第二節 車間溫濕度與人體舒適度
一、人體與外界的熱交換
人體與外界的熱交換形式包括對流、輻射和蒸發。在人體正常著裝的條件下，這幾種換熱方式都受環境溫度、空氣流速、勞動強度等因素的影響。
1.環境溫度 當環境溫度超過某個溫度時，皮膚表層的血管就會擴張以增加血液流量，這樣血液就能夠把更多的熱量帶到皮膚表面，提高皮膚溫度，從而增加皮膚向環境的散熱量；當低于某個溫度，皮下血管就會收縮以減少身體表層的血液流量，從而降低皮膚溫度以減少人體輻射和對流熱損失。
2.空氣流速 周圍的空氣流速增大時，對流換熱系數顯著增加，人體的對流蒸發散熱量增加。
3.周圍物體的表面溫度 周圍物體的表面溫度決定了人體和周圍物體之間輻射散熱的強度。在同樣的室內空氣溫濕度的條件下，圍護結構內表面溫度較高，輻射量增加，會增加人體的熱感；反之，會增加人體的冷感。圍護結構內表面溫度和人體之間溫度差值越大，這種感覺越明顯。
4.相對濕度 人體與外界之間除有顯熱交換外，還有潛熱交換，主要是通過皮膚蒸發和呼吸散濕帶走身體的熱量，其中皮膚蒸發量和周圍空氣的相對濕度密切相關。在一定溫度下，相對濕度越高，人體皮膚表面單位面積的蒸發量越少，可以帶走的熱量就越少。
5.勞動強度 勞動強度越大，人體的代謝率越高。由代謝轉化而來的熱量就越多，此時人體與周圍環境的熱交換（包括顯熱交換和潛熱交換）會更加強烈。
二、人體散熱量
人體散熱量最顯著的決定因素是勞動強度，當勞動強度在一定的范圍內時，人體散熱量中的顯熱和潛熱比例隨著環境溫度的變化而變化。我國成年男子在不同環境溫度條件和不同勞動強度情況下的散熱、散濕量見表1-11。
表1-11 我國成年男子在不同環境溫度條件和不同勞動強度下的散熱、散濕量
三、影響熱舒適的因素
熱舒適是指人體對熱環境表示滿意的意識狀態，即人體處于不冷不熱的“中性”狀態。
影響熱舒適的因素除了人體皮膚溫度和核心溫度以外，還有以下一些外界的物理因素會產生影響。
1.空氣濕度 當氣溫較低時，如果空氣濕度大，則由于潮濕空氣的導熱性能和吸收輻射熱的能力較強，人會感到更陰冷。在溫度較高時，如果這時空氣濕度大，汗液不易蒸發，人們會感到更悶熱；此時如果相對濕度過小，會使人感到干燥，皮膚發生干裂等。紡織車間的相對濕度一般偏高，對熱舒適的影響較大。因此，設計空調系統，必須充分注意濕度對熱舒適的影響。
2.垂直溫差 由于不少紡織車間的空間比較高，及其發熱量大，很多車間存在上下部溫度不均勻現象。頭部周圍的溫度與踝部周圍的溫度相差越多，感覺不舒適的人就越多。特別是采用下送風的條件下，會產生車間溫度垂直分層的現象，上部溫度高，下部溫度低。應保證頭部與踝部之間的溫差小于2℃。
3.地面溫度 地面的溫度過高或過低同樣會引起人們的不滿。研究證明，人們足部寒冷往往是由于全身處于寒冷狀態導致末梢血液循環不良造成的。地面溫度低會使人感到腳部寒冷，但過熱的地面溫度同樣也會引起不舒適，這在下送風設計時尤為重要。
4.吹風感 吹風感是最常見的不滿問題之一，吹風感的一般定義是指人體所不希望的局部降溫。在中性偏冷時，吹風導致寒冷。但對某個處于中性偏熱狀態下的人來說，吹風是愉快的。而過高的風速卻會給人帶來吹風的煩擾感、壓力感、黏膜的不適感等。一般情況下，溫度較高時，人們希望有一定的吹風感，溫度較低時不希望有吹風感。對于紡織車間來說，由于多數車間夏季溫度較高、相對濕度較大，吹風感可帶來較為明顯的降溫作用，工作區的風速可達0.75m/s。在冬季則希望工作區風速降低。
另外車間溫度不均勻，也會刺激人們的冷熱感，例如細紗車間車尾部位溫度較高，車頭部位溫度較低，操作人員從車頭到車尾，會感到熱，而從車尾到車頭會感到涼爽等。
四、舒適性空氣調節室內參數
按照GB50019—2015《工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范》的規定，舒適性空氣調節對溫度、風速和相對濕度有一定限制，見表1-12。
表1-12 舒適性空氣調節室內參數
對于工藝性空氣調節室內溫濕度基數及其允許波動范圍，應根據工藝需要及衛生要求確定。活動區風速：冬季不宜大于0.3m/s，夏季宜采用0.2～0.5m/s；當室內溫度高于30℃時，可大于0.5m/s。
圖1-1 新有效溫度和ASHRAE舒適區
對舒適性的進一步研究表明，人體在不同的溫度和相對濕度條件下，實際感受到的溫度有較大的差別，可用新有效溫度來表示，新有效溫度和空氣干球溫度、相對濕度的相互關系如圖1-1所示。圖中，陰影部分是ASHRAE舒適區，在該區域內，服裝熱阻為0.8～1.0clo，坐著但活動量稍大的人感覺比較舒服；菱形部分是美國堪薩斯州立大學通過實驗得到的舒適區，其適用條件是服裝熱阻為0.6～0.8clo，坐著的人感覺比較舒服。舒適性空調通常推薦的設計區域是兩者的重疊區域。
應該指出的是，上述熱舒適性的指標是在一定的條件下測定的，和很多因素有關。紡織廠空調設計時，應針對紡織車間的溫濕度條件和能源利用情況，利用新有效溫度的概念，采取多種措施在滿足車間工藝生產的條件下，盡量改善車間工人的熱舒適條件，以利于節約能源和保證職工身體健康。
五、紡織車間舒適度與能耗的關系
從節能的角度來分析，車間溫濕度對能耗影響巨大。通過對人體對熱濕環境的反應和紡織工藝對溫濕度的要求進行研究，可以確定出人體的熱舒適標準和較為合適的紡織車間溫濕度條件。但從二者的數值來看，紡織車間的溫濕度標準不在圖1-1要求的舒適性標準范圍內，而是主要考慮紡織工藝生產和節能的要求。主要有以下幾個原因。
1.熱舒適標準不一定完全適用中國人 目前熱舒適的研究主要在國外，試驗針對的人種是歐美人種，和中國人的熱舒適反應有一定的區別。熱舒適標準是根據國外人種在一定的條件下進行測試確定的，不能不加選擇直接照搬使用。
2.合理組織氣流，可達到熱舒適標準區外的較舒適感 紡織車間在保證工藝生產需要的溫濕度情況下，合理組織車間氣流組織，可以讓風直接吹向操作通道，利用吹風對人體的涼爽作用，可使操作工在熱舒適標準范圍外同樣感到較為舒適。
3.紡織生產的特殊性要求 紡織車間應該以保證生產兼顧舒適、保證濕度兼顧溫度為原則。從生產的角度分析，紡織車間主要對車間濕度要求較高，對溫度幾乎沒有要求，而且從節能的原則出發，適當提高或降低車間溫度，節能效果明顯。例如紡織車間夏季室內溫度從30℃提高至32℃，空調冷負荷減少8%～12%；冬季室內溫度從22℃降至20℃，供暖熱負荷減少5%～10%，節能效果明顯。因此，在保證車間工人身體健康的情況下，夏季可采取措施，在確保工人身心健康的基礎上，適當提高車間溫度以減少供冷量。冬季應盡量利用車間設備的發熱進行車間升溫，節約供熱量。