草原、野生动物、野生植物、水生生物、名胜古迹，风景游览区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居住区等”，这些是与人类关系最密切的，必须加以保护的那一部分自然环境。

人与环境之间的辩证关系，表现在机体的新陈代谢上，即机体与环境不断进行着物质，能量和信息的交换和转移，使机体与周围环境之间保持着动态平衡。机体从空气、水、食物等环境中摄取生命必需的物质后，通过一系列复杂的同化过程合成细胞和组织的各种成分，并释出热量保证生命活动的需要。同时，机体通过异化过程进行分解代谢，所产生的分解物经各种途径排泄到外环境如空气、水和土壤中，被生态系统的其他生物作为营养成分吸收利用，并通过食物链作用，逐级传递给更多营养的生物，形成了生态系统中的物质循环，能量流动和信息传递。图6-2为地球上水循环示意图。

6.1.1 当前人类环境面临的主要问题 环境问题分为两大类：一是不合理地开发利用自然资源，使自然环境遭受破坏；一是城市生活和工业发展而引起的环境污染。这些问题在历史上就曾发生过，如我国西藏地区，历史上曾是富饶的地方，由于掠夺式利用土地，任意垦荒，致使植被破坏、水土流失，结果大片土地沙漠化，引起了自然环境的严重衰退生活环境遭受破坏，并对生命构成威胁。随工业的发展，城市环境也因工业化而带来污染，尤其是工业革命以后，工业发展速度加快，人口向城市集中环境的污染和衰退也愈加严重。环境的衰退在世界各地都存在，主要表现为以下三种类型： a.自然条件的扰乱 如气候反常、大气或海洋变异等等。使人类生活环境中的自然条件发生变化而引起不良的结果。 b.生活环境的污染 这是指对人类生活有害物质或污染物进入人类生活环境，使其受到污染并对人类发生危害。 c.物质资源的耗尽 这包括人类生存和发展所需的各种物质资源，如石油、生物物种等等不断消耗。

人类目前生活的环境是人类在历史发展过程中改造过的自然环境，但人类在改造自然环境的同时，也破坏了自然环境。由于自然因素和人类社会因素的共同影响，促使人类生活环境随着人类社会的发展而发展，由简单到复杂由低级到高级。但随着人类环境的发展，也产生了许多环境问题，主要问题有四种，现分别简述如下：

6.1.1.1 人口问题 近年来,人们越来越重视人口的迅猛增长，它给社会带来许多困难，并对环境造成很大压力；人口问题已成为当前人类环境的首要问题。当然，作为一个复杂的社会问题，对于人口的增长我们应该根据客观的具体条件，结合社会因素，在保证人口增长率与物质生产增长率相协调的前提下，探讨人口分布密度与地理学和生态学特征以及物质大循环的关系，确定最恰当的人口增长率和总数量。 特别应该注意的是，人口的增长必然会导致城市的增多和大城市人口的暴涨。毫无疑问，不要很长时间就可能出现城市人口超过总人口半数以上的局面，使城市人口问题变得日益尖锐。而且，由于城市的发展必然要占用大片的可耕地和平原旷野，以兴建工厂、楼房和公路等，从而不断地破坏原有自然系统的生态平衡，建立起特殊的物质和能量的生产、消费、输入及输出的关系。因此，必须单独地把城市作为一个人为的生态系统——人工城市生态系统来考虑其人口问题，也就是从城市人口的增长与物质和能量的生产、消费及分解的关系，研究人们的生产活动、生活活动、文化、教育、社会活动等等因素对环境质量的影响，全面规划，统筹兼顾，决定城市建设的规模、数量和最适宜的人口比例。

6.1.1.2 粮食问题 这里所说的粮食问题，实质上是指人类的食物问题，它的产量对人口的增长率具有最大的制约作用。人类的食物主要是由粮食、畜产品和水产品等组成的。它们就是所谓广义的农业产品。它是由耕地、草原、森林和水域等生产出来的。这些农产品的产量取决于农业现代化程度的高低，包括农业经济发展政策和自然生态系统的最优结合与协调。因此，要求在充分了解当地自然环境的基础上，根据生物群落结构的特性及其明显的地区特点，遵照生态规律，配置最适当的工业生产布局，以发挥自然系统的最高生产力。纠正那种认为无限制地施用化肥和农药就可以不断提高单位面积产量的错误观点。更要反对不顾当时当地的具体条件，在农业经济政策中采取“一刀切”的主观偏面的做法。此外，在一定的期间内，即使农业现代化的程度提高了，而人类食物的产量总是有限的；因此，对人口的数量还应该加以控制，使其与人类食物的产量相适应。

6.1.1.3 能源问题 能源问题主要是指下列两方面而言的。 6.1.1.3 能源问题 能源问题主要是指下列两方面而言的。 第一，工业发展、人口激增和人类对物质生活的奢求，极大地加快了能源的消耗速度，而地球上化石能源的供应却是有限的。因此，必须尽量节约使用能源，限制其消耗速度；同时要从物理学、化学及生物学等方面寻找或设计较洁净的新能源，以补充化石能源的不足，或为其日后的枯竭作好准备。 第二，在能源的开发和利用中，破坏山区、森林、草原、耕地和河流等自然环境，同时向大气、水体和土壤中排放大量有毒害的物质，更进一步破坏生态系统的平衡。因此，需要制定合理的能源开发和利用的政策，才能保证有足够的能源供应并将环境破坏降到最低限度。显然，做好这方面工作对我国实现四个现代化，具有重大的意义。

6.1.1.4 资源问题 从广义上讲，上述的能源、国土（包括山区、森林、草原、耕地、河湖、海洋），以及生物、矿藏，甚至空气、阳光、美景、名胜等等都有是自然环境的一种资源。人是消费者，同时也是生产者或劳动产品的制造者；因此，在某种意义上，人也是一种资源，即劳力资源。然而这里所指的资源，仅包括能源、矿藏和森林、草原、耕地、生物资源、水资源等。 近二、三十年来，像化石能源、矿产资源等不可再生资源的消耗速度很大。如果照这样的速度消耗下去。据估计要不了多少年就会被耗尽。从另一方面说，由于人类具有创造的能力，随着生产力和生产关系的发展以及科学技术的进步，人类所利用的自然资源也在不断地发展与更新。二百多年以前人类只限于使用铜、铁等十几种元素，而现在所使用的已遍及整个元素周期表；新的人工合成材料更是多到难以计数。毫无疑问，人类绝不会由于所谓“资源枯竭”而走向末日。相反，摆在人类面前的仍然是无限美好的未来。

6.1.1.5 环境保护问题 　　　　　　　　通过上述四方面问题的讨论，可以看到，由于世界人口的激增、人类对粮食和能源及其他自然资源的大量耗用、生活活动的扩大以及新化学物质的大量使用，造成了大气、水体、土壤的污染和生态系统的破坏，在世界各地带来了各种环境问题。除区域性的环境问题外，还存在着不容忽视的全球性的环境问题。农药、核碎片、二氧化硫等等污染物质在全球范围内不断扩散和积累；二氧化硫等污染物质的长距离飘移可能形成具有潜在威胁的酸雨；超音速运输机的飞行活动将使臭氧浓度不断降低，从而破坏吸收紫外线的作用；农药、石油和重金属使紧密联为一体的海洋面临改变面貌的威胁；还有地球上生物种类的不断来绝以及森林急剧减少和土地沙漠化等等全球性环境问题，都将引起自然生态系统的严重破坏。这些环境问题——区域性的和全球性的环境保护问题——向人们揭示了一个长期未被注意的事实：人类在利用大自然发展经济和创造文明的同时，也在破坏人类自身生存和发展的物质基础！ 现在，摆在人类面前的一个不忽视的任务，就是保护人类赖以生存的环境；而要达到这个目的，关键在于了解并掌握包括人类在内的生态学基础理论及其在解决当前人类环境保护问题中的应用。

6.1.2 作业环境 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。

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。

6.2 热环境 6.2.1 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。 6.2 热环境 6.2.1 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。

6.2.1.1 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。

6.2.1.2 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： ψ=f/F×100% 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16～18℃，则湿度以45%～60%为宜。

6.2.1.3 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。

6.2.1.4 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．

6.2.2 人体的热平衡 在高温或低温环境下工作和生活，人为适应环境温度，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。

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。 大量血液流向体表，代谢热从人体深部组织向体表转移，以致皮肤温度升高，汗腺分泌增强。当皮肤温度超过环境温度时，体表虽能以对流和辐射方式散热，但其散热量甚小，主要依靠出汗蒸发散热。与此同时，产热中枢受到抑制，产热稍有降低，因而，体温得以保持正常。当环境气温继续升高而显著超过体表温度时，人体唯一散热途径只有蒸发散热，但此时即使大量出汗，其蒸发散热量级也不会超过从外界环境获得的对流、辐射热量和劳动代谢产热量，从而使热平衡破坏。人体与周围环境的热交换可用下式表示： S=M±C±R-E-W 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——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。

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。人体热平衡状态如图6-4所示。

6.2.3 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；许多学者为寻求一种既能包括多种因素，且又简单而适合于现场的综合评价指标。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。

6.2.3.1 有效温度 　　　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（见速=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。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，便经过图6-5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。

6.2.3.2 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。 6.2.3.3 湿球温度 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，湿球温度与空气湿度有确定的函数关系。

6.2.3.4 空气流速 　　空气流速的大小对人体对流换热有很大影响。造成室内工作环境空气流动的原因有：静止空气中人体周围的自然对流边界层空气本身的自然或受迫对流；人体活动时与静止空气发生的相对流动等室内的空气流动是比较复杂的，因此，空气流速的测定一般要在室内选择多个测点来进行。对于风速大于0.5m/s采用风速测量仪器来测量。对于0.5m/s以下的室内环境，通常考虑环境的平均风速，常用卡它温度计来测量。

6.2.3.5 冷风力 冷风力适用于室外寒冷环境下，反映风速与空气温度对人体的综合影响。 6.2.3.5 冷风力 冷风力适用于室外寒冷环境下，反映风速与空气温度对人体的综合影响。 H= 式中：H——冷风力，即皮肤温度为33℃时，机体表面单位散热量。 U——风速（m/s） Ta——空气温度（℃） 冷风力 300～490（kcal/m2/n）时，人感到凉 冷风力在150～300（kcal/m2/n）时，人感到适宜 冷风力在 90～150（kcal/m2/n）时，人感到温暖 冷风力在70～90（kcal/m2/n）时，感到热 冷风力在490～600感到很凉

600 800 1000 表6—1 表示不同冷风力时人体的感觉和反应 1200 1400 很凉 2000 冷 2300 很冷 极度严寒 表6—1 表示不同冷风力时人体的感觉和反应 冷风力 /kcal·m-2·h-1 人体的感觉和反应 600 800 1000 1200 1400 2000 2300 很凉 冷 很冷 极度严寒 裸露的皮肤冻伤 裸露的皮肤在1分钟内冻伤 裸露的皮肤在半分钟内冻伤

6.2.3.6 不适指数 不适指数是不同干球、湿球温度下人感觉不舒服的一种指标用它评价热环境比较简便，但未对风速和辐射给予充分考虑。 不适指数=0.72(Ta+Tb)+40.6 式中：Ta——空气的干球湿度（℃） Tb——空气的湿球温度（℃） 不适指数与民族，习惯，衣着等因素有关。 6.2.3.7 环境的平均辐射温度 环境的平均辐射温度是描述环境的综合指标，其目的在于反映由不同面积及壁面温度的环境对处于该环境中一定位置，一定姿态，一定着装的人的总的辐射影响。由于对平均辐射温度的影响因素较多，计算比较复杂。

6.2.3.8 计算温度 计算温度是把气温、风速和辐射热3个因素综合在一起来衡量室内环境条件对人体热平衡的影响，其计算公式如下： 6.2.3.8 计算温度 计算温度是把气温、风速和辐射热3个因素综合在一起来衡量室内环境条件对人体热平衡的影响，其计算公式如下： t0=A·ta+(1-A)tg 式中：t0为计算温度（℃），ta为干球温度（℃）；tg为黑球温度（℃）；A为风速系数见表6-2 表6—2 风速系数A 风速/ m/s-1 A值 <0.2 0.2～0.6 0.6～1.0 0.5 0.6 0.7 计算温度也是空内技术设计和评价的依据，根据不同的季节，室内呼吸带高度的计算温度及适用条件应符合表6-3的要求

6.2.4 热环境对人体的影响 人体对环境的冷热的适应与调节的范围有一定限度，并且这一过程不可避免地要给人的身心带来一定的影响。 6.2.4 热环境对人体的影响 人体对环境的冷热的适应与调节的范围有一定限度，并且这一过程不可避免地要给人的身心带来一定的影响。 表6­—3 计算温度及适用条件 季节 计算温度/℃ 室内风速/ m/s-1 服装隔热值/ c/o 夏季 冬季 24～28 19～22 不大于0.6 不超过0.15 0.25～0.55 1.20～1.80

6.2.4.1 环境舒适温度 对舒适温度，有两种不同的理解，一是指人的主观感到舒适的温度，另一种是指人体生理上的适宜温度。因此，对舒适温度的确定有两种不同的标准。通常以人主观感到舒适的温度作为舒适温度。 人在某一热环境中要感到舒适，必须满足三个最基本的条件，首先是人与环境达到热平衡，即是人体蓄热为0；其次是人体代谢率的函数；其三是人体实际的出汗蒸发热损失（即出汗量）较均匀，也是人体代谢率的函数。这些条件满足与许多因素有关，如：环境空气温、人体活动量、代谢率、湿度、服饰、空气流速等。实验表明，欧洲人的最佳舒适温度是26℃，新加坡人的最佳舒适温度是27℃。

此外，影响人对温度感觉的因素还有，年龄、 性别、人群密度等。 a.季节不同舒适温度也不同，夏季偏高，冬季偏低。85%以上的人感到舒适的夏季有效温度为20.52～2.8℃；冬季为18.3～21.1℃大体相当于相对湿度50%时，夏季温度为24±3℃，冬季为22±2℃。 b.劳动强度不同，要求的舒适温度也不同。相对湿度为50%时，某些劳动的舒适温度指标如下： 坐着在办公室、控制室、计算机室从事脑力劳动时为18～24℃； 坐着从事轻体力劳动（简单操纵或小零件分类等）时为16～24℃； 站着从事轻体力劳动（如车工、铣工等）时为16～23℃； 站着从事重体力劳动（如零件安装等）时为14～21℃； 从事极重体力劳动时为14～18℃。 c.衣着厚度不同，要求的舒适温度也不同。穿厚衣服对环境舒适温度要求较低。 d.不同地区的人由于在次序或热环境中长期生活，对冷或热环境已习惯和适应，因此，习服不同，对舒适温度的要求也不同。热带人稍偏高，寒带代码稍偏低。 e.不同性别、年龄的人对舒适温度的要求不同。女性的舒适温度比男性高0.55℃；40岁以上的人比青年人高约0.55℃。

有人建议可用下式确定室内空气湿度ψ（%）和室温t(℃)的关系： ψ=188-7.2t(t<26) 对于不同空气湿度，人的主观感觉状态见表6-4。 温度 /℃ 相对湿度/% 感觉状态 21 40 最舒适状态 75 没有不适感觉 85 良好的安静状态 91 疲劳、压抑状态 24 20 65 稍有不适感觉 80 有不适感觉 100 重体力劳动困难 30 25 50 正常效率 重劳动困难 81 体温升高 90 对健康有危害 表6—4 以空气湿度为转移的感觉 有人建议可用下式确定室内空气湿度ψ（%）和室温t(℃)的关系： ψ=188-7.2t(t<26) 由上式知，如室温t=20℃，湿度ψ最好为44%。

环境允许温度通常是指基本上不影响人的工作效率、身心健康和安全的温度范围。允许温度范围一般是舒适温度±（3～5）℃。 不同季节最适宜的气流速度如表6-5所示。 表6—5 推荐的气流速度 季 节 最佳气流速度/ m/s 不适当的气流速度/ m/s 春、秋 0.30—0.40 0.02以下及1.16以上 夏 0.40—0.50 0.03以下及1.50以上 冬 0.20—0.30 0.01以下及1.00以上 环境允许温度通常是指基本上不影响人的工作效率、身心健康和安全的温度范围。允许温度范围一般是舒适温度±（3～5）℃。 对于受温度环境条件影响最明显的手部精细操作劳动（手部皮肤温度降至15.5℃以下时，手的作业效率即明显下降），环境温度采用舒适温度为宜。

6.2.4.2 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/(cm3·min)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。 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41～44℃时即会感到灼痛，若温度继续升高即会产生烫伤，甚至死亡。

6.2.4.3 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，人濒临死亡。

6.2.4.4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，图6-6给出了热环境中在一定时间内工作效率基本不受影响的热耐受界限

当温度超过27℃时，研究表明需要用运动神经操作，警戒性和决断技能的工作效率会明显降低。 工作能力受环境条件影响很难仅仅归结于环境温度，其决定因素包括工作的类型、热量呈现时间，操作者的特点（如适应水平、动机）等。同样的环境条件对某些工作是一个促进因素，而对另一些工作却是一种阻碍；对某些个人可以提高其工作效率，对另一些人却降低了工作效率。

6.2.5 热环境的主观评价标准 6.2.5.1 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。

6.2.5.2 耐受标准 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用温度，如图6-7（b）所示，A区为工作效率不受影响的温度范围，B区为生理可耐限度。图6-7(a)中1曲线为复杂操作。

6.2.5.3 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。表6-6为工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准。 6.2.5.3 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。表6-6为工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准。 表6—6 工厂车间内作业区的空气温度和湿度标准 车间和作业的特征 冬 季 夏 季 温度/℃ 相对温度 主要放散对流热的车间 散热量不大的 轻作业 中等作业 重作业 14～20 12～17 10～15 不规定 不超过室外温度3℃ 散热量大的 16～25 13～22 10～20 不超过室外温度5℃ 需要人工调节温度和温度的 20～23 22～25 24～27 ≤（80～75）% ≤（70～65）% ≤（60～55）% 31 32 33 ≤70% ≤（70～60）% ≤（60～50）% 放散大量辐射热和对流热的车间（辐射强度大于2.5×105J/(h·m2)） 8～15 放散大量湿气的车间 16～20 13～17 ≤80% 18～23 17～21 16～19

对工业企业和服务性行业工作地点具有生产性热源，且室外实际出现本地区夏季室外通风设计计算温度时，其工作地点的温度高于室外2℃或2℃以上的作业为高温作业。GB 935—89标准规定，高温作业工人在工作地点不同温度不同劳动强度条件下,允许持续接触热时间不得超过表6-7所列数值。 工作地点温度/℃ 轻劳动 中等劳动 重劳动 30～32 >32～34 >34～36 >36～38 >38～40 >40～42 >42～44 80 70 60 50 40 30 20 10 15 表6—7 高温作业允许持续接触热时间限值 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，即采用高于工作地点温度2℃的时间限值。

6.2.6 热环境的改善 6.2.6.1 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。

6.2.6.2 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8～12℃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3100～3300Kcal。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。

6.2.6.3 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20～30℃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。

6.3 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

6.3.1采光与照明常用的度量单位 6.3.1.1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Фeλ，则光通量Ф的表达式为： 式中：——最大光谱光效能，其值为6831m/W。 Фeλ——光谱辐射通量，即在给定波长为λ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/μs。辐射通量也称辐射功率。 V（λ）——明视觉光谱光效率。 光通量已作为国际单位制的基本单位，其单位流明的定义是：当光源发出频率为540×0.154×1012Hz的单色辐射，且辐射通量为1/683W时，称为一个流明。

6.3.1.2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6-8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dω,在此立体角内所发出的光通量为dФr，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）。

6.3.1.3照度 照度用来表明被照面上照明量的大小，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dФI，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。所以，勒克斯也称为米—坎德拉。此外，照度单位还有英尺—坎德拉、辐脱、毫辐脱，它们之间具有一定的换算关系。

6.3.1.4光的出射度 光的出射度又称面发光度。具有一定面积的发光体，其表面上不同点的发光强弱可能是不一致的。为了表示辐射光通的密度，可在表面上任取一微小面积dA，如果它在所有方向上（即立体角4π之内）所发出的总光通量为dФr,则该点的出射度M为： 可见，光的出射度就是单位面积发出的光通量，其单位是辐射勒克斯（rlx）。1辐射勒克斯等于1lm/m2。光的出射度和照度具有相同的量纲，其区别在于出射度是表示发光体发出的光通量，光的出射度与方向无关；而照度则表示被照物体所接受的光通量。 对于因反射或透射而发光的二次发光表面，其出射度是： 反射发光 M=ρE 透射发光 M= E 式中：ρ——被照面的反射系数。 τ——被照面的透射系数。 E——二次发光面上被照射的照度。

6.3.1.5亮度 当一点光源照射某一物体表面时，该表面的照度可用下式计算： θ——受照物体表面法线与点光源照明方向的夹角。 式中： E——照度（lx）。 θ——受照物体表面法线与点光源照明方向的夹角。 d——受照面与点光源之间的距离（m）。 I——点光源的发光强度。 上式即是光度学中最重要的点光源距离平方定律，它表明受点光源照明的物体垂直面上的照度与光源间的距离的平方成反比，与光源的发光强度成正比。由此可增加或减少点光源的光强度，改变受照物体与光源的距离，调整光源与受照物体之间的夹角，均是改善受照 物体表面照度的有效途径。

亮度是给定方向上离开、到达或穿过某一物体表面的单位立体角、单位投影面积上的光通量。其单位是坎德拉每平方米（cd/m2）。光的出射度只表示单位面积上发出光通量的多少，没有考虑光辐射的方向，因而，不能表征发光面在不同方向上的光学特性，如图6-9所示。在一个广光源上取一个单元面积dA,从与表面法线成θ角的方向上去观察，在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单元面积的亮度。由图6-9（a）可得出能见到的光源面积dA′及亮度Lθ为： dA′ cosθ

如果dA是一个理想的漫射发光体或理想的漫反射表面的二次发光全，它的光将按余弦分布，如图6-9(b)所示，由此可得下列关系：