第二节 车间温湿度与人体舒适度
一、人体与外界的热交换
人体与外界的热交换形式包括对流、辐射和蒸发。在人体正常着装的条件下，这几种换热方式都受环境温度、空气流速、劳动强度等因素的影响。
1.环境温度 当环境温度超过某个温度时，皮肤表层的血管就会扩张以增加血液流量，这样血液就能够把更多的热量带到皮肤表面，提高皮肤温度，从而增加皮肤向环境的散热量；当低于某个温度，皮下血管就会收缩以减少身体表层的血液流量，从而降低皮肤温度以减少人体辐射和对流热损失。
2.空气流速 周围的空气流速增大时，对流换热系数显著增加，人体的对流蒸发散热量增加。
3.周围物体的表面温度 周围物体的表面温度决定了人体和周围物体之间辐射散热的强度。在同样的室内空气温湿度的条件下，围护结构内表面温度较高，辐射量增加，会增加人体的热感；反之，会增加人体的冷感。围护结构内表面温度和人体之间温度差值越大，这种感觉越明显。
4.相对湿度 人体与外界之间除有显热交换外，还有潜热交换，主要是通过皮肤蒸发和呼吸散湿带走身体的热量，其中皮肤蒸发量和周围空气的相对湿度密切相关。在一定温度下，相对湿度越高，人体皮肤表面单位面积的蒸发量越少，可以带走的热量就越少。
5.劳动强度 劳动强度越大，人体的代谢率越高。由代谢转化而来的热量就越多，此时人体与周围环境的热交换（包括显热交换和潜热交换）会更加强烈。
二、人体散热量
人体散热量最显著的决定因素是劳动强度，当劳动强度在一定的范围内时，人体散热量中的显热和潜热比例随着环境温度的变化而变化。我国成年男子在不同环境温度条件和不同劳动强度情况下的散热、散湿量见表1-11。
表1-11 我国成年男子在不同环境温度条件和不同劳动强度下的散热、散湿量
三、影响热舒适的因素
热舒适是指人体对热环境表示满意的意识状态，即人体处于不冷不热的“中性”状态。
影响热舒适的因素除了人体皮肤温度和核心温度以外，还有以下一些外界的物理因素会产生影响。
1.空气湿度 当气温较低时，如果空气湿度大，则由于潮湿空气的导热性能和吸收辐射热的能力较强，人会感到更阴冷。在温度较高时，如果这时空气湿度大，汗液不易蒸发，人们会感到更闷热；此时如果相对湿度过小，会使人感到干燥，皮肤发生干裂等。纺织车间的相对湿度一般偏高，对热舒适的影响较大。因此，设计空调系统，必须充分注意湿度对热舒适的影响。
2.垂直温差 由于不少纺织车间的空间比较高，及其发热量大，很多车间存在上下部温度不均匀现象。头部周围的温度与踝部周围的温度相差越多，感觉不舒适的人就越多。特别是采用下送风的条件下，会产生车间温度垂直分层的现象，上部温度高，下部温度低。应保证头部与踝部之间的温差小于2℃。
3.地面温度 地面的温度过高或过低同样会引起人们的不满。研究证明，人们足部寒冷往往是由于全身处于寒冷状态导致末梢血液循环不良造成的。地面温度低会使人感到脚部寒冷，但过热的地面温度同样也会引起不舒适，这在下送风设计时尤为重要。
4.吹风感 吹风感是最常见的不满问题之一，吹风感的一般定义是指人体所不希望的局部降温。在中性偏冷时，吹风导致寒冷。但对某个处于中性偏热状态下的人来说，吹风是愉快的。而过高的风速却会给人带来吹风的烦扰感、压力感、黏膜的不适感等。一般情况下，温度较高时，人们希望有一定的吹风感，温度较低时不希望有吹风感。对于纺织车间来说，由于多数车间夏季温度较高、相对湿度较大，吹风感可带来较为明显的降温作用，工作区的风速可达0.75m/s。在冬季则希望工作区风速降低。
另外车间温度不均匀，也会刺激人们的冷热感，例如细纱车间车尾部位温度较高，车头部位温度较低，操作人员从车头到车尾，会感到热，而从车尾到车头会感到凉爽等。
四、舒适性空气调节室内参数
按照GB50019—2015《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》的规定，舒适性空气调节对温度、风速和相对湿度有一定限制，见表1-12。
表1-12 舒适性空气调节室内参数
对于工艺性空气调节室内温湿度基数及其允许波动范围，应根据工艺需要及卫生要求确定。活动区风速：冬季不宜大于0.3m/s，夏季宜采用0.2～0.5m/s；当室内温度高于30℃时，可大于0.5m/s。
图1-1 新有效温度和ASHRAE舒适区
对舒适性的进一步研究表明，人体在不同的温度和相对湿度条件下，实际感受到的温度有较大的差别，可用新有效温度来表示，新有效温度和空气干球温度、相对湿度的相互关系如图1-1所示。图中，阴影部分是ASHRAE舒适区，在该区域内，服装热阻为0.8～1.0clo，坐着但活动量稍大的人感觉比较舒服；菱形部分是美国堪萨斯州立大学通过实验得到的舒适区，其适用条件是服装热阻为0.6～0.8clo，坐着的人感觉比较舒服。舒适性空调通常推荐的设计区域是两者的重叠区域。
应该指出的是，上述热舒适性的指标是在一定的条件下测定的，和很多因素有关。纺织厂空调设计时，应针对纺织车间的温湿度条件和能源利用情况，利用新有效温度的概念，采取多种措施在满足车间工艺生产的条件下，尽量改善车间工人的热舒适条件，以利于节约能源和保证职工身体健康。
五、纺织车间舒适度与能耗的关系
从节能的角度来分析，车间温湿度对能耗影响巨大。通过对人体对热湿环境的反应和纺织工艺对温湿度的要求进行研究，可以确定出人体的热舒适标准和较为合适的纺织车间温湿度条件。但从二者的数值来看，纺织车间的温湿度标准不在图1-1要求的舒适性标准范围内，而是主要考虑纺织工艺生产和节能的要求。主要有以下几个原因。
1.热舒适标准不一定完全适用中国人 目前热舒适的研究主要在国外，试验针对的人种是欧美人种，和中国人的热舒适反应有一定的区别。热舒适标准是根据国外人种在一定的条件下进行测试确定的，不能不加选择直接照搬使用。
2.合理组织气流，可达到热舒适标准区外的较舒适感 纺织车间在保证工艺生产需要的温湿度情况下，合理组织车间气流组织，可以让风直接吹向操作通道，利用吹风对人体的凉爽作用，可使操作工在热舒适标准范围外同样感到较为舒适。
3.纺织生产的特殊性要求 纺织车间应该以保证生产兼顾舒适、保证湿度兼顾温度为原则。从生产的角度分析，纺织车间主要对车间湿度要求较高，对温度几乎没有要求，而且从节能的原则出发，适当提高或降低车间温度，节能效果明显。例如纺织车间夏季室内温度从30℃提高至32℃，空调冷负荷减少8%～12%；冬季室内温度从22℃降至20℃，供暖热负荷减少5%～10%，节能效果明显。因此，在保证车间工人身体健康的情况下，夏季可采取措施，在确保工人身心健康的基础上，适当提高车间温度以减少供冷量。冬季应尽量利用车间设备的发热进行车间升温，节约供热量。