标准有效温度

温度环境名词

标准有效温度SET的定义为：身着标准服装（热阻0.6clo）的人处于相对湿度50%、空气近似静止、空气温度与平均辐射温度相同的环境中，若此时的平均皮肤温度和皮肤湿度与某一实际环境和实际服装热阻条件下相同，则人体在标准环境和实际环境中会有相同的散热量，此时标准环境的空气温度就是实际所处环境的标准有效温度SET。

理论基础

标准有效温度(SET)的理论基础是Gagge提出的人体温度调节的两节点模型。该模型将人体看作两层，即核

心层和皮肤层。新陈代谢在核心层产生的一部分热量，通过呼吸直接散失在环境中，其余的热量传到皮肤表面。传到皮肤表面的热量一部分由汗液蒸发散失掉，其余的热量通过衣服传到衣服表面，然后通过辐射和对流散失到环境中。传热过程被视为是一维的。如表1所示。

这类模型的环境参数不随时间改变，并把人体看作是外界热刺激的被动接受者。一定的热环境参数对人体的作用，是通过两者之间的热湿交换来影响人体的生理参数，进而产生不同的热感觉。依据上述模型的理论基础，通过对已有气象数据的计算处理，依照热舒适图中所得的标准有效温度数值以及人对标准有效温度的热反应（表1），可以得到不同标准有效温度数值所对应的人体热舒适程度，包括热感觉、不舒适程度、人体的温度调节和健康状态。

二节点模型

从数学的观点来看，人体体温调节系统分为被控系统和控制系统，被控系统指人体的物理构成、代谢产热、热量的传输、体表和环境的热交换。控制系统指人体随环境条件的变化通过血管舒张和收缩、肌肉运动、汗腺活动等行为快速地调节产热和散热。体温调节的最终目的是维持体内温度的稳定，保证人类正常的生命活动。

1971年，Gagge提出了二节点人体体温调节模型。这个模型中人体被分为两层，即核心层和皮肤层。在核心层中会产生新陈代谢热量，接着代谢热量从核心层传到环境。在这个过程中会有一部分热量由于人体呼吸作用直接散失在环境中，剩下的热量将继续向皮肤表面传播。由于蒸发作用，传到皮肤表面的热量还会再损失一部分，最后剩下的热量透过衣服传到衣服表面，然后通过辐射和对流传给周围环境。

这些控制连同人体的热流量及热质方程一起，建立了一个温度随时间变化的模型，并能预测皮肤温度和皮肤湿度，它们是计算SET的两个主要参数。其优点在于无论是何种环境条件下，人体皮肤温度和湿润度都能过能够二节点模型计算出来。Gagge等人根据该模型的计算结果，提出了标准有效温度指标的定义。Gagge的二节点模型编制的计算程序非常简单，而且对计算机要求不高，因此在工程上得到了比较广泛的应用。实际上还有很多可用于温度调节的数学模型，但二节点模型是其中考虑人体温度调节过程的模型中最简单的一个。

定义描述

标准有效温度SET在新有效温度ET*主要内容的基础上，综合考虑了不同的衣服热阻和活动水平两个人体因素，又使新有效温度的定义有了进一步扩展。另外的一个不同于早期有效温度的进步是，标准有效温度是通过对传热的物理过程分析而得到的，早期的有效温度指标属于经验推导得出的指标，是从主观评价推导而出的。众所周知，合理的舒适指标往往是把环境变量通过某种方式组合起来，使人们在这个指标值下经历着一种同样的特殊热状态。接下来需要考虑的问题就是如何定义这一热状态。

标准有效温度的核心是提出了利用平均皮肤温度和皮肤湿润度相结合来描述人的热状态的一种方法。在一定的可调节范围内，人体能够通过排汗，使热损失量等于新陈代谢自由能产热量。在其他变量保持不变的情况下，即使空气湿度发生变化，排汗量也是不变的。这是由于当新陈代谢产热量和显热损失保持不变时，人体为了保持热平衡所以排汗量不会改变。但是，人体热感觉随湿度增加而感到更暖和、排汗更多。经过研究，Gagge等人提出将皮肤湿润度用作标准有效温度的指标，预测人体的不舒适感。

皮肤湿度w是皮肤实际蒸发热损失与在相同环境下可能出现的最大蒸发热损失的比值，w的值越接近1，皮肤表面越接近完全湿润。当w较小时的排汗量比w较大时的排汗量高，皮肤湿度的大小不能决定人的排汗能力，对应的是人的排汗感觉和热的不舒适感。

平均皮肤温度t是决定热损失的另一项重要参数，将其包括在标准有效温度中是非常必要的。随周围空气温度的变化，皮肤温度在人体蒸发调节区域内缓慢变化。在人体感觉凉爽的区域内，血管开始收缩，皮肤温度和周围空气温度关系更密切。因此皮肤温度也是热感觉的一个预测指标之一。

在确定了标准有效温度中包含的两个生理指标后，将标准有效温度定义如下：某个环境温度下，空气温度与平均辐射温度相等，相对湿度为50%，且空气静止。若在该环境中身着标准热阻服装的人，与其在实际环境中身穿着某个服装热阻条件下有相同的皮肤湿润度和平均皮肤温度，则视为具有相同的热损失，称这样的标准环境的温度为此时实际环境的标准有效温度SET。实际环境和标准环境下活动量相同，则判定标准服装热阻为活动量的函数。人总是需要一段时间适应新的热环境，大约在1h之后才会处于热平衡状态，不能迅速达到平衡的环境中。

确定某一状态下的标准有效温度值首先要求出一个人的皮肤湿润度w和皮肤温度t，然后再求出如产生相同皮肤湿润度w和皮肤温度t的标准环境温度值。皮肤温度skt和皮肤湿润度w一般利用Gagge的二节点体温调节数学模型即可求出。

对标准有效温度最初的设计动机仅仅是用来预测人体排汗时的不舒适感，但经过深入研究，研究者发现，现有的标准有效温度的适用范围有了极大的扩展。它能用来应付各式服装衣着条件、不同活动量和环境变量的情况。由于较旧指标ET只能应付坐着活动的情况，不适用于其他的活动形式，因而未能得到广泛的应用。计算机的帮助使得计算皮肤温度和皮肤湿润度而最终求得有效温度的过程变得更简单方便。

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